РАСЧЕТ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

 

Нагревательная печь является теплотехническим агрегатом, предназначенным для осуществления определенного технологического процесса. Основная теплотехническая задача таких печей – передать тепло нагреваемому металлу или отнять тепло у нагретого металла в соответствии с технологией его нагрева или термической обработки. Таким образом, определяющим процессом для печного агрегата является теплопередача к металлу, подвергаемому тепловой обработке, и именно расчет этой теплопередачи есть основа расчета нагревательной печи.

Теплопередача к металлу в печах происходит излучением и конвекцией, в распространении тепла внутри металла – теплопроводностью.

Основной расчет теплопередачи дает возможность найти необходимые размеры рабочего пространства, а также теплотехнические характеристики средств нагрева.

РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА СУХОГО ГАЗА

Принимаем по рекомендации [1, с.15, таблица 5] состав природного газа Аманакского месторождения

 

Таблица 1

Состав сухого газа, объемных %
CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CO2	N2	H2
95.95	0	0	0	0	0,70	3,35	0

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ВЛАЖНОГО ГАЗА

 

Т.к. W = 0, пересчет на влажность не нужен.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ГАЗА

 

Низшую теплоту сгорания топлива определяют по формуле [2, с.108]:

 

     (1)

где СО, Н₂, …– содержание компонента в газе, %.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ОКИСЛИТЕЛЯ

 

Теоретическое количество окислителя необходимое для горения 1м³ газа определяем по формуле [2, c.112]:

    (2)

 

где H₂, CO и т.д. – содержание соответствующих газов в газовом

топливе, %;

 – содержание кислорода в сухом окислителе, %.

Принимаем .

 

Теоретическое количество влажного окислителя определяем по формуле  [2, c.112]:

 

                (3)

 

где – влагосодержание окислителя, г/м³.

Принимаем г/м³.

.

Действительное количество окислителя подаваемого на горение определяем по формуле [2, c.112]:

 

                       (4)

 

где n – коэффициент избытка окислителя.

Принимаем n=1,05.

.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

 

Количество продуктов сгорания определяем по формулам [2, c.112]:

 

,

,

,                 (5)

,

.

 

где ,  – соответственно содержание кислорода и азота в окислителе подаваемом на горение (для воздуха О₂=21%, N₂=79%);

– влагосодержание окислителя, г/м³.

,

,

,

,

.

Суммарный объем дыма определяем по формуле [2, c.112]:

 

.            (6)

 

.

Состав продуктов горения в объемных процентах рассчитываем и проверяем по формулам [2, c.112]:

; .               7)

,

 

,

,

.

.

 

РАСЧЕТ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

 

Калориметрическую температуру определяем по формуле:

 

,             (8)

 

где  – энтальпия продуктов сгорания, кДж/м³,

,  – энтальпия продуктов сгорания при температуре  и  соответственно, кДж/м³.

Энтальпию продуктов сгорания определяем по формуле:

 

,               (9)

 

где ,  – теплоемкость воздуха и газа соответственно, кДж/(м³∙К);

,  – температура воздуха и газа соответственно, °С.

Т.к. природный газ не подогревается, то .

Температура подогрева воздуха равна °С (по условию задания).

По рекомендации [1, c.32, таблица 10] принимаем  кДж/(м³∙К).

.

Энтальпию продуктов сгорания при температурах  и  определяем по формуле:

 

,               (10)

 

где  – теплоемкость дыма, кДж/(м³∙К).

Принимаем °С и °С.

Теплоемкость дыма при  определяем по рекомендации [1, c.32, таблица 10].

По формуле (10) определяем энтальпию продуктов сгорания:

По формуле (8) определяем калориметрическую температуру:

°С.

Запишем реакции горения топлива:

 

1) ;

2) ;

3) ;

4) ;

5) ;

6) .