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)∑CmHn 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:
В формулу для Qн р , подставим горючие составляющие, которые указаны в исходных данных и пересчитаны на рабочую массу:
Qн р =34666
Определим химическую энтальпию топлива:
Физическая энтальпия подогретого воздуха, где св 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 tα т =1950°С.
Энтальпия химического недожога
.
Общее балансовое теплосодержание продуктов сгорания:
Балансовая температура горения природного газа tα т =1970°С.
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 tг2 = 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 Sэф 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 tг2 = 1280°С: водяного пара εСО2 =0,096; εН2О=β∙ εН2О=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 ак2 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 SB =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
В теплотехнике различаются следующие температуры горения газов: жаропроизводительность, калориметрическую, теоретическую и действительную (расчетную). Жаропроизводительность tx — максимальная температура продуктов полного сгорания газа в адиабатических условиях с коэффициентом избытка воздуха а = 1,0 и при температуре газа и воздуха, равной 0°C:
где QH — низшая теплота сгорания газа, кДж/м 3 ; IVcp — сумма произведений объемов диоксида углерода, водяного пара и азота, образовавшихся при сгорании 1 м3 газа (м 3 /м 3 ), и их средних объемных теплоемкостей при постоянном давлении в пределах температур от 0°С до tx (кДж/(м 3 *°С).
В силу непостоянства теплоемкости газов жаропроизводительность определяется методом последовательных приближений. В качестве начального параметра берется ее значение для природного газа (=2000°С), при а = 1,0 определяются объемы компонентов продуктов сгорания, по табл. 8.3 находится их средняя теплоемкость и затем по формуле (8.11) считается жаропроизводительность газа. Если в результате подсчета она окажется ниже или выше принятой, то задается другая температура и расчет повторяется. Жаропроизводительность распространенных простых и сложных газов при их горении в сухом воздухе приведена в табл. 8.5. При сжигании газа в атмосферном воздухе, содержащем около 1 вес. % влаги, жаропроизводительность снижается на 25-30°С.
Калориметрическая температура горения tK — температура, определяемая без учета диссоциации водяных паров и диоксида углерода, но с учетом фактической начальной температуры газа и воздуха. Она отличается от жаропроизводительности tx тем, что температура газа и воздуха, а также коэффициент избытка воздуха а принимаются по их действительным значениям. Определить tK можно по формуле:
где qфиз — теплосодержание (физическая теплота) газа и воздуха, отсчитываемое от 0°С, кДж/м 3 .
Природные и сжиженные углеводородные газы перед сжиганием обычно не нагревают, и их объем по сравнению с объемом воздуха, идущего на горение, невелик.
Таблица 8.3. Средняя объемная теплоемкость газов, кДж/(м 3 •°С)
Источник