Теплотехнический расчет энерготехнологического агрегата для печи по выплавке медных анодов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ствующие в газе, приравниваем нулю):
V02 = 0,01 (2 CH4 в.г +3,5 C2H6в.г + 5 C3H8в.г) = 0,01 (2* + 3,5 * 1,974 + 5*0,987) = =1,99507 м3/м3.
Далее находим количество воздуха при ? = 1, необходимое для сжигания 1 м3 природного газа. Используя соотношение азота и кислорода в воздухе K = 3,76
L0 = (1 + 3,76) * 1,99507= 9,49 м3/м3.
Практически введенное количество воздуха при ? = 1,1 составит
L?= 1,1 * 9,49 = 10,44 м3/м3.
3.4 Расчет объема и состава продуктов сгорания при сжигании 1 м3 газа
Сначала найдем объем продуктов сгорания при ? = 1:
V0R02 =0,01 (CH4в.г +2C2H6 в.г +3C3H8 в.г) = 0,01 ( + 2 * 1,974 + 3 * 0,987) = =1,007 м3/м3;
V0H2O = 0,01 (H2О в.г + 2CH4 в.г + 3C2H6 в.г + 4C3H8 в.г) =
= 0,01 (1,23 + 2 * + 3 * 1,974 + 4* 0,987) = 1,99 м3/м3;
V0N2 = 0,01 N2 в.г + 3,76 V02 = 0,01 * 1,974 + 3,76 * 1,99507 = 7,52 м3/м3.
Тогда
V0 = 1,007 + 1,99 + 7,52 = 10,517 м3/м3.
Выход продуктов сгорания при ? =1,1 измениться только на величину содержания азота (N2), внесенного с избытком воздуха, и на величину избыточного кислорода O2ИЗБ:
VN2= 0,01 N2 в.г + ?*3,76 VO2 = 0,0I *1,974 + 1,1 * 3,76 * 1,99507 = 8,27 м3/м3.O2ИЗБ = (1,1 - 1) * 1,99507 = 0, 199507 м3/м3.
Тогда объем продуктов сгорания при ? = 1,1 составит
V? = 1,007 + 1,99 + 8,27 + 0, 199507 = 11,46 м3/м3.
Состав продуктов сгорания при ? = 1:
RO2 =
H2O =
N2 =
Состав продуктов сгорания при ? = 1,1:
RO2 =
H2O =
N2 =
O2изб =
3.5 Расчет теплоты сгорания природного газа
Подставляем в формулу те горючие составляющие, которые указаны в исходных данных и пересчитаны на рабочую массу в п..1:
QHP = 358 CH4 в.г + 636 C2H6 в.г + 913 C3H8 в.г = 358*+636*1,974+913*0,987 = = 35748,3 кДж/м3.
3.6 Расчет температур горения
Для нахождения по it - диаграмме соответствующих температур горения tбT и tбB рассчитаем общее и балансовое теплосодержание.
Первоначально определим химическую энтальпию топлива:
ix = кДж/м3.
Физическая энтальпия топлива:
iТ = кДж/м3.
Здесь удельная теплоемкость топлива Ст рассчитана с использованием справочника:
CT = 0,01* (CCH4 * CH4 + CC2H6 * C2H6 + CC3H8 * C3H8 + CN2 * N2) =
= 0,01*(1,55 * + 2,11 * 1,974 + 3,05 * 0,978 + 1,294 * 1,974) = 1,553 кДж/(м3 * К)
Физическая энтальпия подогретого воздуха:
iB = кДж/м3.
где СВ = 1,315 кДж/(м3 * К);
tв = 250оС.
Тогда общая энтальпия продуктов сгорания составит:
i общ = ix + it + iB = 3119,4 + 2,71 + 307,46 = 3429,57 кДж/м3.
Далее, используя соответствующую - диаграмму и вычислив содержание избыточного воздуха в продуктах сгорания,
L = * 100 = 8,3%.
найдем теоретическую температуру горения природного газа: tбT= 19500C. Затем, найдя энтальпию химического недожога,
i3 = кДж/м3,
рассчитаем общее балансовое теплосодержание продуктов сгорания:
iб общ = i общ - i3 = 3429,57 - 62,39 = 3367,18 кДж/м3.
По той же it - диаграмме, но уже по пунктирным кривым, используя то же значение UL = 8,3%, найдем балансовую температуру горения: tбб= 20300C.
4. Расчет вертикального газохода
.1 Рассчитываем расход дымовых газов, м3/с:
Vq = Va*B, (1)
где Va=l 1,46 - объем продуктов сгорания при a=1,1, берем из статьи расчет горения природного газа;
В = 0,195 - определенный расход топлива, м/с
Vq = 11,46*0,195 = 2,23м3/c.
.2 Энтальпию дымовых газов вычисляем по следующей формуле, кДж/м3
(2)
где i - энтальпия дымового газа при заданном составе и температуре, кДж/м;
ij - энтальпия отдельных составляющих (С02; Н20; N2; 02) дымового газа при заданной температуре, кДж/м3;
rj - объемное содержание отдельных компонентов в дымовом газе, %;
i11150 =(2227*0,0887)+(1713*0,1735)+(1394*0,7215)+(1480*0,0173)=1626,1кДж/м3.
iII800=(1719*0,0887)+(1328*0,1735)+(1095*0,7215)+(1162*0,0173)=1101,3кДж/м3.
.3 Тепловой поток Q вычисляем по формуле, кВт:
Q = 0,95*[Vq(iдI - iдII)] (3)
Q = 0,95*[2,3*(1626,1-1101,3)]=709,3 кВт.
.4 Площадь сечения потока вычисляем по формуле, м2:
f = Vq/w, (4)
где w =1-2 м/с - скорость потока.
f= 2,23/1,5= 1,48 м2.
.5 Вычисляем диаметр по формуле, м:
pd2/4 = f (5)
отсюда
d = =l, 4 м
4.6 Среднюю логарифмическую температуру вычисляем по формуле,C:
(6)
= tдI - tв = 1150 - 150 = 1000C
= tдII - tв = 800 - 150 = 650C
C
.7 Определяем температуру газов по формуле, К:
Тг = = 1223 К (7)
Тст = Ткип +273 = 423 К (8)
4.8 Определяем спектральный коэффициент ослабления:
где Sэфф = d = 1,4 м (9)
РS = 0,1735 + 0,0877 = 0,2612
4.9 Определяем коэффициент поглощения и степень черноты дымовых газов по формуле:
?д =1-ехр (-Sэфф*кд*РS)= 1-ехр (-0,9369*0,2612*1,4) = 0,29 (10)
aд=1-ехр (-Sэфф*кст*РS) = 1 - ехр (-1,49*0,2612*1,4) = 0,42
.10 Коэффициент теплопередачи вычисляем по формуле
(11)
где = g = 0,003;
= 0.
4.11 Лучистый теплообмен вычисляем по формуле:
, (12)
где
Со=5,67 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/м2*К4;
?д,?д - соответственно коэффициент поглощения и степень черноты дымовых газов;
?ст - степень черноты стенок трубного пакета (принимаем равной 0,8);
Тд, Тст - соответственно средняя температура дымовых газов и наружной поверхности стенки в рассматриваемом пакете, К.
.
4.12 Находим площадь поверхности по формуле, м2
(13)
F = 709,3*103 / 814*37,5 = 23 м2
4.13 Находим высоту газохода, м:
h = F/2pR (14)
h = 23/2*3,14*0,7 = 5,27 м.
5. Расчет металлического трубчатого петлевого рекуп?/p>