Лабораторная работа №4

Расчет горения органического топлива

Цель работы: определение расхода окислителя и выхода продуктов полного сгорания органического топлива; определение энтальпии и влагосодержания.

Основные понятия

Существует два метода расчета горения органического топлива. Первый метод осуществляют по данным состава топлива, задаваясь коэффициентом избытка воздуха. Второй метод осуществляется по данным газового анализа с учетом состава сжигаемого топлива. Первый метод расчета применяется при проектировании топливоиспользующих установок, второй – при теплотехнических испытаниях, наладке оптимального процесса сжигания топлива в печах и топках.

Материальный и тепловой балансы процесса горения проводят на 1 м³ газообразного топлива и на 1 кг твердого или жидкого топлива. Состав газового топлива приводится по компонентам химических соединений в процентах от их объема, а для твердого и жидкого топлива приводится элементарный химический состав а процентах от их массы.

Топливо в том виде, в каком оно поступает к потребителю, называется рабочим, а вещество, составляющее его, - рабочей массой. В элементарный химический состав его, выражаемый следующим образом:

входят горючие вещества – углерод С, водород Н, а также кислород О и азот N, находящиеся в сложных высокомолекулярных соединениях. Топливо содержит влагу W и негорючие минеральные примеси, превращающиеся при сжигании топлива в золу А.

Минеральные примеси и влажность одного и того же сорта топлива в разных районах его месторождения могут быть разными, поэтому в справочной литературе приводится более постоянный состав горючей массы топлива, который используется для сравнительной теплотехнической оценки различных сортов топлива.

Пользуясь пересчетным коэффициентом , определяют величину составляющих элементов рабочей массы по величине составляющих элементов в горючей массе.

Расход кислорода и количество образующихся продуктов сгорания определяются из стехиометрических уравнений горения. Количество воздуха для горения топлива подается в топку больше его теоретически необходимого количества.

Отношение количества воздуха, действительно поступившего в топку к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха .

Для вновь проектируемых топливоиспользующих установок величину выбирают в зависимости от вида сжигаемого топлива, метода сжигания и конструкции топки. Для пылеугольных топок по условиям достижения большего значения КПД и интенсификации процесса горения оптимальными являются , при этом нижний предел относится к бурым и каменным углям, а верхний – к тощим углям и антрацитам. При сжигании природных газов и мазута в агрегатах, снабженных автоматикой горения и регуляторами давления в газопроводе, может быть снижен до 1,05.

Расход топлива в топливоиспользующей установке данной производительности зависит от теплоты его сгорания, которая для различных видов топлив изменяется в больших пределах. При отсутствии опытных и справочных данных для приближенного расчета низшей теплоты сгорания твердого и жидкого топлива МДж/кг:

,

в которой коэффициенты подобраны экспериментально и несколько отличаются от теплоты сгорания отдельных горючих элементов, входящих в состав топлива.

Для сравнения по энергетической ценности и эффективности использования различных сортов топлив введено понятие об условном топливе, которому присваивается теплота сгорания, равная МДж/кг (7000 ккал/кг).

Пересчет расхода данного топлива В в условное производится по соотношению

.

Понятием условного топлива пользуются также при планировании добычи и потреблении топлива.