Đang tải... (xem toàn văn)
SỐ LIỆU Yêu cầu các bớc thực hiện như sau: 1. Tính thành phần sử dụng của khí. 2. Tính nhiệt trị thấp của khí đốt tkhí = 250C. 3. Tính cháy với λ = 1,00 và λ = 1,07. ã Lượng không khí. ã Lư
Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy Trang 3 Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 Tính sự cháy của nhiên liệu SV thực hiện: Đặng Hồng Chuyên GV hướng dẫn: Trần Gia Mỹ. Dữ liệu đầu vào: Thành phần khô của khí %(thể tích) và điều kiện cháy TT Họ và tên sinh viên Độ ẩm W g/m3k H2 CO CO2 CH4 Nhiệt độ nung KK tkk [0C] Tỉ lệ nung f 9 Đặng Hồng Chuyên 32 60,27 18,76 1,00 19,97 340 0,4 0,73 Yêu cầu các bước thực hiện như sau: 1. Tính thành phần sử dụng của khí. 2. Tính nhiệt trị thấp của khí đốt tkhí = 250C. 3. Tính cháy với = 1,00 và = 1,07. Lượng không khí. Lượng và thành phần sản phẩm cháy. Lập bảng tính cháy. 4. Tính nhiệt độ cháy lý thuyết và nhiệt độ cháy thực tế ở các hệ số không khí đã cho. Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy Trang 4 Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 1. Tính thành phần sử dụng của khí: Ta có khí có các thành phần sau: k k k k2 2 4H 60,27% ; CO 18,76% ; CO 1,00% ; CH 19,97% Ta có: k k k k2 2 4H CO CO CH 100%. Theo đầu bài có lượng ẩm có trong 1m3 khí khô là W = 32[g/m3k], từ đây ta tính thể tích của hơi nước có trong 1m3 khí ẩm(thành phần %) là: d2100.W 100.32H O 3,83%.803,6 W 803,6 32 Hệ số chuyển đổi: dk d2100 H O100 3,83K 0,962.100 100 Do đó ta có thành phần sử dụng của khí là: d kk d2 2d kk dd kk d2 2d kk d4 4d2H K . H 0,962.60,27% 57,98%.CO K . CO 0,962.18,76% 18,05%.CO K . CO 0,962.1,00% 0,96%.CH K . CH 0,962.19,97% 19,18%.H O 3,83%. 2. Tính nhiệt trị thấp Hu của khí tại nhiệt độ tk = 250C: Với nhiên liệu là khí ta có thể sử dụng công thức thực nghiệm sau để tính nhiệt trị của khí khi đã biết các thành phần của khí đó: d d d3u 2 4H 418,6. 30,2 CO 25,8 H 85,5 CH kJ/m NL . Thay vào ta có nhiệt trị thấp của nhiên liệu khí trên là: 3u18,05 57,98 19,18H 418,6. 30,2. 25,8. 85,5. =15,42 MJ/m NL .100 100 100 3. Tính cháy với các quá trình cháy lý thuyết( = 1) và cháy thực( = 1,07): 3.1 Tính cháy với quá trình cháy lý thuyết( = 1,00): Các phương trình phản ứng cháy bao gồm: 2 2 22 24 2 2 22H O 2H O2CO O 2COCH 2O CO 2H O Dựa vào các hệ số tỷ lệ ở các phương trình phản ứng ta có: Tổng lượng tiêu hao Oxy lý thuyết minO là: 323min 2 4m OO 0,5 CO 0,5 H 2 CH .m NL Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy Trang 5 Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 Thay vào ta có tính cho 100m3 nhiên liệu thì: 323minm OO 0,5.18,05 0,5.57,98 2.19,18 76,40 .100m NL Tiêu hao không khí khô lý thuyết là minl : 33min minm KK _ Khol 4,762.O 4,762.76,40 363,82 .100m NL Tiêu hao không khí ẩm lý thuyết min,dl : 33min,d minm KK _ aml 1 1,611.d .l .m NL Với không khí cấp vào cho quá trình cháy có: 000t 25 C 85% Phân áp suất bão hoà của hơi nước trong không khí ẩm ở nhiệt độ 00t 25 C là: bh04026,24 4026,24P Exp(12 ) Exp(12 ) 0,032 Bar .235,5 t C 235,5 25 Độ chứa hơi: 0 bh0kq 0 bh.P 0,85.0,032kg amd 0,621. 0,621. 0,018 .kg KKKP .P 0,98 0,85.0,032 Tiêu hao không khí ẩm lý thuyết min,dl : 33min,dm KK _ aml 1 1,611.0,018 .363,82 374,37 .100m NL Ta có bảng thành phần các sản phẩm cháy lý thuyết tính cho 3100m nhiên liệu như sau: Thành phần Nguồn gốc từ Thể tích 33imV100m NL Cháy CO CO 18,05 Nhiên liệu 2CO 0,96 2CO Cháy 4CH 4CH 19,18 38,19 Cháy 2H 2H 57,98 Cháy 4CH 42. CH 2.19,18 38,36 Không khí min1,611.d.l 10,55 2H O Nhiên liệu 2H O 3,83 110,72 2N Không khí min0,79.l 0,79.363,82 287,42 287,42 Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy Trang 6 Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 Bảng giá trị các khí thành phần và tỷ lệ phần trăm của chúng trong sản phẩm cháy trong quá trình cháy lý thuyết: Thành phần Thành phần khô % Thành phần ẩm % 2CO 38,19 11,73 38,19 8,75 2H O 0 0 110,72 25,38 2N 287,42 88,27 287,42 65,87 325,61 100 436,33 100 3.2 Tính cháy với quá trình cháy thực ( = 1,07): Tiêu hao không khí khô thực là: 33minm KKKl .l 1,07.363,82 389,28100m NL. Tiêu hao không khí ẩm thực dl : 33dm KK _ aml 1 1,611.0,018 .389,28 400,57 .100m NL Ta có bảng thành phần các sản phẩm cháy thực tính cho 3100m nhiên liệu như sau: Thành phần Nguồn gốc từ Thể tích 33imV100m NL Cháy CO CO 18,05 Nhiên liệu 2CO 0,96 2CO Cháy 4CH 4CH 19,18 38,19 Cháy 2H 2H 57,98 Cháy 4CH 42. CH 2.19,18 38,36 Không khí 1,611.d.l 11,62 2H O Nhiên liệu 2H O 3,83 111,80 2N Không khí 0,79.l 0,79.389,28 307,53 307,53 2O Không khí thừa min0,21. 1 .l 5,35 5,35 Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy Trang 7 Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 Bảng giá trị các khí thành phần và tỷ lệ phần trăm của chúng trong sản phẩm cháy trong quá trình cháy thực với = 1,07: Thành phần Thành phần khô % Thành phần ẩm % 2CO 38,19 10,88 38,19 8,25 2H O 0 0 111,80 24,15 2N 307,53 87,60 307,53 66,44 2O 5,35 1,52 5,35 1,16 351,07 100 462,87 100 Tổng hợp hai quá trình cháy lý thuyết và cháy thực ta có bảng kết quả tính cháy đối với nhiên liệu có thành phần trên(tính cho 100m3 nhiên liệu) như sau: Nhiên liệu Không khí (m3) Sản phẩm cháy (m3) % 3m 2O 2N 2CO 2H O 2O 2N 4CH 19,18 19,18 38,36 19,18 38,36 CO 18,05 18,05 9,03 18,05 - 2H 57,98 57,98 29,00 - 57,98 2CO 0,96 0,96 - 0,96 - 2H O 3,83 3,83 - 76,40 x 3,762 = 287,42 - 3,83 287,42 3m 76,40 287,42 363,82 38,19 110,72 0 287,42 436,33 1,00 % 21 79 100 8,75 25,38 0 65,87 100 3m 81,75 307,53 389,28 38,19 111,80 5,35 307,53 462,87 1,07 % 21 79 100 8,25 24,15 1,16 66,44 100 Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy Trang 8 Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 4. Tính nhiệt độ cháy lý thuyết và nhiệt độ cháy thực ở các hệ số không khí đã cho: Nhiệt độ cháy được tính qua biểu thức sau: Nhiệt độ cháy lý thuyết: ltti pi 0it .r C Nhiệt độ cháy thực khi có kể đến hệ số ảnh hưởng của mức độ hoàn thiện lò đốt: tt ltt .t . 4.1 Tính nhiệt độ cháy ứng với hệ số không khí 1,00 : Ta có: min kk u0spcf.l .i Hi i . v Trong đó: + f: tỷ lệ nung không khí f = 0,4. + minl : lượng không khí khô cần cấp 33minm KKKl 363,82100m NL. + ikk : Entanpi của không khí cấp vào với nhiệt độ nung là 3400C nên tra bảng nhiệt dung riêng ta được 0kk(340 C) 3pC 1,3229 kJ/m .K . Do đó có 3 3kki 1,3229.340=449,78 kJ/m 44978 kJ/100m . + uH : Nhiệt trị thấp với 33 3uMJ kJH 15,42 1542.10 .m NL 100m NL + 2 2 233spc CO H O N minm SPCv v v v v 436,33 .100m NL Do vậy biểu thức tính nhiệt độ cháy như sau: 2 lt 2 lt 2 lt2 2 2min kk ultCO t H O t N tCO P 0 H O P 0 N P 0 minf.l .i Ht .v .C v .C v .C .v Ta giải phương trình phi tuyến trên bằng phương pháp lặp như sau: Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết là 0ltt 2400 C tra thông số nhiệt dung riêng của các khí thành phần trong sản phẩm cháy được: 222CO3PH O3PN3PkJC 2,5097m .KkJC 2,0148m .KkJC 1,5085m .K , thay vào ta được 0ltt 2463,2 C , sai số là 2,6% .!!! Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết là 0ltt 2445 C tra thông số nhiệt dung riêng của các khí thành phần trong sản phẩm cháy được: Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy Trang 9 Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 222CO3PH O3PN3PkJC 2,5150m .KkJC 2,0220m .KkJC 1,5112m .K, thay vào ta được 0ltt 2457,4 C , sai số là 0,5%!. Với sai số là 0,5% ta hoàn toàn có thể chấp nhận được kết quả này, do đó nhiệt độ cháy lý thuyết trong quá trình cháy với hệ số 1,00 là 0ltt 2457,4 C , với hiệu suất buồng đốt là 0,73 ta có nhiệt độ cháy thực thu được là: 0tt ltt t . 2457,4.0,73 1794,0 C. 4.1 Tính nhiệt độ cháy ứng với hệ số không khí 1,07 : Ta có: kk uspcf.l.i Hi . v Trong đó: + l : lượng không khí khô cần cấp 33m KKKl 389,28100m NL. + 2 2 2 233spc CO H O N Om SPCv v v v v v 462,87 .100m NL Do vậy biểu thức tính nhiệt độ cháy như sau: 2 lt 2 lt 2 lt 2 lt2 2 2 2kk ultCO t H O t N t O tCO P 0 H O P 0 N P 0 O P 0f.l.i Ht .v .C v .C v .C v .C .v Ta giải phương trình phi tuyến trên bằng phương pháp lặp như sau: Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết là 0ltt 2300 C tra thông số nhiệt dung riêng của các khí thành phần trong sản phẩm cháy được: 2222CO3PH O3PN3PO3PkJC 2,4971m .KkJC 1,9954m .KkJC 1,5031m .KkJC 1,5923m .K , thay vào ta được 0ltt 2339,3 C , sai số là 1,7%! . Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy Trang 10 Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết là 0ltt 2330 C tra thông số nhiệt dung riêng của các khí thành phần trong sản phẩm cháy được: 2222CO3PH O3PN3PO3PkJC 2,5009m .KkJC 2,0012m .KkJC 1,5047m .KkJC 1,5943m .K , thay vào ta được 0ltt 2335,5 C , sai số là 0,2%!. Với sai số là 0,2% ta hoàn toàn có thể chấp nhận được kết quả này, do đó nhiệt độ cháy lý thuyết trong quá trình cháy với hệ số 1,07 là 0ltt 2335,5 C , với hiệu suất buồng đốt là 0,73 ta có nhiệt độ cháy thực thu được là: 0tt ltt t . 2335,5.0,73 1705,0 C. Nhận xét: Ta thấy rằng khi tính với hệ số không khí 1,07 -----Hết----- Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy Trang 11 Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 Nhit 0C CO2 kJ/m3C N2 kJ/m3C O2 kJ/m3C H2O kJ/m3C Kk khô kJ/m3C 0 1,6207 1,3327 1,3076 1,4914 1,3009 100 1,7200 1,3013 1,3193 1,5019 1,3051 200 1,8079 1,3030 1,3369 1,5174 1,3098 300 1,8808 1,3080 1,3583 1,5379 1,3181 400 1,9436 1,3172 1,3796 1,5592 1,3302 500 2,0453 1,3294 1,4005 1,5831 1,3440 600 2,0592 1,3419 1,4152 1,6078 1,3583 700 2,1077 1,3553 1,4370 1,6338 1,3725 800 2,1517 1,3683 1,4529 1,6601 1,3821 900 2,1915 1,3817 1,4663 1,6865 1,3993 1000 2,2262 1,3938 1,4801 1,7133 1,4118 1100 2,2593 1,4056 1,4935 1,7397 1200 2,2886 1,4065 1,5065 1,7657 1300 2,3158 1,4290 1,5123 1,7908 1400 2,3405 1,4374 1,5220 1,8151 1500 2,3639 1,4470 1,5312 1,8389 1600 2,3849 1,4554 1,5400 1,8619 1700 2,4042 1,4625 1,5483 1,8841 1800 2,4226 1,4705 1,5559 1,9055 1900 2,4393 1,4780 1,5638 1,9252 2000 2,4552 1,4851 1,5714 1,9449 2100 2,4699 1,4914 1,5743 1,9633 2200 2,4873 1,4981 1,5851 1,9813 2300 2,4971 1,5031 1,5923 1,9954 2400 2,5097 1,5085 1,5990 2,0148 2500 2,5214 1,5144 1,6057 2,0307 . phẩm cháy. Lập bảng tính cháy. 4. Tính nhiệt độ cháy lý thuyết và nhiệt độ cháy thực tế ở các hệ số không khí đã cho. Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy. nhiệt độ cháy lý thuyết là 0ltt 2445 C tra thông số nhiệt dung riêng của các khí thành phần trong sản phẩm cháy được: Bài tập lớn: Kỹ thuật cháy