Kỹ thuật cháy

 Bµi tËp lín: Kü thuËt ch¸y Trang 3 Sinh viªn : §Æng Hång Chuyªn. Líp : M¸y & ThiÕt bÞ NhiÖt L¹nh 02 - K50 TÝnh sù ch¸y cña nhiªn liÖu SV thùc hiÖn: §Æng Hång Chuyªn GV h­íng dÉn: TrÇn Gia Mü. D÷ liÖu ®Çu vµo: Thµnh phÇn kh« cña khÝ %(thÓ tÝch) vµ ®iÒu kiÖn ch¸y TT Hä vµ tªn sinh viªn §é Èm W g/m3k H2 CO CO2 CH4 NhiÖt ®é nung KK tkk [0C] TØ lÖ nung f  9 §Æng Hång Chuyªn 32 60,27 18,76 1,00 19,97 340 0,4 0,73 Yªu cÇu c¸c b­íc thùc hiÖn nh­ sau: 1. TÝnh thµnh phÇn sö dông cña khÝ. 2. TÝnh nhiÖt trÞ thÊp cña khÝ ®èt tkhÝ = 250C. 3. TÝnh ch¸y víi  = 1,00 vµ  = 1,07.  L­îng kh«ng khÝ.  L­îng vµ thµnh phÇn s¶n phÈm ch¸y.  LËp b¶ng tÝnh ch¸y. 4. TÝnh nhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt vµ nhiÖt ®é ch¸y thùc tÕ ë c¸c hÖ sè kh«ng khÝ ®· cho.  Bµi tËp lín: Kü thuËt ch¸y Trang 4 Sinh viªn : §Æng Hång Chuyªn. Líp : M¸y & ThiÕt bÞ NhiÖt L¹nh 02 - K50 1. TÝnh thµnh phÇn sö dông cña khÝ: Ta cã khÝ cã c¸c thµnh phÇn sau:               k k k k2 2 4H 60,27% ; CO 18,76% ; CO 1,00% ; CH 19,97% Ta cã:               k k k k2 2 4H CO CO CH 100%. Theo ®Çu bµi cã l­îng Èm cã trong 1m3 khÝ kh« lµ W = 32[g/m3k], tõ ®©y ta tÝnh thÓ tÝch cña h¬i n­íc cã trong 1m3 khÝ Èm(thµnh phÇn %) lµ:         d 2 100.W 100.32 H O 3,83%. 803,6 W 803,6 32 HÖ sè chuyÓn ®æi:          d k d 2100 H O 100 3,83K 0,962. 100 100 Do ®ã ta cã thµnh phÇn sö dông cña khÝ lµ:                                                     d kk d 2 2 d kk d d kk d 2 2 d kk d 4 4 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. TÝnh nhiÖt trÞ thÊp Hu cña khÝ t¹i nhiÖt ®é tk = 25 0C: Víi nhiªn liÖu lµ khÝ ta cã thÓ sö dông c«ng thøc thùc nghiÖm sau ®Ó tÝnh nhiÖt trÞ cña khÝ khi ®· biÕt c¸c thµnh phÇn cña khÝ ®ã:                d d d 3u 2 4H 418,6. 30,2 CO 25,8 H 85,5 CH kJ/m NL . Thay vµo ta cã nhiÖt trÞ thÊp cña nhiªn liÖu khÝ trªn lµ:           3 u 18,05 57,98 19,18 H 418,6. 30,2. 25,8. 85,5. =15,42 MJ/m NL . 100 100 100 3. TÝnh ch¸y víi c¸c qu¸ tr×nh ch¸y lý thuyÕt( = 1) vµ ch¸y thùc( = 1,07): 3.1 TÝnh ch¸y víi qu¸ tr×nh ch¸y lý thuyÕt( = 1,00): C¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng ch¸y bao gåm:        2 2 2 2 2 4 2 2 2 2H O 2H O 2CO O 2CO CH 2O CO 2H O Dùa vµo c¸c hÖ sè tû lÖ ë c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng ta cã: Tæng l­îng tiªu hao Oxy lý thuyÕt minO lµ:              3 2 3min 2 4 m OO 0,5 CO 0,5 H 2 CH . m NL  Bµi tËp lín: Kü thuËt ch¸y Trang 5 Sinh viªn : §Æng Hång Chuyªn. Líp : M¸y & ThiÕt bÞ NhiÖt L¹nh 02 - K50 Thay vµo ta cã tÝnh cho 100m3 nhiªn liÖu th×:         3 2 3min m OO 0,5.18,05 0,5.57,98 2.19,18 76,40 . 100m NL Tiªu hao kh«ng khÝ kh« lý thuyÕt lµ minl :        3 3min min m KK _ Khol 4,762.O 4,762.76,40 363,82 . 100m NL Tiªu hao kh«ng khÝ Èm lý thuyÕt min,dl :         3 3min,d min m KK _ aml 1 1,611.d .l . m NL Víi kh«ng khÝ cÊp vµo cho qu¸ tr×nh ch¸y cã:      0 0 0 t 25 C. . 85% Ph©n ¸p suÊt b·o hoµ cña h¬i n­íc trong kh«ng khÝ Èm ë nhiÖt ®é  00t 25 C lµ:        bh 0 4026,24 4026,24 P Exp(12 ) Exp(12 ) 0,032 Bar . 235,5 t C 235,5 25 §é chøa h¬i:           0 bh 0 kq 0 bh .P 0,85.0,032 kg amd 0,621. 0,621. 0,018 .kg KKKP .P 0,98 0,85.0,032 Tiªu hao kh«ng khÝ Èm lý thuyÕt min,dl :          3 3min,d m KK _ aml 1 1,611.0,018 .363,82 374,37 . 100m NL Ta cã b¶ng thµnh phÇn c¸c s¶n phÈm ch¸y lý thuyÕt tÝnh cho 3100m nhiªn liÖu nh­ sau: Thµnh phÇn Nguån gèc tõ ThÓ tÝch     3 3i mV 100m NL Ch¸y CO   CO 18,05 Nhiªn liÖu   2CO 0,96 2CO Ch¸y 4CH   4CH 19,18   38,19 Ch¸y 2H   2H 57,98 Ch¸y 4CH    42. CH 2.19,18 38,36 Kh«ng khÝ min1,611.d.l 10,55 2H O Nhiªn liÖu   2H O 3,83  110,72 2N Kh«ng khÝ  min0,79.l 0,79.363,82 287,42   287,42  Bµi tËp lín: Kü thuËt ch¸y Trang 6 Sinh viªn : §Æng Hång Chuyªn. Líp : M¸y & ThiÕt bÞ NhiÖt L¹nh 02 - K50 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 % 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 TÝnh ch¸y víi qu¸ tr×nh ch¸y thùc ( = 1,07): Tiªu hao kh«ng khÝ kh« thùc lµ:         3 3min m KKKl .l 1,07.363,82 389,28 100m NL . Tiªu hao kh«ng khÝ Èm thùc dl :          3 3d m KK _ aml 1 1,611.0,018 .389,28 400,57 . 100m NL Ta cã b¶ng thµnh phÇn c¸c s¶n phÈm ch¸y thùc tÝnh cho 3100m nhiªn liÖu nh­ sau: Thµnh phÇn Nguån gèc tõ ThÓ tÝch     3 3i mV 100m NL Ch¸y CO   CO 18,05 Nhiªn liÖu   2CO 0,96 2CO Ch¸y 4CH   4CH 19,18   38,19 Ch¸y 2H   2H 57,98 Ch¸y 4CH    42. CH 2.19,18 38,36 Kh«ng khÝ 1,611.d.l 11,62 2H O Nhiªn liÖu   2H O 3,83  111,80 2N Kh«ng khÝ  0,79.l 0,79.389,28 307,53   307,53 2O Kh«ng khÝ thõa    min0,21. 1 .l 5,35   5,35  Bµi tËp lín: Kü thuËt ch¸y Trang 7 Sinh viªn : §Æng Hång Chuyªn. Líp : M¸y & ThiÕt bÞ NhiÖt L¹nh 02 - K50 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 thùc víi  = 1,07: Thµnh phÇn Thµnh phÇn kh« % Thµnh phÇn Èm % 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 Tæng hîp hai qu¸ tr×nh ch¸y lý thuyÕt vµ ch¸y thùc ta cã b¶ng kÕt qu¶ tÝnh ch¸y ®èi víi nhiªn liÖu cã thµnh phÇn trªn(tÝnh cho 100m3 nhiªn liÖu) nh­ sau: Nhiªn liÖu Kh«ng khÝ (m3) S¶n phÈm ch¸y (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  Bµi tËp lín: Kü thuËt ch¸y Trang 8 Sinh viªn : §Æng Hång Chuyªn. Líp : M¸y & ThiÕt bÞ NhiÖt L¹nh 02 - K50 4. TÝnh nhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt vµ nhiÖt ®é ch¸y thùc ë c¸c hÖ sè kh«ng khÝ ®· cho: NhiÖt ®é ch¸y ®­îc tÝnh qua biÓu thøc sau:  NhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt:   lt t i pi 0 i t . r C  NhiÖt ®é ch¸y thùc khi cã kÓ ®Õn hÖ sè ¶nh h­ëng cña møc ®é hoµn thiÖn lß ®èt:  tt ltt .t . 4.1 TÝnh nhiÖt ®é ch¸y øng víi hÖ sè kh«ng khÝ   1,00 : Ta cã:    min kk u0 spc f.l .i H i i . v Trong ®ã: + f: tû lÖ nung kh«ng khÝ f = 0,4. + minl : l­îng kh«ng khÝ kh« cÇn cÊp      3 3min m KKKl 363,82 100m NL . + ikk : Entanpi cña kh«ng khÝ cÊp vµo víi nhiÖt ®é nung lµ 340 0C nªn tra b¶ng nhiÖt dung riªng ta ®­îc     0kk(340 C) 3 pC 1,3229 kJ/m .K . Do ®ã cã         3 3 kki 1,3229.340=449,78 kJ/m 44978 kJ/100m . + uH : NhiÖt trÞ thÊp víi            3 3 3u MJ kJH 15,42 1542.10 . m NL 100m NL +         2 2 2 3 3spc CO H O N min m SPCv v v v v 436,33 . 100m NL Do vËy biÓu thøc tÝnh nhiÖt ®é ch¸y nh­ sau:      2 lt 2 lt 2 lt 2 2 2 min kk u lt CO t H O t N t CO P 0 H O P 0 N P 0 min f.l .i H t . v .C v .C v .C .v Ta gi¶i ph­¬ng tr×nh phi tuyÕn trªn b»ng ph­¬ng ph¸p lÆp nh­ sau:  Gi¶ thiÕt nhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt lµ  0ltt 2400 C tra th«ng sè nhiÖt dung riªng cña c¸c khÝ thµnh phÇn trong s¶n phÈm ch¸y ®­îc:                     2 2 2 CO 3P H O 3P N 3P kJC 2,5097 m .K kJC 2,0148 m .K kJC 1,5085 m .K , thay vµo ta ®­îc  0ltt 2463,2 C , sai sè lµ 2,6%...!!!  Gi¶ thiÕt nhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt lµ  0ltt 2445 C tra th«ng sè nhiÖt dung riªng cña c¸c khÝ thµnh phÇn trong s¶n phÈm ch¸y ®­îc:  Bµi tËp lín: Kü thuËt ch¸y Trang 9 Sinh viªn : §Æng Hång Chuyªn. Líp : M¸y & ThiÕt bÞ NhiÖt L¹nh 02 - K50                     2 2 2 CO 3P H O 3P N 3P kJC 2,5150 m .K kJC 2,0220 m .K kJC 1,5112 m .K , thay vµo ta ®­îc  0ltt 2457,4 C , sai sè lµ 0,5%!. Víi sai sè lµ 0,5% ta hoµn toµn cã thÓ chÊp nhËn ®­îc kÕt qu¶ nµy, do ®ã nhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt trong qu¸ tr×nh ch¸y víi hÖ sè  1,00 lµ  0ltt 2457,4 C , víi hiÖu suÊt buång ®èt lµ  0,73 ta cã nhiÖt ®é ch¸y thùc thu ®­îc lµ:     0tt ltt t . 2457,4.0,73 1794,0 C. 4.1 TÝnh nhiÖt ®é ch¸y øng víi hÖ sè kh«ng khÝ   1,07 : Ta cã:   kk u spc f.l.i H i . v Trong ®ã: + l : l­îng kh«ng khÝ kh« cÇn cÊp      3 3 m KKKl 389,28 100m NL . +          2 2 2 2 3 3spc CO H O N O m SPCv v v v v v 462,87 . 100m NL Do vËy biÓu thøc tÝnh nhiÖt ®é ch¸y nh­ sau:       2 lt 2 lt 2 lt 2 lt 2 2 2 2 kk u lt CO t H O t N t O t CO P 0 H O P 0 N P 0 O P 0 f.l.i H t . v .C v .C v .C v .C .v Ta gi¶i ph­¬ng tr×nh phi tuyÕn trªn b»ng ph­¬ng ph¸p lÆp nh­ sau:  Gi¶ thiÕt nhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt lµ  0ltt 2300 C tra th«ng sè nhiÖt dung riªng cña c¸c khÝ thµnh phÇn trong s¶n phÈm ch¸y ®­îc:                            2 2 2 2 CO 3P H O 3P N 3P O 3P kJC 2,4971 m .K kJC 1,9954 m .K kJC 1,5031 m .K kJC 1,5923 m .K , thay vµo ta ®­îc  0ltt 2339,3 C , sai sè lµ 1,7%!...  Bµi tËp lín: Kü thuËt ch¸y Trang 10 Sinh viªn : §Æng Hång Chuyªn. Líp : M¸y & ThiÕt bÞ NhiÖt L¹nh 02 - K50  Gi¶ thiÕt nhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt lµ  0ltt 2330 C tra th«ng sè nhiÖt dung riªng cña c¸c khÝ thµnh phÇn trong s¶n phÈm ch¸y ®­îc:                            2 2 2 2 CO 3P H O 3P N 3P O 3P kJC 2,5009 m .K kJC 2,0012 m .K kJC 1,5047 m .K kJC 1,5943 m .K , thay vµo ta ®­îc  0ltt 2335,5 C , sai sè lµ 0,2%!. Víi sai sè lµ 0,2% ta hoµn toµn cã thÓ chÊp nhËn ®­îc kÕt qu¶ nµy, do ®ã nhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt trong qu¸ tr×nh ch¸y víi hÖ sè  1,07 lµ  0ltt 2335,5 C , víi hiÖu suÊt buång ®èt lµ  0,73 ta cã nhiÖt ®é ch¸y thùc thu ®­îc lµ:     0tt ltt t . 2335,5.0,73 1705,0 C. NhËn xÐt: Ta thÊy r»ng khi tÝnh víi hÖ sè kh«ng khÝ  1,07 -----HÕt-----  Bµi tËp lín: Kü thuËt ch¸y Trang 11 Sinh viªn : §Æng Hång Chuyªn. Líp : M¸y & ThiÕt bÞ NhiÖt L¹nh 02 - K50 Nhiệt độ 0C CO2 kJ/m3C N2 kJ/m3C O2 kJ/m3C H2O kJ/m3C Kk kh« 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