BÀI TẬP LỚN : Kỹ thuật cháy

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

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

Nhiệt

độ nung

KK

tkk [0C]

Tỉ lệ nung

f



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

1 Tính thành phần sử dụng của khí:

Ta có khí có các thành phần sau:

 H2  k 60,27% ; CO  k 18, 76% ; CO 2 k 1, 00% ; CH 4 k 19,97%

Ta có:  H2  k CO k CO2 k CH4 k 100%

Theo đầu bài có lượng ẩm có trong 1m3 khí khô là W = 32[g/m3

k], từ đây ta tính thể tích của hơi nước có trong 1m3 khí ẩm(thành phần %) là:

d 2

803,6 W 803,6 32

Hệ số chuyển đổi:       

d

k d 100 H O2 100 3,83

Do đó ta có thành phần sử dụng của khí là:

       

       

       

       

  











d 2

H 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 H u của khí tại nhiệt độ t k = 25 0 C:

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:

        

H 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:

3 u

18, 05 57, 98 19,18

H 418,6 30,2 25,8 85,5 =15,42 MJ/m NL

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:

2CO O 2CO

CH 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 Omin là:

3 2 3

m O

m NL

Thay vào ta có tính cho 100m3 nhiên liệu thì:

3 2

3 min

m O

O 0,5.18, 05 0,5.57,98 2.19,18 76, 40

100m NL

Tiêu hao không khí khô lý thuyết là lmin:

3

3

m KK _ Kho

100m NL Tiêu hao không khí ẩm lý thuyết lmin,d:

3

3

m KK _ am

m NL

Với không khí cấp vào cho quá trình cháy có:  

 



0 0

0

t 25 C

85%

Phân áp suất bão hoà của hơi nước trong không khí ẩm ở nhiệt độ t0 25 C0 là:

Độ chứa hơi:

0 bh 0

kq 0 bh

kg KKK

P P 0, 98 0,85.0, 032

Tiêu hao không khí ẩm lý thuyết lmin,d:

3

3

100m NL

Ta có bảng thành phần các sản phẩm cháy lý thuyết tính cho 100m3 nhiên liệu như sau:

3

3

i m V

100m NL

Cháy CO CO18, 05

Nhiên liệu CO20,96

2

CO

Cháy CH 4 CH419,18

  38,19

Cháy H 2  H2 57, 98

Cháy CH 4 2 CH 42.19,1838,36

Không khí 1,611.d.lmin 10,55 2

H O

Nhiên liệu H O2 3,83

  110,72

2

N Không khí 0,79.lmin 0, 79.363,82287, 42   287,42

B¶ng gi¸ trÞ c¸c khÝ thµnh phÇn vµ tû lÖ phÇn tr¨m cña chóng trong s¶n phÈm ch¸y trong qu¸ tr×nh ch¸y lý thuyÕt:

Thµnh phÇn Thµnh phÇn kh« % Thµnh phÇn Èm %

2

2

2

3.2 TÝnh ch¸y víi qu¸ tr×nh ch¸y thùc ( = 1,07):

3

3

l l 1, 07.363,82 389, 28

100m NL

Tiªu hao kh«ng khÝ Èm thùc l : d

3

3 d

m KK _ am

100m NL

Ta cã b¶ng thµnh phÇn c¸c s¶n phÈm ch¸y thùc tÝnh cho 100m3 nhiªn liÖu nh­ sau:

3

3

i m V

100m NL

Ch¸y CO CO18, 05

Nhiªn liÖu CO20,96

2

CO

Ch¸y CH 4 CH419,18

  38,19

Ch¸y H 2  H2 57, 98

Ch¸y CH 4 2 CH 42.19,1838,36

Kh«ng khÝ 1,611.d.l11, 62

2

H O

Nhiªn liÖu H O2 3,83

  111,80

2

N Kh«ng khÝ 0,79.l0, 79.389, 28307,53   307,53

2

O Kh«ng khÝ thõa 0,21. 1 l min 5,35   5,35

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 %

2

2

2

2

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)

m O 2 N 2  CO 2 H O 2 O 2 N 2  4

CH 19,18 19,18 38,36 19,18 38,36

2

2

2

H O 3,83 3,83 -

76,40

x 3,762

= 287,42

- 3,83

287,42

3

m 76,40 287,42 363,82 38,19 110,72 0 287,42 436,33

  1,00

3

m 81,75 307,53 389,28 38,19 111,80 5,35 307,53 462,87

  1,07

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: 



i pi 0

i

r C

 Nhiệt độ cháy thực khi có kể đến hệ số ảnh hưởng của mức độ hoàn thiện lò đốt:

 

4.1 Tính nhiệt độ cháy ứng với hệ số không khí   1, 00:

0

spc

v

Trong đó:

+ f: tỷ lệ nung không khí f = 0,4

+ lmin: lượng không khí khô cần cấp   

3

3

l 363,82

100m NL

+ ikk : Entanpi của không khí cấp vào với nhiệt độ nung là 3400C nên tra bảng nhiệt dung riêng ta được Ckk (340 C)p 0 1,3229 kJ/m K  3 

kk

i 1,3229.340=449,78 kJ/m 44978 kJ/100m + H : Nhiệt trị thấp với u     

3

3

3

100m NL

Do vậy biểu thức tính nhiệt độ cháy như sau:





Ta giải phương trình phi tuyến trên bằng phương pháp lặp như sau:

 Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết là tlt 2400 C0 tra thông số nhiệt dung riêng của các khí thành phần trong sản phẩm cháy được:









2

2

2

CO

3 P

H O

3 P

N

3 P

kJ

m K kJ

C 2, 0148

m K kJ

C 1,5085

m K

, thay vào ta được tlt 2463,2 C0 , sai số là 2,6% !!!

 Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết là tlt 2445 C0 tra thông số nhiệt dung

   









2

2

2

CO

3 P

H O

3 P

N

3 P

kJ

m K kJ

C 2, 0220

m K kJ

C 1,5112

m K

, thay vào ta được tlt 2457, 4 C0 , 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 tlt 2457, 4 C0 , với hiệu suất buồng đốt là

  0,73 ta có nhiệt độ cháy thực thu được là:

tt lt

t t 2457, 4.0, 73 1794, 0 C

4.1 Tính nhiệt độ cháy ứng với hệ số không khí   1, 07:

spc

v

Trong đó:

+ l: lượng không khí khô cần cấp   

3

3

m KKK

l 389, 28

100m NL

3

3

100m NL

Do vậy biểu thức tính nhiệt độ cháy như sau:





Ta giải phương trình phi tuyến trên bằng phương pháp lặp như sau:

 Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết là tlt 2300 C0 tra thông số nhiệt dung riêng của các khí thành phần trong sản phẩm cháy được:













2

2

2

2

CO

3 P

H O

3 P

N

3 P

O

3 P

kJ

C 2, 4971

m K kJ

C 1, 9954

m K kJ

C 1,5031

m K kJ

C 1,5923

m K

, thay vào ta được tlt 2339,3 C0 , sai số là 1,7%!

 Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết là tlt 2330 C0 tra thông số nhiệt dung riêng của các khí thành phần trong sản phẩm cháy được:













2

2

2

2

CO

3 P

H O

3 P

N

3 P

O

3 P

kJ

C 2,5009

m K kJ

C 2, 0012

m K kJ

C 1,5047

m K kJ

C 1,5943

m K

, thay vào ta được tlt 2335,5 C0 , 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 tlt 2335,5 C0 , với hiệu suất buồng đốt là

  0,73 ta có nhiệt độ cháy thực thu được là:

tt lt

t t 2335,5.0,73 1705, 0 C

Nhận xét: Ta thấy rằng khi tính với hệ số không khí   1,07

-Hết -

Nhiệt độ

0C

CO2 kJ/m3C

N2 kJ/m3C

O2 kJ/m3C

H2O kJ/m3C

Kk kh«

kJ/m3C