Оборудование термических цехов

       Рис. 2. Электрическая  печь – ванна СВГ ‒ 20⁄8,5 
 
 

       4. Вычислить расход  воздуха и количество  продуктов горения  природного газа, имеющего следующий  состав, %: 95,85 CH₄; 2,0 C₂H₆; 1,03 C₃H₈; 0,41 C₄H₁₀; 0,18 CO₂; 0,53 N₂. Содержание влаги в сухом газе q^r = 15,55 к/м³. Рассчитать теоретическую температуру горения при условии, что температура подогрева воздуха равна 300 ^оС. Газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха α_в = 1,1. 

       По  известному содержанию Н₂О в газе вычисляем состав влажного газа. Содержание какого – либо газа в смеси Х_вл = Х_сух⁄(100 + 0,1242×q^r). Тогда

         СН₄ = 100×95,85⁄(100 + 0,1242×15,55) = 94,03%.

       После пересчёта по формуле состав влажного газа будет таким, %:

       94,03 CH₄, 1,96 C₂H₆; 1,01 C₃H₈; 0,4 C₄H₁₀; 0,18 CO₂; 0,52 N₂, 1,9 H₂O.

       Расход  кислорода на горение:

       V_O2 = 0,01×(m+n⁄4)×

       Теоретический расход воздуха:

       L_m = (I+k)×V_O2 = 4,76×2,062 = 10,62  м³⁄м³.

       Объём отдельных составляющих продуктов  горения (м³⁄м³):

V_CO2= 0,01×(CO₂+m×ΣC_mH_n) = 0,01× (CO₂+CH₄+2×C₂H₆+3×C₃H₈+4× ×C₄H₁₀) = 0,01×(0,18+94,03+2×1,96+3×1,01+4×0,4) = 1,028.

V_H2O=0,01×(H₂O+0,5×ΣC_mH_n)=0,01×(1,9+2×94,03+3×1,96+4×1,01+ +5×0,4) = 2,019;

V_N2 = 0,01×N₂+α_в×k×V_O2 = 0,01 + 1,1×3,76×2,026 = 8,385.

V_O2 = (α_в-1)× V_O2 = 0,1×2,026 = 0,203.

Общее количество продуктов горения:

V_д = V_CO2+V_H2O+V_O2+V_N2=1,028+2,019+0,203+8,385 = 11,635 м³⁄м³.

Состав  продуктов горения:

СО₂ = V_CO2×100⁄V_д+ 1,028×100⁄11,635=8,83%;

Н₂О = 2,019×100⁄11,635 = 17,32%;

N₂ = 8,385×100⁄11,635 = 72,15%;

О₂ = 1,75%.

Плотность продуктов горения:

Ρ_о = 0.01×(44×СО₂+28×N₂+18× Н₂О+32× О₂)⁄22,4 =0,01× (44×8,83+

+28×72,15+18×17,32+32×1,75)⁄22,4 = 1,23 кг⁄м³.

Теплота сгорания газа:

       Q_н = 358×СН₄+636×C₂H₆+913×C₃H₈+1185×C₄H₁₀ = 358×94,03+

       +636×1,96+913×1,01+1185×0,4 = 40305 кДж⁄м³.

       Химическая  энтальпия продуктов горения

       i = Q^P ⁄ V_д = 40305⁄11,635 = 3464 кДж⁄м³.

       При 300 ^оС средняя теплоёмкость воздуха равна 1,32 кДж⁄(м³×^оС). Тогда

       i_в = 1,32×300 = 396 кДж⁄м³.

       Энтальпия продуктов горения:

       i = i_г+i_в×L_m V_д = 3464+396×10,62 11,635 = 4697 кДж⁄м³. 

Литература 

1. Рустем  О.Л. Оборудование и проектирование термических цехов. М.: ГНТИ, 1962. – 588 с.
2. Соколов К. Н. Оборудование термических цехов. – М.: Высшая школа, 1984. – 324 с.
3. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине « Оборудование термической обработки» для студентов направления « Инженерное материаловедение» (Занятия 1 – 7). Тема: Расчёт горения топлива. Теплопередача в печах. Расчёт продолжительности нагрева металла. Составление теплового баланса» ⁄  Сост.: Л. А. Рябичева, В. М. Дубасов. Луганск: Изд‒во ВНУ им. В. Даля, 2004 ‒ 62 с.
4. Шубин Р. П., Приходько В. С. Технология и оборудование термического цеха. – М.: Машиностроение,1971. – 280с.