Теплофизические свойства продуктов сгорания природного газа

Физические свойства дымовых газов

Каждая дымовая труба для котельной или промышленного предприятия разрабатывается в индивидуальном порядке с учетом специфики производства, состава отводимых газов и климатических особенностей района строительства.

Дымовые газы представляют собой смесь выхлопных, отходящих газов, продуктов горения топлива .
В данном калькуляторе представлены следующие теплофизические свойства дымовых газов при нормальном атмосферном давлении:

• плотность, кг/м 3 ;
• удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
• теплопроводность, Вт/(м·град);
• температуропроводность, м 2 /сек;
• динамическая вязкость, Па·сек;
• кинематическая вязкость, м 2 /сек;
• число Прандтля.

С повышением температуры дымовых газов их плотность и число Прандтля уменьшают свои значения. Другие теплофизические свойства дымовых газов такие, как теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность и вязкость с ростом температуры увеличиваются. Особенно сильно возрастают значения температуропроводности и кинематической вязкости.

Например, кинематическая вязкость дымовых газов при температуре 0°С составляет величину 12,2·10 -6 м 2 /сек, а при температуре 1200°С вязкость увеличивается до значения 22,1·10 -5 м 2 /сек.

Свойства дымовых газов в таблице представлены в зависимости от температуры, в интервале от 0 до 1200°С.

Теплопроводность дымовых газов при увеличении их температуры от 0 до 1200°С увеличивается не так значительно, как вязкость — с 0,0228 до 0,1262 Вт/(м·град). В целом, выхлопные газы сравнимы по своим свойствам с воздухом.

Источник

Теплопроводность дымовых газов, теплофизические свойства продуктов сгорания топлива

Дымовые газы представляют собой смесь выхлопных, отходящих газов, продуктов горения топлива.
В таблице представлены следующие теплофизические свойства дымовых газов при нормальном атмосферном давлении:

• плотность, кг/м 3 ;
• удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
• теплопроводность, Вт/(м·град);
• температуропроводность, м 2 /сек;
• динамическая вязкость, Па·сек;
• кинематическая вязкость, м 2 /сек;
• число Прандтля.

С повышением температуры дымовых газов их плотность и число Прандтля уменьшают свои значения. Другие теплофизические свойства дымовых газов такие, как теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность и вязкость с ростом температуры увеличиваются. Особенно сильно возрастают значения температуропроводности и кинематической вязкости.

Например, кинематическая вязкость дымовых газов при температуре 0°С составляет величину 12,2·10 -6 м 2 /сек, а при температуре 1200°С вязкость увеличивается до значения 22,1·10 -5 м 2 /сек.

Свойства дымовых газов в таблице представлены в зависимости от температуры, в интервале от 0 до 1200°С.

Теплопроводность дымовых газов при увеличении их температуры от 0 до 1200°С увеличивается не так значительно, как вязкость — с 0,0228 до 0,1262 Вт/(м·град). В целом, выхлопные газы сравнимы по своим свойствам с воздухом.

Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность дымовых газов в таблице указана в степени 10 2 . Не забудьте разделить на 100!

Источник

Теплофизические свойства газов, входящих в состав газообразного топлива

Теплота сгорания низшая , МДж/м 3

Жаропроизводительностьютоплива называется температура горения с минимальным (стехиометрическим) количеством окислителя и без подогрева топлива и воздуха. Жаропроизводительность топлива позволяет оценить эффективность его использования в высокотемпературном процессе.

Зола топлива представляет собой твердый негорючий остаток, получающийся после сгорания горючей части топлива; причем зола, прошедшая стадию расплавления, называется шлаком. Зола существенно ухудшает качество топлива и вызывает значительные трудности в процессе сжигания (износ и шлакование поверхностей нагрева). При сравнительных расчетах пользуются приведенной зольностью .

Влага Wтоплива отрицательно влияет на его качество, так как снижает теплоту сгорания, ухудшает процесс воспламенения топлива, приводит к увеличению объема дымовых газов, а следовательно, потерь с уходящими газами. Приведенная влажность топлива .

Сера S– весьма нежелательный элемент топлива. При ее сгорании образуютсяSO₂иSO₃, которые вызывают коррозию элементов энергетических установок и оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду.

При нагревании топлива происходит выделение газообразных продуктов разложения, которое называется выходом летучих веществ V г и определяется в процентах от горючей массы топлива. Чем больше выход летучих веществ, тем ниже температура воспламенения топлива и больше объем пламени. По содержанию летучих веществ топливо подразделяют на пламенное и тощее.

Свойства кокса оказывают значительное влияние на процесс горения топлива и определяют области его использования.

Кроме того, характеристиками топлива являются: удобство сжигания топлива и расход энергии, связанный с подготовкой топлива к использованию; степень сложности разведки и трудности добычи топлива, определяющая объем капиталовложений и себестоимость топлива; удаленность месторождений топлива от районов его потребления.

Твердое топливо

Наиболее распространенными видами твердого топлива являются бурые и каменные угли, антрациты, горючие сланцы, древесина и торф. Бурые угли не спекаются, отличаются большим выходом летучих веществ (V г = 40–60%), высокими зольностью (A р = 15–30%) и влажностью (W р = 30–40%). Теплота сгоранияМДж/кг. Каменные угли по составу и свойствам разнообразны. Они обладают сравнительно невысокими зольностью (A р =5 – 25%) и влажностью (W р = 5–10%) при широком диапазоне выхода летучих веществ (V г = 10–40%). Основная масса каменных углей спекается. Теплота сгоранияМДж/кг. Каменные угли классифицируются по выходу летучих веществ и характеру коксового остатка (длиннопламенный – Д, газовый – Г, жирный – Ж, коксовый – К, спекающийся – С, тощий – Т) и по крупности кусков (крупный – К, орех – О, мелкий – М, семечко – С, штыб – Ш, рядовой – Р). Антрациты отличаются от других твердых топлив плотной структурой, высоким содержанием углерода (C г = 93–96%), малым выходом летучих веществ (V г = 3–5%), малой зольностью (A р =13 – 17%) и влажностью (W р = 5–7%), высокой теплотой сгорания (МДж/кг). Горючие сланцы характеризуются большой зольностью (A р =50–60%) и высоким выходом летучих веществ (V г = 80–90%); влажность их невелика (W р = 15–20%), они имеют самую низкую для твердых топлив теплоту сгорания (МДж/кг). Древесина отличается очень малой зольностью (A р <1%) и большим выходом летучих веществ (V г = 85%). Значительная влажность древесины (W р = 40–60%) определяет весьма низкую теплоту сгорания (МДж/кг). Торф – самый молодой вид твердого органического топлива. Он имеет большой выход летучих веществ (V г = 70%), высокую влажность (W р = 30–50%) и малое содержание золы (A р =5–10%). Теплота сгорания торфа небольшая (МДж/кг).

Источник

2 Расчет теплофизических характеристик продуктов сгорания жидких и газообразных топлив в воздухе

Состав продуктов сгорания топливных композиций (горючих) определяется применяемыми видами топлива и окислителя.

Для большинства практических задач представляют интерес топливные композиции, использующие в качестве окислителя атмосферный воздух, а в качестве топлива — природный газ.

Как известно, атмосферный воздух, выступающий окислителем при горении, состоит из сложной смеси индивидуальных газов. Его составные части подразделяются на две основные группы — постоянные и переменные. К первой группе относится кислород, азот, инертные газы (аргон, неон, криптон, гелий) и некоторые другие вещества в небольших количествах.

Ко второй группе газов относятся диоксид углерода и водяной пар.

При выполнении расчетов достаточно учитывать наличие в атмосферном воздухе четырех основных компонентов — азота N₂, диоксида углерода CO₂, водяного пара Н₂0 и кислорода 0₂. Инертные газы (Ar, Ne, Не, Кг, Хе) можно отнести к азоту вследствие близости их физических характеристик и малого содержания в атмосферном воздухе.

Таким образом, для проведения расчетов состав сухого воздуха (т.е. лишенного водяного пара) может быть принят в массовых долях:

Основной примесью к сухому воздуху является переменный компонент — водяной пар.

Смесь сухого воздуха с водяным паром называется влажным воздухом, характеризующимся, в частности, абсолютной и относительной влажностью и влагосодержанием.

Относительная влажность и паросодержание связаны следующим соотношением:

— давление насыщенного пара при температуре влажного воздуха,

При t= 20°С; =2,3368кПа=2336,8 Па; d = 0.01169

Другим важным параметром для расчета теплофизических характеристик продуктов сгорания является коэффициент , характеризующий соотношение масс окислителя и водорода при а_ок=1.

Для природного газа =l7,200 кг топлива/кг окислителя. А массовые доли:

2.2 Методика расчета теплофизических характеристик продуктов сгорания водорода во влажном воздухе при

Вычисляются массовые доли , , компонентов продуктов сгорания во влажном воздухе при .

2.3 Вычисление массовых долей

Вычисляются мысовые доли , , и влажного воздуха по соотношениям с учетом (2.1)

2.4 Вычисление массовых долей

Вычисляются массовые доли , , , продуктов сгорания заданной топливной композиции во влажном воздухе при (т.е. ):

2.5 Определяют кажущуюся (среднюю) молярную массу продуктов сгорания (газовой смеси)

2.6 Вычисляют объемные доли компонентов в продуктах сгорания

2.7 Вычисляются парциальные давления компонентов продуктов сгорания с точностью до двух знаков после запятой:

2.8 Расчет газовой постоянной

3 Расчет теплофизических характеристик индивидуальных газов

3.1 Состав смеси в массовых долях

Из объемных (молярных) долей составляем состав смеси в массовых долях:

Газовыми смесями называют механические смеси индивидуальных газов при условии отсутствия в них химических реакций. Если температура и давление одинаковы во всем объеме газа, то газовая смесь находится в равновесном состоянии. Смесь, состоящая из газов без веществ в конденсированном состоянии, называется гомогенной.

Исходными данными для расчета теплофизических свойств газовой смеси является массовая доля, молярная масса и газовая постоянная, которые приведены в таблице 1.1

В таблице 1.2 приведены теплофизические характеристики индивидуальных газов при ближайших значениях температуры и давления из справочника [6].

Для расчета z,r|,C_p,C_v при температуре Т и давлении pi, р₂, рз используют таблицу 1.2 и линейную интерполяцию. Нахождение остальных ТФХ производится с использованием [5].

Таблица 1.1 — исходные данные газовой смеси

Источник