Расчет объема продуктов сгорания природного газа

РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

I Пояснительная записка: Введение; 1) Расчет горения топлива; 2) Расчет нагрева металла; 3) Расчет теплового баланса; 4) Расчет параметров и выбор типоразмеров горелочных устройств; 5) Описание выбранного горелочного устройства; 6) Заключение; 7) Список литературы. __________________________________________

4. План выполнения курсовой работы

5. Курсовая работа закончена ___________________________________________

6. Оценка работы ______________________________________________________

1. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА.. 6

2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА.. 9

3. ВЫБОР ТОПЛИВО-СЖИГАЮЩИХ УСТРОЙСТВ.. 18

4. ВЫБОР ГОРЕЛОЧНОГО БЛОКА.. 21

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 26

В настоящее время любое металлургическое производство нельзя представить без промышленной нагревательной печи – это неотъемлемая часть современной металлургии. Непрерывно возрастающее усложнение технологических процессов, внедрение автоматических линий и увеличение требований по технике безопасности и культуре производства способствует созданию новых конструкций автоматизированных и механизированных печей. Для определенных типов производств существуют разные нагревательные печи: методические, проходные, камерные и т.д.

Данная работа посвящена расчетам тепловой работы методической толкательной печи Серовского металлургического завода (рис.1).

Рисунок 1 – Методическая толкательная печь Серовского металлургического завода

1 – глиссажные трубы; 2 – боров; 3 – технологическое окно; 4 – опорная труба; 5 – горелки нижнего отопления; 6 – металлоконструкция арочного свода; 7, 8 – горелки верхнего отопления

Методическая печь – непрерывно действующий тепловой агрегат, установленный перед прокаткой, ковкой или штамповкой. В методической печи заготовки, уложенные поперек печи, передвигаются навстречу движению продуктов сгорания топлива, при таком противоточном движении достигается высокая степень использования тепла, подаваемого в печь.

Заготовки проходят последовательно 3 теплотехнические зоны: методическую (зону предварительного подогрева), сварочную (зону нагрева) и томильную (зону выравнивания температур в заготовке). Сварочная зона может состоять из нескольких последовательных зон отопления с дополнительным подводом топлива в каждую зону. Для заготовок небольшого сечения томильная зона не обязательна. В методических печах поддерживают неизменную во времени и переменную по длине печи температуру. В сварочной и томильной зонах температура почти постоянна, а в методической — падает к началу печи.

Толкательные методические печи для нагрева заготовок толщиной до 120 мм делают с наклонным подом, для нагрева более крупных заготовок — с горизонтальным подом. При нагреве заготовок толщиной свыше 120 мм применяют нижний обогрев, в результате чего заготовки нагреваются с двух сторон.

Таблица 1 – Исходные данные

		, мм	Интервал нагрева,
34000	130	2400	20-1200	1,3	20

РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Газ имеет теплоту сгорания и сжигается с коэффициентом расхода воздуха, принятым для длиннопламенных горелок в размере

По формуле найдем теоретический расход воздуха, необходимый для сгорания 1 природного газа:

Сведения об эмпирических коэффициентах представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Значения коэффициентов и поправок для расчета и

< 36		0	1	0	0,05

Для расчета по формуле из таблицы 2 возьмем значения соответствующие при ˂ 36 : = 0,264, = 0,Wp=Wгр, = 0,05.

Найдем расход воздуха при α=1,2 по формуле:

Рассчитаем разность между объемами продуктов сгорания и воздуха по формуле:

Из таблицы 2 возьмем необходимые значения: = 0,38; = − 0,018.

Объем продуктов сгорания при α =1,0 составляет:

Источник

1. Расчет горения топлива

Сжигается природный газ, элементарный состав которого на сухую массу, %:

Влагосодержание сухого газа составляет g с.г. =5 г ∕ м 3 .

Температура подогрева воздуха t_в=300 ° С.

Коэффициент избытка воздуха α=1,2.

Влажность воздуха q св =14.

Механический недожог отсутствует.

1.2 Пересчет состава газа на рабочую (влажную) массу

Рассчитаем процентное содержание водяных паров в 1 м 3 природного газа:

H₂O в . г = ;

H₂O в.г =%

Пересчитаем состав газа на рабочую массу по формуле:

x в.г =x c .г % ;

CH₄ в.г = 98,3*= 96,6%;

1.3 Расчет количества кислорода и воздуха для сжигания 1 м 3 газа

Найдем объем кислорода, необходимый для окисления горючих составляющих природного газа.

=0,01[(m+n∕ 4)∑C_mH_n в.г. ];

=0,01(2·96,6+3.5·0,129+5·0.009)=1,939 м 3 /м 3 .

Находим количество воздуха при α=1, необходимое для сжигания 1 м 3 природного газа, используя соотношение азота и кислорода в воздухе К=3,76:

L₀ с.в =(1+K)

Практически введенное количество воздуха при α=1,2 составит:

1.4 Расчет объема и состава продуктов сгорания при сжигании 1 м 3 газа

Найдем объем продуктов сгорания при α=1

= 0,01[CH₄ в. + 2C₂H₆ в.г +3C₃H₈ в.г +4C₄H₁₀ в.г ] =0,969 м 3 /м 3 ;

= 0,01[H₂O в.г +2CH₄ в.г +3C₂H₆ в.г +4С₃H₈ в.г +5C₄H₁₀ в.г ]=1,942 м 3 /м 3 ;

= 7,26 м 3 /м 3 ;

V₀=0,969 +1,942 +7,26 =10,17м 3 /м 3 .

Выход продуктов сгорания при α=1,2 изменится только на величину содержания азота, внесенного с избытком воздуха, и на величину избыточного кислорода:

8,7 м 3 /м 3 ;

=0,386 м 3 /м 3 ;

=+++=12,0 м 3 /м 3 – объём продуктов сгорания при α=1,2;

Состав продуктов сгорания при α=1:

Состав продуктов сгорания при α=1,2:

1.5 Расчет теплоты сгорания природного газа

В формулу для Q_н р , подставим горючие составляющие, которые указаны в исходных данных и пересчитаны на рабочую массу:

Q_н р =34666

1.6 Расчет температур горения

Определим химическую энтальпию топлива:

Физическая энтальпия подогретого воздуха, где с_в взята из прил. 2.

_.

Общая энтальпия продуктов сгорания составит:

Используем приложение 1 — диаграмму itи вычисляем содержание избыточного воздуха в продуктах сгорания:

Теоретическая температура горения природного газа t_α т =1950°С.

Энтальпия химического недожога

_.

_{Общее балансовое теплосодержание продуктов сгорания:}

Балансовая температура горения природного газа t_α т =1970°С.

2 Определение тепловых потоков и температур металла по длине печи

2.1. Определение теплового потока и температур металла в сечении 2

Для расчета лучистого теплообмена необходимо знать эффективную толщину излучающего слоя печных газов вблизи сечение 2, м:

Высота рабочего пространства над заготовками найдена с использованием размеров, указанных на рис. 1.1:

H₂ = Н— S=2,54-0,3= 2,24 м, а ширина печи D =2,6 м оставлена без изменения.

Задаем температуру газов в сечении 2 t_г2 = 1280°С. Затем из расчета объема и состава продуктов сгоранияопределяем содержание Н₂0 и С0₂.

Получаем содержание излучающих газов, а печной атмосфере, а именно:

0,01 S_эф Н₂О = 0,01∙ 2,21∙ 11,66= 0,25 атм∙м,

которые необходимы для определения степени черноты при с помощью прил. 6,7 и 8 заданной температуре газов t_г2 = 1280°С: водяного пара ε_СО2 =0,096; ε_Н2О=β∙ ε_Н2О=1,05∙0,14=0,147

Затем определяем степени черноты: продуктов горения

Определяем степень развития кладки вблизи сечения 2:

Приведенный коэффициент излучения для системы «газ — кладка — металл» в сечении 2:

Удельный лучистый тепловой поток на металл в рассчитываемом сечении

При известном коэффициенте конвективного теплообмена а_к2 определяем конвективную составляющую общего теплового потока:

Суммарный тепловой поток на металл в сечении 2 составит

Полагаем, что тепловая мощность низа печи составляет 50 % от общей, т.е. отношение этих мощностей равно

Используя это отношение, по прил. 9 находим = 0,58 и прогреваемые толщины слитка: сверху S_B =0,580,35 = 0,203 м и снизу 5„ =0,35 -0,203 = 0,147 м.

Определяем минимальную температуру по сечению слитка перед его заходом на сплошной под

куда подставили из прил. 10 теплопроводность малоуглеродистой стали = 28 Вт/(м-К) при температуре на 100 °С ниже, чем конечная температура поверхности.

Определяем температуру массы верхней части слитка

Источник

Расчет объема дымовых газов при сжигании природного газа

Калькулятор позволяет рассчитать объем дымовых газов при сжигании природного газа:

• • приведенный к нормальным условиям (по стехиометрическим уравнениям);
  • приведенный к рабочим условиям (исходя из температуры дымовых газов).

  Калькулятор объема дымовых газов при сжигании газа

  Формула расчета объемного расхода :

  

  Формула расчета объемного расхода :

  

  Формула расчета объемного расхода :

  

  Формула расчета объемного расхода :

  

  Формула расчета объемного расхода :

  

  Формула расчета объемного расхода :

  

  Формула расчета объемного расхода :

  

  Формула расчета объемного расхода :

  

  Общие данные

  Калькулятор позволяется рассчитать объем дымовых газов при сжигании природного газа. Объем дымовых газов нужен для аэродинамического расчета дымового тракта в теплогенерирующем устройстве (далее ТГУ) и системы дымоудаления от ТГУ. Аэродинамически расчет ТГУ выполняет, как правило, изготовитель оборудования. Сведения об аэродинамическом сопротивлении дымового тракта ТГУ указываются в паспорте оборудования.

  Аэродинамически расчет системы дымоудаления выполняется при проектировании систем дымоудаления.

  Объем дымовых газов зависит от состава природного газа, влажности воздуха, коэффициента избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха включает в себя, как коэффициент избытка воздуха в топке, так и коэффициент присоса воздуха в газоходах (в случае если система дымоудаления работает под разрежением).

  Калькулятор выполняет расчет по двум методикам:

  • • полного расчета: исходя из состав природного газа и влажности воздуха на горение (на базе нормативного метода «ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛОВ (НОРМАТИВНЫЙ МЕТОД);
    • упрощенного расчета: исходя из усредненных показателей (не зависимо от состава природного газа и влажности воздуха на горение ).

    Подробно методика расчета состава дымовых газов приведена в нормативном методе «ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛОВ (НОРМАТИВНЫЙ МЕТОД)».

    Более подробно теория расчета отдельных компонентов дымовых газов рассмотрена в темах:

    Литература

    • • ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛОВ (НОРМАТИВНЫЙ МЕТОД). Издание третье, переработанное и дополненное, Санкт-Петербург, 1998 г.

      Примечание.

      В комментарии приветствуются пожелания, замечания и рекомендации по улучшению программы.

      Источник