Задание.
Выполнить расчет горения топлива смеси газов: коксодоменного с теплотой сгорания 
=8 МДж/м3 при 
в=1,05. Определить теоретически необходимое и действительное количество воздуха, количество продуктов сгорания, их процентный состав, калориметрическую температуру горения.
Пересчет состава сухих газов на рабочую массу.
Для расчета горения из справочной литературы выбираем состав заданных в смеси газов [1]. Данные представим в виде таблицы.
Таблица 1.
| Н2 | СО | СН4 | С2Н4 | СО2 | N2 | О2 | Всего | |
| Доменный газ | 3,3 | 27,4 | 0,9 | - | 58,4 | - | ||
| Коксовый газ | 50,8 | 5,4 | 26,5 | 1,7 | 2,3 | 12,3 |
Данный состав газов представлен на сухую массу. Этот состав необходимо перевести на рабочую массу. Для этого принимаем влажность коксового и доменного газов f=30 г/м3.
Определим содержание влаги в каждом из газов:
%.
Найдем поправочный коэффициент:
Зная поправочный коэффициент, пересчитываем состав каждого газа на рабочую массу.
Состав доменного газа на рабочую массу, %:
Всего 100%.
Аналогичный расчет проводим и для коксового газа. Влажность коксового газа та же, поэтому поправочный коэффициент не изменятся.
Состав коксового газа на рабочую массу, %:
Всего 100%.
Расчет низшей теплоты сгорания.
1. Доменный газ:
2. Коксовый газ:
Зная низшую теплоту сгорания каждого газа, а также низшую теплоту сгорания смеси этих газов, найдем долю каждого газа. Обозначим долю доменного газа за х1, тогда доля коксового газа х2=(1-х). Тогда запишем уравнение:
;
;
тогда х2=1-0,67=0,33.
Таким образом, в состав смеси входит 67% доменного газа и 33% коксового газа.
Определение состава смеси газов.
По доле каждого газа в смеси определим состав, %:
Всего 100%.
Делаем проверочный расчет по низшей теплоте сгорания газа:
Определяем ошибку:
Ошибка составляет менее 1%, значит расчет проведен верно.
Определение теоретического количества воздуха и продуктов сгорания.
Расчет проводится табличным способом по стехиометрическим коэффициентам реакций горения.
Таблица 2.
Расчет горения газа (на 100 м3 при =1,0)
| Участвуют в горении | Образуется при горении газообразных продуктов | |||||||||
| Топливо | Воздух | |||||||||
| Компо- ненты | Содер- жание, % | Кол-во, м3 | Реакция горения | О2, м3 | N2, м3 | Всего м3 | СО2, м3 | Н2О, м3 | N2, м3 | Всего, м3 |
| СО | 19,4 | 19,4 | СО+0,5О2=СО2 | 9,7 | 38,12*3,67=143,33 | 38,12+143,33=181,45 | 19,4 | - | - | 19,4 |
| Н2 | 18,3 | 18,3 | Н2+0,5О2=Н2О | 9,15 | - | 18,3 | - | 18,3 | ||
| СН4 | 9,0 | 9,0 | СН4+2О2=СО2+2Н2О | 9,0 | 18,0 | - | 27,0 | |||
| С2Н4 | 0,53 | 0,53 | С2Н4+3О2=2СО2+2Н2О | 1,59 | 1,06 | 1,06 | - | 2,12 | ||
| СО2 | 7,2 | 7,2 | - | - | 7,2 | - | - | 7,2 | ||
| N2 | 41,63 | 41,63 | - | - | - | - | ||||
| Н2О | 3,6 | 3,6 | - | - | - | - | - | 3,6 | ||
| Всего | 100,0 | 100,0 | - | 38,12 | 143,33 | 181,45 | 36,7 | 40,96 | 262,6 | |
| На 1 м3 газа | 0,38 | 1,43 | 1,81 | 0,37 | 0,41 | 1,85 | 2,63 |
Так как газ содержит кислород, то требуемое количество кислорода уменьшается на величину его содержания в газе.
Используя данные табл. 2, определяем удельное действительное количество воздуха, количество и состав продуктов горения для принятого коэффициента расхода воздуха 
.
Удельное количество воздуха:
Удельное количество продуктов сгорания:
.
Удельное количество азота:
.
Удельное количество кислорода:
Удельное количество углекислого газа: 
.
Удельное количество водяных паров: 
.
Состав продуктов горения, %:
Расчет калориметрической температуры горения.
Энтальпия продуктов горения:
При расчетах калориметрической температуры может быть принято при сжигании газа:
-доменного - 1300-1500 оС,
-коксового - 1800-2000 оС.
При сжигании смеси газов значение температуры принимаем в зависимости от соотношения газов.
Предварительно принимаем 
. По таблицам определяем энтальпию газов при этой температуре:
Тогда энтальпия продуктов горения при этой температуре:
Так как 
, то калориметрическая температура горения больше 1700 оС.
Повторно принимаем 
. Энтальпия газов при этой температуре:
Энтальпия продуктов горения при этой температуре:
В данном случае имеем 
,следовательно, 
.
Тогда калориметрическая температура находится по формуле:
Таким образом, по заданным параметрам рассчитали необходимые величины. Сведем рассчитанные параметры в одну таблицу.
Таблица 3
Результаты расчета
| Теоретически необходимое количество воздуха, м3/м3 | 1,81 | |
| Действительное количество воздуха, м3/м3 | 1,9 | |
| Количество продуктов горения, м3/м3 | 2,72 | |
| Состав продуктов горения | % | м3/м3 |
| CO2 | 13,6 | 0,37 |
| H2O | 0,41 | |
| N2 | 70,6 | 1,92 |
| O2 | 0,8 | 0,02 |
| Калориметрическая температура горения, °С |
Список литературы:
1. Соломенцев С. Л. Методические указания по курсовому проектированию металлургических печей «Расчет горения топлива».- Липецк; ЛПИ, 1980.