Расчет газовой горелки типа 'Труба в трубе'

Расчет газовой горелки типа 'Труба в трубе'

Содержание

Часть 1. Твердое топливо - уголь

Состав рабочей массы топлива

Определение теплоты сгорания топлива

Определение типа угля        

Определение содержания углерода в горючей массе топлива и зольность сухой массы топлива

Различия между высшей и низшей теплотой сгорания топлива

Определение расходов условного и заданного топлива

Определение теоретического объема воздуха, необходимого для сгорания топлива, и теоретического объема продуктов сгорания

Определение действительных объемов воздуха и продуктов сгорания

Часть 2. Топливо - газ. Расчет газовой горелки типа «Труба в трубе»

Исходные данные для расчета

Определение теоретического объема воздуха, необходимого для сжигания газа, и теоретического объема продуктов сгорания

Определение действительных объемов воздуха и продуктов сгорания

Определение действительных объемных расходов воздуха и газа    

Определение диаметров и глубин проникновения

Геометрические характеристики горелки

Определение температуры в камере сгорания графоаналитическим методом

топливо горение газ

Часть 1. Топливо - Уголь.

Состав рабочей массы твердого топлива

Определение теплоты сгорания топлива

Низшая теплота сгорания рабочей массы топлива:

Высшая теплота сгорания рабочей массы топлива:

Высшая теплота сгорания беззольной массы топлива:

Определение типа угля

Данный вид топлива относится к каменному углю, так как его высшая теплота сгорания беззольной массы топлива

Определение содержания углерода в горючей массе топлива и зольность сухой массы топлива

Содержание углерода в горючей массе топлива:

Зольность сухой массы топлива:

Различия между высшей и низшей теплотой сгорания

Высшей теплотой сгорания называют максимальное количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы количества топлива (1 кг - твёрдое или жидкое, 1 м3 - газообразное) с учётом теплоты конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания.

Низшая теплота сгорания  получается вычитанием из высшей теплоты сгорания  теплоты конденсации водяных паров, которые образуются при испарении влаги, содержащейся в топливе, а также при сгорании водорода топлива:

Таким образом, принципиальное различие между высшей и низшей теплотой сгорания заключается в наличии или отсутствии изменения агрегатного состояния водяных паров, находящихся в дымовых газах. В высшую теплоту сгорания топлива, кроме теплоты, получаемой от сгорания топлива, еще входит теплота конденсации водяных паров. Поэтому величина высшей теплоты сгорания всегда больше низшей. В теплотехнических расчетах величина теплоты, получаемой при конденсации водяных паров, не учитывается, т.к. этот процесс происходит лишь после выброса дымовых газов в атмосферу, а при их движении по тракту топки конденсация отсутствует. Поэтому все расчеты ведутся по низшей теплоте сгорания.

Определение расходов условного и заданного топлива.

Условное топливо - это топливо с низшей теплотой сгорания равной теплоте сгорания среднестатистического каменного угля: .

Проектная мощность теплотехнической установки составляет:

Расход условного топлива согласно проектной мощности теплотехнической установки составит:

Расход заданного топлива:

Определение теоретического объема воздуха, необходимого для сгорания топлива, и теоретического объема продуктов сгорания

Теоретически необходимый объём воздуха для сжигания топлива:

Теоретический объем продуктов сгорания:

Определение действительных объемов воздуха и продуктов сгорания

В случае если остаточное содержание кислорода в продуктах горения составило ~5%. Выбираем коэффициент избытка воздуха  равный:

Действительный объем воздуха:

Действительный объем продуктов горения:

Часть 2. Топливо - газ. Расчет газовой горелки типа «Труба в трубе»

Исходные данные для расчета

Коэффициент избытка воздуха

Скорость воздуха

Скорость газа на выходе из сопел

Температура горячего воздуха

Температура газа

Объемный расход газа на горелку (при н.у.)

Скорость газа в трубе (в газовом коллекторе)

Состав газа по объему:

Плотность газа (при )

Теплота сгорания газа

Определение теоретического объема воздуха, необходимого для сжигания газа, и теоретического объема продуктов сгорания

Теоретически необходимый объём воздуха для сжигания газа:

Теоретический объем продуктов сгорания:

Трехатомные газы:

Азот:

Водяные пары:

Суммарный теоретический объем продуктов сгорания:

Определение действительных объемов воздуха и продуктов сгорания

Действительный объем воздуха:

Действительный объем продуктов сгорания:

Трехатомные газы:

Двухатомные газы:

Водяные пары:

Суммарный действительный объем продуктов сгорания:

Определение действительных объемных расходов воздуха и газа

Действительный объемный расход воздуха:

Действительный объемный расход газа:

Определение диаметров и глубин проникновения

Схема распространения струй газа в поперечном потоке воздуха:

Внутренний диаметр газоподводящей трубы (газового коллектора) :

Наружный диаметр газового коллектора :

Где толщина стенки газового коллектора .

Внутренний диаметр наружной воздухоподводящей трубы :

Глубина проникновения больших струй:

Глубина проникновения малых струй:

Диаметры сопел определяются по формуле:

 эмпирический коэффициент, зависящий от относительного шага между соплами, расположенными в одном ряду.

Диаметр малого сопла:

Геометрические характеристики горелки

Суммарная площадь больших и малых сопел:

Количество больших и малых сопел:

Шаг установки больших и малых сопел:

Определение температуры в камере сгорания графоаналитическим методом

Из уравнения теплового баланса температура на выходе из камеры сгорания:

,.

Запишем эту зависимость в виде двух функций:

Располагаемое тепло

При определении теоретической температуры горения потери теплоты , и система уравнений имеет вид:

Здесь  - суммарная теплоёмкость продуктов горения.