TÍNH SỰ CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU
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 Lượng và thành phần sản phẩm cháy.
ã 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.
9 trang |
Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 2295 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Kỹ thuật cháy, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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