Материальный баланс, Тепловой баланс, Расчет процесса горения - Технологический расчет теплообменника

Таблица 5.1 - материальный баланс

Поступило

% вес.

Кг/ч

Пропановая фракция

80

8000

Водяной пар

20

2000

Итого

100

10000

Получено

% вес.

Кг/ч

CH4

95,86

9586

C2H6

0,87

67

C3H8

1

100

Н-C4H10

1,23

123

CO2

0,64

64

N2

0,6

60

Итого

100

10000

Мком = Мс * % Вес. ком / 100 %;

Мс = Мпр. ф. + Мв. п.;

    8000 + 2000 = 10000 кг/ч (100 % вес.); 10000 * 95,86 / 100 = 9586 кг/ч; 10000 * 0,67 / 100 = 67 кг/ч; 10000 * 1 / 100 = 100 кг/ч 10000 * 1,23 / 100 = 123 кг/ч; 10000 * 0,64 / 100 = 64 кг/ч; 10000 * 0,6 / 100 = 60 кг/ч; 10000 * 100 / 100 = 10000 кг/ч;
Тепловой баланс
Расчет процесса горения

Состав топливного газа:

CH4 - 95,86%, C2H6 - 0,67%, C3H8 - 1%, C4H10 - 1,23%, CO2 - 0,64%, N2 - 0,6%.

Определяем низшую теплоту сгорания топлива:

Qр = 35800 / 0,76 = 51173,6 кДж/кг; (6.1)

Определяем элементарный состав топлива в массовых процентах.

Содержание углерода:

Сi = gi * 12ni / Mi (6.2)

Где: gi - процентное содержание компонента в топливе, ni - число атомов углерода в данном компоненте топлива, Mi - молекулярная масса компонента топлива;

С = 95,86 * 12 * 1 / 16 + 0,67 * 12 * 2 / 30 + 1 * 12 * 5 / 44 + 1,23 * 12 * 4 / 58 + 0,64 * 12 * 1 / 44 = 74,443 %;

Содержание водорода:

Hi = gi * mi / Mi (6.3)

Где: gi - процентное содержание компонента в топливе, mi - число атомов водорода в данном компоненте топлива, Mi - молекулярная масса компонента топлива;

Н = 95,86 * 4 / 16 + 0,67 * 6 / 30 + 1 * 8 / 44 + 1,23 * 10 / 58 = 24,492%;

Содержание кислорода:

Oi = gi * 16pi / Mi (6.4)

Где: gi - процентное содержание компонента в топливе, pi - число атомов кислорода в данном компоненте топлива, Mi - молекулярная масса компонента топлива;

О = 0,64 * 32 / 44 = 0,465 %;

Содержание азота:

Ni = gi * 14ti / Mi (6.5)

Где: gi - процентное содержание компонента в топливе, ti - число атомов азота в данном компоненте топлива, Mi - молекулярная масса компонента топлива;

N = 0,6 * 14 * 2 / 28 = 0,6 %;

Проверка:

С + Н + О + N = 74,443 + 24,492 + 0,465 + 0,6 = 100% (6.6)

Определяем теоретическое количество воздуха:

L0 = (0,0267 * 74,443 + 0,08 * 24,492 + 0,01 * 0,132) 0,23 = 17,16 (6.7)

Определяем действительное количество воздуха:

Lд = а * L0 = 1,05 * 17,16 = 18 кг/кг (6.8)

Где: а - коэффициент избыточного воздуха (1,03 - 1,07);

Определяем количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива:

MCO = 0,0367 * 74,443 = 2,73 кг/кг (6.9)

MH2O = 0,09 * 24,492 = 2,2 кг/кг (6.10)

MO = 0,23 * 17,16 * (1,05 - 1) = 0,197 кг/кг (6.11)

MN = 0,77 * 17,16 * 1,05 + 0,01 * 0,6 = 13,88 кг/кг (6.12)

Определяем суммарное количество продуктов сгорания:

?m = 2,73 + 2,2 + 0,197 + 13,88 = 19,007 кг/кг (6.13)

Проводим проверку суммарного количества продуктов сгорания:

? = 1 + а * L0 = 19 кг/кг (6.14)

Содержанием влаги в воздухе пренебрегаем.

Определяем объемное количество продуктов сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива:

VCO = 2,73 * 22,4 / 44 = 1,39 м3/кг (6.15)

VH2O = 2,2 * 22,4 / 18 = 2,73 м3/кг (6.16)

VO = 0,197 * 22,4 / 32 = 0,138 м3/кг (6.17)

VN = 13,88 * 22,4 / 28 = 11,17 м3/кг (6.18)

Определяем суммарный объем продуктов сгорания:

?V = 1,39 + 2,73 + 0,138 + 11,17 = 15,358 м3/кг (6.19)

Определяем энтальпию продуктов сгорания на 1 кг топлива:

Q1 = (408 - 273) * (2,73 * 0,92 + 2,2 * 1,9 + 0,197 * 0,94 + 13,88 * 1,0362) = 2868,075 кДж/кг (6.20)

Похожие статьи




Материальный баланс, Тепловой баланс, Расчет процесса горения - Технологический расчет теплообменника

Предыдущая | Следующая