РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА




РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

В этой главе необходимо определить состав смеси топлива, теоретический и действительный объёмы воздуха, состав продуктов горения и их плотность.

По заданию печь отапливается смесью природного и доменного газов, поэтому расчеты ведутся на 1 м3 топлива. Составы используемых газов приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Состав природного и доменного газов (в процентах)

Газ СО2 СО N2 H2 CH4 C2H4 O2 H2S Влажность, г/м3
Природный 0,3 0,6 3,0 2,0 93,0 0,4 0,5 0,2  
Доменный 10,0 27,4 58,4 3,3 0,9 - - -  

 

Все расчеты проводят по рабочей массе топлива. Чтобы перейти к рабочим значениям, значения табличные необходимо умножить на коэффициент k, учитывающий содержание влаги W в топливе в реальных условиях.

;

 

где Н2О – заданное содержание влаги в топливе, %; 2О)Т – содержание влаги в топливе по справочным данным, %; W – содержание водяных паров в топливе, г/м3.

Рабочий состав топлива определяем по формуле:

,

где Гр – содержание газа в рабочей массе, %; Гс – содержание газа в сухой массе, %. Данные расчета приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Рабочий состав природного и доменного газов (в процентах)

Газ СО2 СО N2 H2 CH4 C2H4 O2 H2S Н2О всего
Природный 0,29 0,58 2,89 1,93 89,65 0,39 0,48 0,19 3,6  
Доменный 9,64 26,41 56,3 3,18 0,87 - - - 3,6  

 

Теперь определим низшую теплоту сгорания природного газа и доменного газа :

 

=0,127∙0,58+0,108∙1,93+0,234∙0,19+0,357∙89,65+0,596∙0,39=32,56 МДж/м3;

=0,127∙26,41+0,108∙3,18+0,357∙0,87=4,0 МДж/м3;

Итак , . Из задания известно, что теплота сгорания смеси эти газов .

где х – объемная доля природного газа в смеси, %; отсюда находим

таким образом объемная доля природного газа х=0,595, а доменного – (1 – х)= 0,405.

Теперь рассчитаем состав смеси газового топлива по формуле:

.

Получаем

Таблица 1.3

СО2 СО N2 H2 CH4 C2H4 O2 H2S Н2О всего
4,08 11,04 24,52 2,44 53,69 0,23 0,29 0,11 3,6  

 

Теоретически необходимый объем воздуха рассчитаем по формуле:

=

=0,0476∙(0,5∙11,04+0,5∙2,44+2∙53,69+3∙0,23+1,5∙0,11 – 0,29)∙

(1+0,00124∙10)=6,14 м3

где dв – влагосодержание сухого воздуха, которое принимаем равным 10 г/м3.

Действительный объем воздуха считаем по формуле:

,

где – коэффициент избытка воздуха, принимаем ; получаем:

Lд=6,14∙1,1=6,75 м3.

Рассчитаем количество продуктов сгорания:

)=

=0,01∙(4,08+11,04+53,69+2∙0,23)=0,69 м3,

=0,01∙(2∙53,69+2∙0,23+2,44+3,6+0,11+0,124∙6,75∙10=1,224 м3,

,

,

=0,01∙H2Sp=0,01∙0,11=0,0011 м3.

Общее количество продуктов сгорания:

.

Рассчитаем процентный состав продуктов сгорания. Общая формула:

.

Результаты приведены в таблице 1.4:

Таблица 1.4

Процентный состав продуктов горения рабочей смеси газов

СО2 Н2О N2 O2 SO2 Всего
9,053 16,052 73,14 1,704 0,014  

 

Вычисляем плотность продуктов горения:

=

,12 кг/м3.

 


РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА

Садка состоит из трёх слитков d =760мм, l =1670мм.

 

Рис.2.1. Схема размещения слитков в рабочем пространстве печи

 

Длина рабочего пространства L=1,1+2∙1,67=4,4 м. Ширина рабочего пространства печи В=2,5 м. В камерных печах рабочее пространство перекрывают арочным сводом с центральным углом . Это значит, что R=B, а высота боковой стенки

Т.к. R=B, то H=R=B. Таким образом средняя высота печи

.

Определим геометрические параметры излучения. Поверхность кладки

=

 

Определяем излучающую поверхность металла

,

где n – число слитков.

Общий объем рабочего пространства

.

Объем металла

.

Определим эффективную длину луча

.

Угловые коэффициенты

,

.

Вычислим приведенный коэффициент Спм при степени черноты окисленной стали, равной εм = 0,8

.

Так как в продуктах сгорания содержится 9,053% СО2 и 16,052% H2O, парциальное давление углекислого газа и паров воды равняется

,

.

Определим степень черноты газов для ряда температур от 650˚С до 1500˚С с шагом 50˚. Для этого используем ниже приведенные формулы (плюс пример расчета при t1=900˚С).

Коэффициент ослабления

,

Степень черноты газов

Приведенный коэффициент излучения в системе газ-металл

,

Приведенный коэффициент в системе кладка-металл

,

Результаты расчета сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Результаты расчета параметров внешнего теплообмена

t, ˚С K Cгм Cкм Cпм
Вт/(м2К4)
  1,03 0,29 3,32 4,995 3,970
  1,01 0,287 3,304 4,997
  0,98 0,280 3,270 5,001
  0,94 0,270 3,230 5,008
  0,907 0,260 3,180 5,014
  0,87 0,253 3,140 5,018
  0,84 0,245 3,100 5,023
  0,803 0,236 2,930 5,029


Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-26 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: