Расчет воздухонагревателя доменной печи (124141)

Посмотреть архив целиком

Расчет горения топлива


Состав природного и доменного газов, %.

Газ

CO

СО2

СН4

С2Н4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

H2

N2

О2

W

г/м3

Природный

-

0.5

87.6

1.3

2.9

0.8

0.5

-

5.7

0.7

-

Доменный

27.6

9.8

0.7

-

-

-

-

3.5

58.1

0.3

45


1. Пересчитываем состав сухого газа на влажный. Объем влаги в 100м3 доменного газа:

Н2О=(W*100)/(803.6+W)=(45*100)/(803.6+45)=5.3%


2. Коэффициент пересчета на влажный газ:

kд=(100-5.3)/100=0.947


3. Состав влажного доменного газа:

СОвл= kд*СО=0.947*27.6=26.14%

СО2вл= kд*СО2=0.947*9.8=9.28%

СН4вл= kд*СН4=0.947*0.7=0.66%

Н2вл= kд2=0.947*3.5=3.31%

N2вл= kд*N2=0.947*58.1=55.02%

О2вл= kд2=0.947*0.3=0.28%


4. Состав влажных газов в %:

Газ

СО2

СО

Н2

N2

СН4

О2

Н2О

Доменный

9.28

26.14

3.31

55.02

0.66

0.28

3.6


5. Вычислим теплоту сгорания газов:


а) для природного газа:

=0.127CO+0.108H2+0.358CH4+0.586C2H4+0.636C2H6+

+0.913C3H8+1.185C4H10=0.358*87.6+0.586*1.3+0.636*2.9+

+0.913*0.8+1.185*0.5=35.28 [мДж/м3]


б)для доменного газа:

=0.127CO+0.108H2+0.357CH4=0.127*26.14+0.108*3.31++0.358*0.66=3.91 [мДж/м3].


6. Определим состав смеси. Доля доменного газа в смеси:

1-X – природный газ

X – доменный газ

х=(-)/(-)=(35.28-8)/(35.28-3.91)=

=0.869 [мДж/м3].


7. Доля природного газа:

1-х=1-0.869=0.131


8. Состав смешанного газа:

СОсм=СОд*х+СОп(1-х)=26.14*0.869=22.7%

СО2см=СО*х+СО2п(1-х)=9.28*0.869+0.5*0.131=8.13%

СН4см=СН*х+СН4п(1-х)=0.66*0.869+87.6*0.131=12.05%

С2Н4см2Н*х+С2Н4п(1-х)=1.3*0.131=0.17%

С2Н6см2Н*х+С2Н6п(1-х)=2.9*0.131=0.38%

С3Н8см3Н*х+С3Н8п(1-х)=0.8*0.131=0.1%

С4Н10см4Н10д*х+С4Н10п(1-х)=0.5*0.131=0.06%

Н2см*х+Н2п(1-х)=3.31*0.869=2.87%

N2см=N*х+N2п(1-х)=55.02*0.869+5.7*0.131=48.56%

О2см*х+О2п(1-х)=0.28*0.869+0.7*0.131=0.33%

H2Oсм2Од*х+Н2Оп(1-х)=5.3*0.869=4.6%

Состав смешанного газа в %:

Газ

CO

СО2

СН4

С2Н4

С2Н6

С3Н8

С4Н10

H2

N2

О2

W

г/м3

ПДС

22,7

8,13

12,05

0,17

0,38

0,1

0,06

2,87

48,56

0,33

4,6


9. Расход кислорода на горение:

=0,01*((22,7+2,87)*0,5+2*12,05+3*0,17+3,5*0,38+5*0,1+

+6,5*0,06-0,33)=0,393 [м33].


10. Теоретически необходимое количество воздуха:

L0=(1+3,762)*0,393=1,87 [м33].


11. Действительное количество воздуха при n=1.1:

Lд=n*L0=1.1*1,87=2.0633].


12. Количество продуктов горения:

a) Vсо2=(СО+СО2+СН4+2С2Н4+2Н6+3С3Н8+4С4Н10)*0.01=

(22,7+8,13+12,05+2*0,17+2*0,38+3*0,1+4*0,06)*

*0.01=0.445233]

б) Vн2о=(2СН4+2С2Н422О+3С2Н6+4С3Н8+5С4Н10)0.01=

=(2,87+2*12,05+2*0,17+3*0,38+4*0,1+5*0,06+4,6)*

*0.01=0.3375 [м33]

в) VN2=0,01N2+nk2=0,01*48,56+1,1*3,762*0,393=

=2.1119 [м33]

г) V°о2=(n-1)*2=(1.1-1)*0,393=0.039333]


13. Общее количество продуктов горения:

Vпс=Vсо2+Vн2о+VN2+Vо2=0.4452+0.3375+2.1119+0.0393=

=2.933933]


14.Состав продуктов горения:

СО2=(Vсо2*100%)/Vпс=(0.4452*100%)/2,9339=15.17%

Н2О=(Vн2о*100%)/ Vпс=(0.3375*100%)/2,9339=11,5%

N2=(VN2*100%)/Vпс=(2.1119*100%)/2,9339=71,98%

О2=(Vо2*100%)/Vпс=(0.0393*100%)/2,9339=1.35%


Состав продуктов горения в %:

СО2

Н2О

N2

О2

Сумма

15,17%

11,5%

71,98%

1,35%

100%


15. Теплота сгорания природно-доменной смеси (по заданию): 8[мДж/м3].


Определение количества продуктов сгорания, поступающих в насадку, и его параметров


16. Определяем энтальпию продуктов сгорания;

приймем tв=20°C, iв=26.1 [кдж/м3]


==2745.07 [кДж/м3].


Определяем калориметрическую температуру продуктов сгорания. В первом приближении калориметрическую температуру продуктов сгорания принимаем равной tкал= 1600°С.


i1600==

= 2630,89 [кДж/м3]

Так как i0>i1600 , принимаем более высокую температуру 1700°С.

Энтальпия продуктов сгорания при этой температуре

i1700=2813,52[кДж/м3]

Поскольку i0 i1700 , то истинную температуру определяем по формуле:


tкал= tкал+


tкал=1600+=1662,5°С


18. Действительная температура продуктов сгорания:

tд=tкал=0.95*1662,5=1579,4°С

tдн=0.97*1579.4=1532°С

tд=1500°С


19. Определяем энтальпию продуктов сгорания:

а) на входе в насадку (при tд=1500°С): iдн=(3545,34*15.17+2758.39*11,5+2170,55*71,98+

+2296,78*1.35)/100= 2448,41 [кДж/м3].


б) на выходе из насадки (низ). Принимаем среднюю за период температуру уходящих из насадки газов tдк=250°С:

iдк=(470,2*15.17+384.46*11,5+327*71,98+339.56*1.35)/

/100=355,5 [кДж/м3]


20. Определяем средний за воздушный период расход воздуха. Принимаем, что пути от верха насадки до печи температура дутья понижается на 20°С.

tвмин=tвк+20=1200+20=1220°С.

Эта температура соответствует концу периода нагрева дутья. Для предварительных расчетов принимаем, что в течение воздушного периода температура воздуха понижается на величину tв=200°С. Тогда средняя температура воздуха на выходе из насадки в течение воздушного периода составит:

tвкср=tвмин+ tв/2=1220+200/2=1320°С.

Этой температуре соответствует энтальпия:

iвк=1908,18 [кДж/м3].

Согласно заданию на проектирование объем дутья

Vв=195000 [м3/час]. Это максимальное количество воздуха, которое пройдет через воздухонагреватель к концу воздушного дутья периода. Средний расход дутья за воздушный период определим из соотношения:



20. Определяем требуемый расход топлива. Требуемый расход топлива Vг определим из уравнения теплового баланса насадки за цикл её нагрева и охлаждения.


VгVпс(0.95iдндк)д=Vвсрвквн)в ,

отсюда

:


где 0.95 – коэффициент, учитывающий потери тепла в насадке;

івн – энтальпия воздуха на входе в насадку. Температура воздуха на входе в насадку tвн=170°С (после воздуходувки), что соответствует её энтальпии івн=222,65[кДж/м3];

д и в – длительность дымового и воздушного периода, час.

Предварительно принимаем д=2.0 час, а время, затрачиваемое на перекидку клапанов п =0.1 час. При числе воздухонагревателей п=4 длительность воздушного периода будет равна:


Продолжительность цикла:

=д+в=2.0+0.7=2.7 [час].


Расход ПДС:


Расход доменного газа:

Vпс=Vсм*0.869=18415*0,869=16003 [м3/ч]


Расход природного газа:

Vкг= Vсм*0.131=18415*0.131=2412 [м3/ч]


21. Количество воздуха необходимое для горения топлива:

Vв=LдVг=2.06*18415=37935 [м3/ч]


22. Количество продуктов сгорания поступающих в насадку:

Vпс=VдVг=2,93*18415=53956 [м3/ч]

Предварительное определение поверхности

нагрева насадки


23. Определяем количество тепла, затраченное на нагрев воздуха:

Qв=Vвсрвквн)в=180227(1908,18-222,65)0.7=

=2,1264*108 [кДж/цикл]


24. Средне логарифмическая разность температур °C:


25. Средние за период температуры дыма и воздуха:


26. Средние температуры верха и низа насадки:

а) дымовой период:

б) воздушный период:

27. Определение коэффициента теплоотдачи для верха и низа насадки. Для определения теплоотдачи конвекцией кд и кв воспользуемся формулой:

Nu=ARen

Значение коэффициентов А и п : 0.0346 и 0.8 соответственно.

Результаты вычислений приведены в таблице.


28. Примем скорость продуктов сгорания при нормальных условиях Wод=2 м/с. Тогда скорость воздуха при нормальных условиях будет:


29. Действительную скорость продуктов сгорания определяем по формуле:

а) для верха насадки


б) для низа насадки


30. Так как воздуходувка подает воздух под давлением Р=354.5 [кПа], то действительную скорость воздуха для верха и низа насадки найдем по формуле:


Случайные файлы

Файл
183837.rtf
147321.rtf
29509.rtf
20088-1.rtf
240-1732.DOC




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.