Расчет горения топлива

2.Требования, предъявляемые к топливу и его свойствам.

3.Теоретические основы процессов горения топлива.

4.Расчет горения топлива.

4.1.Расчет горения твердого топлива аналитическим методом.

4.2.Расчет горения топлива табличным методом.

4.3.Построение схемы использования продуктов горения топлива для обжига аглопорита.

5.1. Требования, предъявляемые к элементам аэродинамических устройств.

5.2.Теоретические основы процессов аэродинамики и гидродинамики и их влияние на свойства и качество готовой продукции.

5.3.Расчёт аэродинамических процессов

5.3.1.Составление схемы воздуховодов и вентиляционных каналов

5.3.2.Определение сопротивления движения газов и воздуха.

6. Мероприятия по охране труда, технике безопасности и экологии

7.Список литературы.

2.Требования, предъявляемые к топливу и его свойствам.
Различные виды топлива (твердое, жидкое и газообразное) характеризуются общими и специфическими свойствами. К общим свойствам топлива относятся теплота сгорания и влажность, к специфическим — зольность, сернистость (содержание серы), плотность, вязкость и другие свойства.
Теплота сгорания - количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг или 1 м3 топлива. Энергетическая ценность топлива в первую очередь определяется его теплотой сгорания.
Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания отличается от высшей количеством теплоты, затрачиваемой на испарение влаги, содержащейся в топливе и образующейся при сгорании водорода. Низшую теплоту сгорания учитывают для подсчета потребности в топливе и его стоимости при составлении тепловых балансов и определении коэффициентов полезного действия установок, использующих топливо.
...

3.Теоретические основы процессов горения топлива.
Процесс горения твердого натурального топлива представляет собой комплекс сложных физико-химических явлений: теплообмен частиц со средой, выход и горение летучих, горение коксового остатка.
Принято считать, что процесс горения можно разбить на относительно независимые стадии: прогрев частицы до выхода или воспламенения летучих, горение летучих веществ около частицы, способствующее быстрому прогреву частицы, горение кокосового остатка, состоящего практически только из углерода и золы.
Горение летучих, как и прогрев частиц, – относительно быстрый процесс по сравнению с горением коксового остатка. Горение коксового остатка составляет до 90 % общего времени горения угольной частицы. Изменение массы коксовой частицы во времени можно определить следующим образом. Если за время d сферическая частица выгорит настолько, что ее радиус уменьшится на dr, то масса исчезнувшего за это время углерода, кг,
dM=-Fdr.
...

4.Расчет горения топлива.
Горение соответствует процессу окисления — соединению кислорода с горючими элементами топлива, происходящему с большой скоростью с выделением тепла и света. Для возникновения горения необходимо, чтобы реагирующие вещества — горючее и кислород — были доведены до температуры воспламенения, т. е. до температуры, при которой может происходить реакция  горения.  
При расчете горения топлива определяют количество расходуемого при сжигании воздуха, количество и состав образующихся продуктов горения. Эти расчеты могут   быть   выполнены по данным элементарного состава топлива на основе уравнений горения. При этом, по предложению французского ученого Дюлонга, считают, что весь кислород, находящийся в топливе, соединен с водородом. Поэтому количество водорода, находящегося в топливе, при определении потребного количества кислорода
уменьшают на величину.
...

4.1.Расчет горения твердого топлива аналитическим методом.
Таблица 2 - Состав рабочего топлива,%
Ср
Нр
Sp(общ)
Np
Op
Ap
Wp
∑
50
3,1
4,1
0,8
11,1
19
11,9
100

Коэффициент расхода воздуха при сжигании топлива: α = 3,1.
1. Определяем теплоту сгорания твердого топлива по формуле:
,
где СР, HР, OР, SР, WР – составляющие элементы рабочего топлива, %.

2. Теоретически необходимое для горения количество сухого воздуха определяем по формуле:

3. Количество атмосферного воздуха при его влагосодержании d=10 г/кг сухого воздуха определяем по формуле:

4. Действительное количество воздуха при коэффициенте расчета α = 3,1
сухого:
атмосферного

4.3.Построение схемы использования продуктов горения топлива для обжига аглопорита.

Рисунок 1. Схема, иллюстрирующая ход процесса спекания на агломерационной машине ленточного типа:
1 — спекательные тележки-паллеты; 2 — укладчик постели; 3 — челноковый питатель ленты шихтой; 4 — газовый зажигательный горн; 5 — постель; 6 - зона сырой шихты; 7 — зона сушки и подогрева шихты; 8 — зона горения твердого топлива; 9 — зона готового аглопорита; 10 — разгрузочный конец машины; 11 — вакуум-камеры; 12 — ведущая звездочка привода ленты; 13 — сборный газопровод

Аглопорит представляет собой искусственный строительный материал.
...

5.1. Требования, предъявляемые к элементам аэродинамических устройств.

Перемещение газов в тепловых установках осуществляется под действием дутьевых или вытяжных аэродинамических устройств. Поскольку в большинстве установок в качестве агента используют продукты горения топлива, то большинство устройств, используемых в тепловых установках, предназначены для создания тяги. Различают два вида тяги: естественную и искусственную. Естественная тяга создаётся дымовыми трубами, искусственная – вентилятором, дымососом, эжекторами.
Движение теплоносителя по подводящим каналам, установке и отработанного агента по отводящим каналам образуют аэродинамическую систему тепловой установки. Для различных тепловых установок в зависимости требования технологии конструируют аэродинамические системы.
...

5.2.Теоретические основы процессов аэродинамики и гидродинамики и их влияние на свойства и качество готовой продукции.
Условия движения сушильного агента в сушилках, газов в печах, пара в установках для тепловлажностной обработки определяют интенсивность тепло- и массообмена, распределение температур, а также взаимодейст­вие среды с материалами, подвергаемыми тепловой обработке. Сушильный агент, топочные газы и пар по сравнению с обрабатываемым ими материалами имеют более высокую степень нагрева и при движении переда­ют тепловую энергию материалам, окружающим их по­верхностям и окружающей среде. Поэтому его называют — теплоносителем.
Движение теплоносителя в сушильных установках и печах осуществляется под действием внутренних и внешних, приложенных извне, сил. Внутренние силы теплоносителя возникают вследствие разности удельных масс в различных частях среды. Разность удельных масс возникает из-за неодинаковых значений температур и влагосодержания.
...

5.3.Расчёт аэродинамических процессов

Работа промышленной печи в значительной степени зависит от её аэродинамической характеристики.
Аэродинамическое сопротивление в рабочем пространстве печи определяет количество, скорость движения газов и величину действующего напора, необходимого для перемещения газов. Величина действующего напора в рабочем пространстве печи характеризует газообмен между окружающей средой и рабочим пространством, который в значительной степени влияет на теплообменные процессы и равномерность нагрева изделий.
Аэродинамические расчёты печей и сушил отличаются тем, что движение газов происходит обычно при небольших давлениях, но при относительно высоких температурах, за редким исключением применяются высокие давления воздуха (или пара) для организации процессов сжигания топлива или для эжекции газов.
...

5.3.2.Определение сопротивления движения газов и воздуха.
Аэродинамическое сопротивление тракта, Н/м2 :
∆Р = ∑ ∆Ртр + ∑ ∆Рм.с. + ∑ ∆Рс + ∑ ∆Рн + ∑ ∆Рсад , где
∑ ∆Ртр – потеря давления на сопротивление трению, Н/м2;
∑ ∆Рм.с – местное сопротивление, Н/м2;
∑ ∆Рс – сопротивление самотяги, Н/м2;
∑ ∆Рн – сопротивление, связанное с неизотермическим движением теплоносителя, Н/м2;
∑ ∆Рсад – сопротивление садки изделий, Н/м2.
Потери на трение в прямых каналах ∆Ртр длины, диаметра, динамического сопротивления и коэффициента, зависящего от шероховатости канала и числа Рейнольдса:
∆Ртр=, где
β – коэффициент трения по длине канала;
Vo – средняя скорость газа, м/с;
ρ0 – плотность газа, кг/ м3;
l – длина канала, м;

dэ – эквивалентный диаметр тракта, м2;

t, tст – температура газа на участке и температура стенки, °С.
β = 64 / Re ≈ 0,06;
dэ = 4 ∙ f / P, где
P – периметр поперечного сечения канала, м;
f – сечение канала, м2.
...

6. Мероприятия по охране труда, технике безопасности и экологии
Тепловые установки на заводах строительных материалов и изделий являются агрегатами повышенной опасности, так как их работа связана с выделением теплоты, влаги, пыли, дымовых газов. Поэтому условия труда при эксплуатации таких установок строго регламентируются соответствующими правилами и инструкциями.
В печах, применяемых в производстве строительных материалов и изделий, используют газ и другие виды топлива. Особую опасность представляют применение газа, жидкого и пылеугольного топлива. Для предотвращения взрывов при использовании этих топлив перед пуском тщательно продувают систему трубопроводов негорючими газами или паром и убеждаются в её герметичности. С целью исключения распространения огня все подводящие топливо трубопроводы должны иметь отключающие шиберы и автоматические огнезадерживающие задвижки, срабатывающие от термоэлементов.
...