Контрольная работа № I 3 страница

Элементарный состав твердых и жидких топлив [9]

Бассейн, месторождение	Марка топлива	Состав рабочей массы топлива, %	Q^pн, МДж/кг	V^Г, %
W^p	A^p	S^p	C^p	H^p	N^p	O^p
Кузнецкий каменный уголь	Г	8,5	11,0	0,5	66,0	4,7	1,8	7,5	26,15	40,0
Кузнецкий каменный уголь	Д	12,0	13,2	0,3	58,7	4,2	1,9	9,7	22,84	42,0
Кузнецкий каменный уголь	Т	6,5	16,8	0,4	68,6	3,1	1,5	3,1	26,20	13,0
Челябинский бурый уголь	Б3	18,0	29,5	1,0	37,3	2,8	0,9	10,5	13,83	45,0
Канско-Ачинский бурый уголь	Б2	33,0	6,0	0,2	43,7	3,0	0,6	13,5	15,67	48,0
Кизеловский бурый уголь	Г	6,0	31,0	6,1	49,5	3,6	0,8	4,0	19,70	42,0
Экибастузский бурый уголь	СС	7,0	38,1	0,8	43,4	2,9	0,8	7,0	16,76	30,0
Мазут мало-сернистый	-	3,0	0,05	0,3	84,65	11,7	0,3	0,3	40,31	-
Мазут сернистый	-	3,0	0,1	1,4	83,8	11,2	0,5	0,5	39,76	-
Мазут высоко-сернистый	-	3,0	0,1	2,8	83,0	10,4	0,7	0,7	38,80	-

Таблица 7.7

Расчетные характеристики природных газов [9]

№	Газопровод	Состав газа по объему, %	Q^pн, МДж/кг
CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	N2	CO2
	Саратов-Москва	84,5	3,8	1,9	0,9	0,3	7,8	0,8	35,80
	Саратов-Горький	91,9	2,1	1,3	0,4	0,1	3,0	1,2	36,16
	Серпухов-Ленинград	89,7	5,2	1,7	0,5	0,1	2,7	0,1	37,50
	Дашава-Киев	98,9	0,3	0,1	0,1		0,4	0,2	35,90
	Бухара-Урал	94,9	3,2	0,4	0,1	0,1	0,9	0,4	36,70
	Средняя Азия-Центр	93,8	3,6	0,7	0,2	0,4	0,7	0,6	37,60
	Шебелинка-Москва	94,1	3,1	0,6	0,2	0,8	1,2		37,90
	Газли-Ташкент	94,0	2,8	0,4	0,3	0,1	2,0	0,4	36,30
	Ставрополь-Москва	93,8	2,0	0,8	0,3	0,1	2,6	0,4	36,12
	Гоголево-Полтава	85,8	0,2	0,1	0,1		13,7	0,1	31,00

Таблица 7.8

Типы топок, рекомендуемых для котельных агрегатов [1]

Вид топлива	D, Т/ч	Топка
Каменный уголь	≥25	Шахтно-мельничная- для углей с V^Г>30%
Бурый уголь	25…75	Шахтно-мельничная
Бурый уголь	>75	Пылеугольная
Мазут и газ	При всех значениях	Камерная

Таблица 7.9

Основные расчетные характеристики камерных топок [1]

Тип топки	Топливо	αТ	Потери теплоты	Тепловое напряжение, кВт/м^3
q3, %	q4, %	D<75 Т/ч	D≥75 Т/ч
D<75 Т/ч	D≥75 Т/ч	D<75 Т/ч	D≥75 Т/ч
Пылеуголь-	Кам.угли	1,2	0,5
ные	Бур.угли	1,2	0,5		1,5	0,5
Шахтно-мельничные	Кам.угли Бур.угли	1,25	-	0,5
1,25	-	0,5
Камерные, экрани-рованные	Мазут Газ	1,1	-	0,5	-	-
1,1	-	0,5	-	-

Таблица 7.10

Потери теплоты на наружное охлаждение котлоагрегата [1]

D, Т/ч	q5, %	D, Т/ч	q5, %
6,5	2,2		0,9
	1,8		0,8
	1,6		0,7
	1,3		0,6
	1,2		0,5
	1,1		0,45

РЕШЕНИЕ (вариант 99: горение угля, горение мазута рассчитывать по тем же формулам; для горения природного газа будет рассмотрен вариант ниже). Элементарный состав экибастузского угля СС (бурого, слабоспекающегося) из табл.7.6:

влажность W^p_­ = 7%; зольность A^p = 38,1%; S^p = 0,8%; C^p = 43,4%; H^p = 2,9%; N^p = 0,8%; O^p = 7%; низшая рабочая теплота сгорания Q^р_н = 16,76 МДж/кг; выход летучих V^г = 30%.

Из табл.7.8 выбираем для сжигания бурого угля шахтно-мельничную топку (при паропроизводительности котлоагрегата D = 30Т/ч). При этом из табл.7.9: коэффициент избытка воздуха в топке α_т = 1,25.

Низшая рабочая теплота сгорания твердого (жидкого) топлива по формуле Д.И. Менделеева [1]:

(из табл.7.6: Q^p_н = 16,76 МДж/кг), что говорит о хорошей точности формулы Д.И. Менделеева, так как относительное расхождение расчетного и табличного значений:

.

В формулу Д.И. Менделеева W^p_­, S^p, C^p, H^p, O^p – подставляются в процентах, а константы 339,5; 1256… представляют собой теплоты сгорания углерода, водорода…, поделенные на 100.

Теоретически необходимое количество воздуха [1]:

где приведенное количество углерода:

.

Объем трехатомных газов:

.

Объем азота в теоретически необходимом воздухе:

.

Объем водяных паров [9]:

где d_ух = 0,0161 кг/кг.сух.возд. – влагосодержание воздуха в уходящих газах; α_ух = α_т + ∆α =1,25+0,32=1,57 – коэффициент избытка воздуха в уходящих газах (∆α – задано, α_т – выбран по табл.7.9 для бурого угля и шахтно-мельничной топки).

Избыточный воздух в уходящих газах:

.

Объем сухих газов:

.

Объем уходящих газов:

.

Энтальпия уходящих газов:

где объемные теплоемкости газов находятся через мольные теплоемкости µС, взятые из табл.7.11 при t_ух = 160ºC (задана):

Здесь µν₀ = 22,4м³/кмоль – объем киломоля газа при нормальных физических условиях.

Таблица 7.11

Средняя мольная теплоемкость газов [7]

t, ºC	N2 атмосф.	CO2	H2O	Воздух
	29,02	35,87	33,50	29,08
	29,05	38,12	33,75	29,16
	29,14	40,07	34,12	29,30
	29,29	41,76	34,58	29,53
	29,50	43,26	35,09	29,79
	29,77	44,58	35,63	30,10
	30,05	45,76	36,20	30,41
	30,35	46,82	36,79	30,73
	30,64	47,77	37,40	31,03
	30,93	48,62	38,01	31,33
	31,20	49,40	38,62	31,60
	31,46	50,11	39,23	31,89
	31,71	50,75	39,83	32,11
	31,95	51,35	40,41	32,35

РЕШЕНИЕ (вариант 98: горение природного газа из газопровода «Саратов- Москва»). Состав газа из табл.7.7: СН₄ = 84,5%; С₂Н₆ = 3,8%; С₃Н₈ = 1,9%; С₄Н₁₀ = 0,9%; С₅Н₁₂ = 0,3%; N₂ = 7.8%; СО₂ = 0,8%; Q^р_н = 35,8МДж/м³.

Из табл.7.8 для сжигания газа выбираем камерную топку. Коэффициент избытка воздуха в топке из табл.7.9 – α_т = 1,1.

Низшая рабочая теплота сгорания сухого газа при нормальных условиях [1]:

Относительное расхождение с табличным значением:

невелико, что говорит о достаточной точности расчета.

Теоретически необходимое количество воздуха:

Объем трехатомных газов:

Объем азота в теоретически необходимом воздухе:

.

Объем водяных паров:

где α_ух = α_т + ∆α = 1,1 + 0,32 = 1,42 – коэффициент избытка воздуха в уходящих газах (∆α- задан, α_т – выбран по табл.7.9 для природного газа); d_yx = 0,0161кг/кг.сух.возд. – влагосодержание воздуха в уходящих газах.

Избыточный воздух в уходящих газах:

.

Объем сухих газов:

.

Объем уходящих газов:

.

Расчет энтальпии уходящих газов для природного газа не отличается от такового при горении углей или мазута.

ЗАДАЧА 7.4. Для условий предыдущей задачи определить потерю теплоты с уходящими газами q₂, составить тепловой баланс котельного агрегата и определить его КПД брутто. Определить расход натурального В и условного В_у топлив, испарительность натурального топлива. Давление пара в котле Р₁, температуры перегретого пара t₁ и питательной воды t_ПВ взять из табл.7.12.

Таблица 7.12

Исходные данные для задачи 7.4

Предпоследняя цифра шифра	Р1, бар	ºC	Предпоследняя цифра шифра	Р­1, бар	ºC
t1	tПВ	t1	tПВ

Энтальпия холодного воздуха (t_XB = 30º) находится по аналогии с энтальпией уходящих газов, только мольные теплоемкости газов берутся из табл.7.11 при t_ХВ = 30ºC:

Потеря теплоты с уходящими газами:

где из табл.7.9: потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания топлива соответственно: q₃ = 0 %; q₄ = 2 %; тепловое напряжение топочного объема B·Q^P_H/V_T = 175 кВт/м³. Здесь В – расход топлива, кг/с; V_т – объем топки, м³. Из табл.7.10: потери теплоты на наружное охлаждение котлоагрегата q₅ = 1,15 %.

Потери теплоты с шлаками (для мазута и газа – q₆ = 0 %):

.

Где [9] – доля золы топлива в шлаке; С₃ = 0,935кДж/кг·К – теплоемкость золы при температуре сухого шлакоудаления t_ШЛ = 600ºC [9] (см. в табл.7.2).

Тепловой баланс котельного агрегата:

,

где q₁ – полезно-использованная теплота топлива, то-есть КПД брутто котлоагрегата:

.

Теплота, затраченная на генерацию пара:

,

где паропроизводительность котлоагрегата D = 30т/ч = 8,33кг/с – из условий задачи 7.3; h₁ = 3422кДж/кг – из табл.6.9 термодинамических свойств перегретого пара при Р₁ = 90бар; t₁ = 515 ºC – даны в задаче 7.4 (вариант 99); h_ПВ = = 763кДж/кг – энтальпия питательной воды из табл.6.8 термодинамических свойств воды на линии насыщения при t_ПВ = 180 ºC (задана).

Расход натурального топлива:

.

Расход условного топлива:

,

где Q_У = 29320 кДж/кг – теплота сгорания условного топлива.

Испарительность натурального топлива:

.

1.Введение. 4

1.1. Общие методические указания. 4

1.2. Список литературы. 4

1.2.1. Основная. 4

1.2.2. Дополнительная. 4

2. Программа курса. 5

2.1. Техническая термодинамика. 5

2.1.1. Основные понятия и определения. 5

2.1.2. Первый закон термодинамики. 5

2.1.3. Второй закон термодинамики. 5

2.1.4. Термодинамические процессы.. 5

2.1.5. Влажный воздух. 6

2.1.6. Термодинамика потока. 6

2.1.7. Термодинамический анализ процессов в компрессорах. 6

2.1.8. Циклы двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок. 6

2.1.9. Циклы паросиловых установок. 7

2.1.10. Прямые преобразователи энергии. 7

2.1.11. Циклы холодильных машин и теплового насоса. 7

3.Теория теплообмена. 7

3.1. Основные понятия и определения. 7

3.2. Теплопроводность. 7

3.3. Конвективный теплообмен. 8

3.4. Лучистый теплообмен. 9

3.5. Теплопередача, расчет теплообменных аппаратов. 9

4.Теплоэнергетические установки. 9

4.1. Топливо, основы теории горения. 9

4.2. Котельные установки. 10

4.3. Паровые и газовые турбины.. 10

4.4.Двигатели внутреннего сгорания. 10

4.5.Тепловые электростанции. 10

4.6. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. 11

4.7.Теплоснабжение. 11

5. Контрольные задания. 11

5.1. Общие методические указания. 11

6. Контрольная работа № I. 12

7. Контрольная работа №2. 29

Дата добавления: 2015-05-08