Физико-химические основы горения
Определение состава продуктов полного сгорания газа. Расчет адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме и при постоянном давлении. Кинетические константы реакции самовоспламенения природного газа. Предел воспламенения газовой смеси.
Рубрика | Химия |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 19.02.2014 |
Размер файла | 724,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КР-130136-11-2010-ПЗ |
||||||||
Изм. |
Кол.уч. |
Лист |
№док. |
Подпись |
Дата |
|||
Разработал |
Физико-химические основы горения |
Стадия |
Лист |
Листов |
||||
Проверил |
Р |
2 |
35 |
|||||
. |
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное Образовательное Учреждение
Высшего Профессионального Образования
Ижевский Государственный Технический Университет
Кафедра "ТГУиГ"
Курсовая работа
"Физико-химические основы горения"
2010 г
Содержание
1. Исходные данные
2. Определение состава продуктов полного сгорания газа
3. Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме и при постоянном давлении
4. Определение кинетических констант реакции самовоспламенения природного газа при постоянном давлении и постоянном объеме
5. Определение параметров самовоспламенения природного газа в адиабатных условиях
5.1 Определение параметров самовоспламенения природного газа в адиабатных условиях при постоянном объме
5.2 Определение параметров самовоспламенения природного газа в адиабатных условиях при постоянном давлении
6. Определение параметров самовоспламенения природного газа в неадиабатных условиях
6.1 Расчет фиктивного коэффициента теплоотдачи газовой смеси
6.2 Расчет эффективного коэффициента теплопроводности газовой смеси
7. Расчет пределов воспламенения газовой смеси с учетом кинетики реакции горения
8. Расчет нормальной скорости горения газовой смеси
Заключение
Список литературы
сгорание газ адиабатный самовоспламенение
1. Исходные данные
Состав сухого по объему природного газа в % объемной доли:
CH4 = 90,17%
C2H6 = 4,38%
C3H8 = 1,89%
C4H10 = 1,45%
C5H12 = 0,16%
H2S = 0,00%
CO2 = 0,24%
N2 = 1,71%
Влагосодержание топлива: dт=0,01 кг/м3;
Влагосодержание воздуха dв = 0,015 кг/м3;
Коэффициент избытка воздуха: бв = 1,05;
Температура смеси Т0=300 К;
Давление смеси р0 = 101,3 кПа;
Высота топки H=4000 мм;
Диаметр топки D=3000 мм;
2. Определение состава продуктов полного сгорания топлива
Теоретическое количество кислорода, необходимое для сгорания 1 м3 газа, м3/ м3:
где: H2S - процентное содержание соответствующего газа 1м3 в газовой смеси;
СпНт - процентное соотношение i-го углеводорода;
m, n - количество, соответственно, атомов углерода и водорода химической формуле углеводорода.
= 0,01*[((1+0,25*4)*90,17+(2+0,25*6)*4,38+
(3+0,25*8)*1,89+(4+0,25*10)*1,45+(5+0,25*12)*0,16)+1,5*0,00]=2,158 м3/ м3
Количество воздуха, теоритически необходимое для полного сгорания 1 м3 газа, м3/ м3:
Количество двуокиси углерода, образующейся при полном сгорании 1 м3 газа, м3/ м3:
=0,01*[(1)*90,17+(2)*4,38+
(3)*1,89+(4)*1,45+(5)*0,16+0,24]=1.11 м3/ м3
где: С02, - процентное содержание соответствующего газа 1м3 в газовой смеси.
Количество сернистого газа, образующемся при сгорании 1 м3 газа, м3/ м3:
Количество водяных паров, образующихся при сгорании 1м3 газа:
=0,01*(0,5*(4*90,17+6*4,38+8*1,89+10*1,45+12*0,16)+1,24*(0,01+1*10,27*0,15))=2.305
где: dВ, dТ - влагосодержание топлива и воздуха соответственно (кг/м3).
Количество кислорода, входящего в состав продуктов сгорания газа (при бВ = 1,05):
Количество азота, образующегося при сгорании 1м3 газа (при бВ = 1,05):
где: N2Т - процентное содержание азота в газовой смеси.
Полный объем продуктов сгорания, м3/ м3:
VГ =9,25 + 2,30 = 12,07 м3/ м3:
Определение объема сухих продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 м3 газа, м3/ м3:
VСУХ = 1,11 + 0,00 + 8,54 + 0,107 = 9,76 м3/ м3
Результаты определения состава продуктов сгорания 1 м3 природного газа сводятся в таблицу 1.
Таблица 2.1. состава продуктов сгорания 1 м3 природного газа.
бв |
Выход продуктов сгорания, куб.м |
Vсух |
Vг |
|||||
бв=1 |
1,11 |
0,00 |
8,13 |
0,00 |
2,30 |
9,23 |
11,49 |
|
бв=1,05 |
1,11 |
0,00 |
8,54 |
0,11 |
2,31 |
9,76 |
12,07 |
Для проверки результатов вычислений выполняется расчет состава продуктов полного сгорания природных газов. Результаты расчета сводятся в таблицу 2.
Таблица 2.2. Состава продуктов полного сгорания природных газов.
3. Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме и при постоянном давлении
Расчет адиабатной температуры горения Та производится по известному составу продуктов сгорания газовой смеси, ?С:
где: Qн - низшая теплота сгорания 1 м3 природного газа, определяема как теплота сгорания при 0,101325 МПа и 0?С без учета теплоты конденсации водяных паров, МДж/м3 (см. таблицу 3.1);
ТТ, ТВ - начальное значение температур соответственно газообразного топлива и воздуха, из начального условия известно, что при подачи газ и воздух смешиваются до температуры 300 К (значения ТВ и ТТ в формулу необходимо подставить в ?С, при этом ТВ = ТТ = 300-273=27 ?С);
ri, СVi - соответственно объемная доля и средняя в диапазоне 0…ТТ изохорная объемная теплоемкость i-го компонента природного газа, включая балласт;
rj, СVj - соответственно количество и средняя в диапазоне 0… Та изохорная объемная теплоемкость j-го компонента продуктов сгорания газовоздушной смеси;
СVВ - средняя изохорная объемная теплоемкость воздуха в диапозоне температур 0…ТВ.
Внутренняя энергия продуктов сгорания 1 м3 топлива с участием бВVO м3 воздуха определяется по формуле:
где: QНi - низшая теплота сгорания i-го компонента (простого газа), входящего в состав топлива. В таблице приведены значения QНi для горючих компонентов природного газа.
Таблица 3.1. Значения QНi для горючих компонентов природного газа
Газ |
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
С4Н10 |
С5Н12 |
Н2S |
|
Qн, МДж/м3 |
35,82 |
63,75 |
91,4 |
118 |
146 |
23,65 |
Значение ТА, необходимое для вычисления Сpj, заранее неизвестно, поэтом ТА определяют методом последовательных приближений. Температуру находим графо-аналитическим методом. Для этого задаемся рядом значений температуры ТАv(p), близким к предполагаемым. По таблице средних объемных теплоемкостей газов для каждой ТАv(p) определяются Сp(v)j далее по формуле (2.1) подсчитываются соответствующие значения ТА. Строится график зависемости ТА = ТА(ТАv(p)). Истинное значение ТА находим как точку пересечения полученной кривой с прямой ТА = ТАv(p).
Для определения адиабатных температур была составлена программа на Microsoft Excel, фрагменты которой приведены ниже.
Таблица 3.2. Средние в диапозоне от -30 до +50°С значения объемной теплоемкости и показателя адиабаты простых газов
Газ |
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
С4Н10 |
С5Н12 |
N2 |
CO2 |
H2S |
H2O |
Воздух |
|
Сv |
1,177 |
1,837 |
2,675 |
3,883 |
4,76 |
0,923 |
1,232 |
1,135 |
1,124 |
0,926 |
|
Ср |
1,55 |
2,212 |
3,05 |
4,31 |
5,133 |
1,294 |
1,601 |
1,508 |
1,494 |
1,297 |
Таблица 3.3. Средние объемные теплоемкости продуктов сгорания природного газа, кДж/м3К.
Газ, теплоемкость |
Температура, °С |
|||||||||||
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
2000 |
2200 |
2400 |
2600 |
|||
СО2 |
Ср |
2,131 |
2,204 |
2,264 |
2,314 |
2,355 |
2,392 |
2,42 |
2,448 |
2,476 |
2,504 |
|
Сv |
1,76 |
1,833 |
1,893 |
1,943 |
1,985 |
2,02 |
2,051 |
2,082 |
2,113 |
2,144 |
||
Н2О |
Ср |
1,668 |
1,723 |
1,777 |
1,828 |
1,876 |
1,921 |
1,963 |
2,005 |
2,047 |
2,089 |
|
Сv |
1,297 |
1,352 |
1,406 |
1,457 |
1,505 |
1,55 |
1,592 |
1,634 |
1,676 |
1,718 |
||
N2 |
Ср |
1,372 |
1,397 |
1,42 |
1,441 |
1,459 |
1,475 |
1,489 |
1,503 |
1,517 |
1,531 |
|
Сv |
1,001 |
1,018 |
1,049 |
1,07 |
1,088 |
1,104 |
1,118 |
1,132 |
1,146 |
1,16 |
||
О2 |
Ср |
1,45 |
1,478 |
1,5 |
1,52 |
1,538 |
1,554 |
1,569 |
1,584 |
1,599 |
1,614 |
|
Сv |
1,079 |
1,107 |
1,13 |
1,149 |
1,167 |
1,183 |
1,198 |
1,213 |
1,228 |
1,243 |
||
SO2 |
Ср |
2,181 |
2,236 |
2,278 |
||||||||
Сv |
1,813 |
1,867 |
1,905 |
Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме:
Таблица 3.4. Определеие УriCi при постоянном объеме.
Газ |
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
С4Н10 |
С5Н12 |
N2 |
CO2 |
H2S |
УriCi |
|
riCi |
1,061 |
0,080 |
0,051 |
0,056 |
0,008 |
0,016 |
0,003 |
0,000 |
1,275 |
Таблица 3.5. Определение УVjCj при постоянном объеме.
Газ, теплоемкость |
Температура, °С |
|||||||||||
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
2000 |
2200 |
2400 |
2600 |
|||
СО2 |
VjCj |
1,961 |
2,043 |
2,110 |
2,165 |
2,212 |
2,251 |
2,286 |
2,320 |
2,355 |
2,389 |
|
Н2О |
VjCj |
2,990 |
3,117 |
3,242 |
3,359 |
3,470 |
3,574 |
3,670 |
3,767 |
3,864 |
3,961 |
|
N2 |
VjCj |
8,547 |
8,692 |
8,957 |
9,136 |
9,290 |
9,427 |
9,546 |
9,666 |
9,785 |
9,905 |
|
О2 |
VjCj |
0,116 |
0,119 |
0,122 |
0,124 |
0,126 |
0,128 |
0,129 |
0,131 |
0,132 |
0,134 |
|
SO2 |
VjCj |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
|
УVjCj |
13,615 |
13,972 |
14,430 |
14,785 |
15,098 |
15,379 |
15,632 |
15,884 |
16,137 |
16,389 |
Таблица 3.6. Расчет адиабатной температуры горения Та при постоянном объеме, °С.
График 1. Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном объеме.
Адиабатная температура горения газовой смеси при постоянном объеме ТА(v) = 24180С = 2691 К.
Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном давлении:
Таблица 3.7. Определеие УriCi при постоянном давлении.
Газ |
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
С4Н10 |
С5Н12 |
N2 |
CO2 |
H2S |
УriCi |
|
riCi |
1,398 |
0,097 |
0,058 |
0,062 |
0,008 |
0,022 |
0,004 |
0,000 |
1,649 |
Таблица 3.8. Определение УVjCj при постоянном давлении.
Газ, теплоемкость |
Температура, °С |
|||||||||||
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
2000 |
2200 |
2400 |
2600 |
|||
СО2 |
VjCj |
2,375 |
2,456 |
2,523 |
2,579 |
2,624 |
2,666 |
2,697 |
2,73 |
2,759 |
2,79 |
|
Н2О |
VjCj |
3,846 |
3,972 |
4,097 |
4,215 |
4,325 |
4,429 |
4,526 |
4,62 |
4,719 |
4,82 |
|
N2 |
VjCj |
11,715 |
11,929 |
12,125 |
12,304 |
12,458 |
12,595 |
12,714 |
12,83 |
12,953 |
13,07 |
|
О2 |
VjCj |
0,156 |
0,159 |
0,162 |
0,164 |
0,166 |
0,168 |
0,169 |
0,17 |
0,172 |
0,174 |
|
SO2 |
VjCj |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
|
УVjCj |
18,092 |
18,517 |
18,907 |
19,262 |
19,574 |
19,857 |
20,106 |
20,355 |
20,604 |
20,854 |
Таблица 3.9. Расчет адиабатной температуры горения Та при постоянном давлениие, °С.
График 2. Определение адиабатной температуры горения газовой смеси при постоянном давлении.
ТА(v) = 1950 ?С = 2223,00 К.
4. Определение кинетических констант. Реакции воспламенения природного газа при постоянном давлении и постоянном объеме
Для определения значения предэкспонента К0 для изохорного и изобарного процесса используется следующая формула формула:
где: R - универсальная газовая постоянная, кДж/мольК;
То - начальная температура смеси, К;
Е - эффективная энергия активации реакции метана в смеси с воздухом перед воспламенением, принимается равной 124024 кДж/моль;
ТА - адиабатная температура горения газовой смеси при постоянном объеме или постоянном давлении, К.
Получаем:
- при постоянном объеме:
- при постоянном давлении:
5. Расчет параметров самовоспламенения природного газа в адиабатных условиях
Данный расчет выполняется в безразмерных величинах с последующим переводом результатов в размерный вид. Используемые безразмерные величины: Безразмерная температура:
;
· Безразмерная концентрация:
;
· Критерий Аррениуса (мера реакционной способности смеси):
;
· Безразмерное время:
.
5.1 Определение основных параметров адиабатного воспламенения и горения газовой смеси при постоянном объеме
Определим безразмерную температуру:
Определим критерий Аррениуса:
;
Определим безразмерное время индукции адиабатного теплового воспламенения:
Определим температуру воспламенения (в ммент жад):
Определим температуру в точке максимума тпловыделения и*:
Переводим безразмерные температуры в размерный вид:
5.2 Определение основных параметров адиабатного воспламенения и горения газовой смеси при постоянном давлении
Определим безразмерную температуру:
Определим критерий Аррениуса:
;
Определим безразмерное время индукции адиабатного теплового воспламенения:
Определим температуру воспламенения (в ммент жад):
Определим температуру в точке максимума тпловыделения и*:
Переводим безразмерные температуры в размерный вид:
6. Расчет параметров самовоспламенения природного газа в неадиабатных условиях
6.1 Определение фиктивного коэффициента теплопроводности газовой смеси
Зависемость коэффициента теплопроводности от температуры смеси выражается формулой Сазерленда, однако при при достижении достаточно высоких температур, условно можно принять:
Для определения л0 можно использовать приближенную формулу Масона-Саксена:
где: лm - коэффициент теплопроводности m-го компонента смеси;
rm, rj - объемные доли m-го и j-го компонентов смиси.
где: мrj, мrm - молекулярные массы j-го и m-го компонентов смес;
зj, зm - коэффиценты динамической вязкости j-го и m-го компонентов смеси.
Значения м, з, и л приводится в справочной литературе.
Для определения л0 была составлена программа на Microsoft Excel, фрагменты котрой приведены ниже.
Таблица 6.1. Коэффициенты к таблице 6.3.
G/m |
m1 |
m2 |
m3 |
m4 |
m5 |
m6 |
m7 |
m8 |
|
G1 |
1,00000 |
0,65889 |
0,50312 |
0,41539 |
0,35634 |
0,20002 |
0,66170 |
0,94278 |
|
G2 |
1,49213 |
1,00000 |
0,76939 |
0,63806 |
0,54830 |
0,24206 |
1,05216 |
1,48672 |
|
G3 |
1,91563 |
1,29357 |
1,00000 |
0,83229 |
0,71666 |
0,26552 |
1,40290 |
1,97137 |
|
G4 |
2,27605 |
1,54381 |
1,19774 |
1,00000 |
0,86290 |
0,28071 |
1,70982 |
2,39221 |
|
G5 |
2,61815 |
1,77896 |
1,38297 |
1,15710 |
1,00000 |
0,29137 |
2,00225 |
2,79413 |
|
G6 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
|
G7 |
1,34435 |
0,94393 |
0,74859 |
0,63398 |
0,55365 |
0,26542 |
1,00000 |
1,36289 |
|
G8 |
1,02560 |
0,71417 |
0,56325 |
0,47494 |
0,41369 |
0,23748 |
0,72976 |
1,00000 |
Таблица 6.2. Коэффициенты к таблице 6.3.
G/m |
m1 |
m2 |
m3 |
m4 |
m5 |
m6 |
m7 |
m8 |
|
G1 |
1,00000 |
13,56451 |
24,00353 |
25,83148 |
200,81710 |
0,00000 |
248,60569 |
49,71398 |
|
G2 |
0,07248 |
1,00000 |
1,78303 |
1,92737 |
15,00981 |
0,00000 |
19,20187 |
3,80808 |
|
G3 |
0,04015 |
0,55819 |
1,00000 |
1,08484 |
8,46551 |
0,00000 |
11,04784 |
2,17888 |
|
G4 |
0,03660 |
0,51108 |
0,91890 |
1,00000 |
7,82001 |
0,00000 |
10,33017 |
2,02848 |
|
G5 |
0,00465 |
0,06498 |
0,11708 |
0,12768 |
1,00000 |
0,00000 |
1,33483 |
0,26144 |
|
G6 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00000 |
|
G7 |
0,00358 |
0,05172 |
0,09506 |
0,10493 |
0,83047 |
0,00000 |
1,00000 |
0,19128 |
|
G8 |
0,01945 |
0,27882 |
0,50960 |
0,56010 |
4,42134 |
0,00000 |
5,19952 |
1,00000 |
|
У |
0,17691 |
15,02930 |
27,42721 |
29,63642 |
237,36424 |
0,00000 |
295,71992 |
58,18214 |
Таблица 6.3. Итоговые коэффициенты теплопроводности.
№ |
Газ |
м, г/моль |
з·106, Па·с |
л,Вт/(мк) |
r,% |
л0 |
|
1 |
CH4 |
16,042 |
10,39 |
0,0307 |
90,17 |
0,02583 |
|
2 |
C2H6 |
30,07 |
8,6 |
0,019 |
4,38 |
0,00112 |
|
3 |
C3H8 |
44,09 |
7,5 |
0,0152 |
1,89 |
0,00050 |
|
4 |
C4H10 |
58,12 |
6,87 |
0,0133 |
1,45 |
0,00041 |
|
5 |
C5H12 |
72,15 |
6,36 |
0,0123 |
0,16 |
0,00005 |
|
6 |
H2S |
34,08 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00000 |
|
7 |
CO2 |
44,01 |
14,03 |
0,0147 |
0,24 |
0,00005 |
|
8 |
N2 |
28,016 |
16,68 |
0,0243 |
1,71 |
0,00039 |
|
л0 = |
0,02834 |
Так как коэффициент теплопроводности зависит от температуры, то определяем л для процессов с постоянным объемом и постоянном давлении по формуле:
Таким образом, получаем:
- при постоянном объеме:
- при постоянном давлении:
6.2 Определение фиктивного коэффициента теплоотдачи
Фиктивный коэффициент теплоотдачи б определяется по формуле:
где: лv(p) - коэффициент теплопроводности газовой смеси при постоянном объеме (постоянном давлении);
R0 - радиус сосуда в котором находится данная смесь.
Таким образом, получаем:
- при постоянном объеме:
- при постоянном давлении:
7. Расчет пределов воспламенения газовой смеси с учетом кинетики реакции горения
Верхний цв и нижний цн концентрационные пределы распространения пламени - это максимальное и минимальное содержание горючего в смеси "горючее-окислитель", при котором возможно распространение пламени в смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Для выполнения расчёта необходимо знать состав газообразного топлива в процентном соотношении и начальную температуру горючей смеси.
Пределы распространения пламени определяются следующими соотношениями:
Значения коэффициентов А и В находят по выражениям:
;
,
где: Н2, СО, Спр, Снепр, N2, СО2, Н2О и О2 - объёмные доли газов, предельных и непредельных углеводородов в смеси, %;
Сгор - сумма горючих компонентов, %;
, , , , , ,, - соответственно, нижний и верхний пределы распространения пламени газов;
Кф и цф - коэффициент флегматизации и минимальное флегматизирующее содержание всех инертных компонентов, находящихся в газе;
Д - поправка, учитывающая содержание кислорода в газе, %.
Коэффициент флегматизации и минимальное флегматизирующее содержание всех инертных компонентов рассчитывают по формулам:
где: , , - коэффициенты флегматизации;
, , - минимальное флегматизирующее содержание индивидуальных инертных компонентов, % (объёмный).
Коэффициенты флегматизации минимальное содержание индивидуальных инертных компонентов определяются по выражениям:
где: - стандартная теплота образования горючей части газа, при 25?С, кДж/моль;
, и - число атомов углерода, водорода и кислорода в условной формуле горючей части газа.
При определении , , и необходимо пользоваться выражениями:
где: и - теплота образования предельных и непредельных углеводородов;
, , , - число атомов углерода и водорода;
Сгор - сумма горючих компонентов.
Значение Д зависит от содержания кислорода в горючем газе и составляет:
Таблица 7.1. Значение Д.
Д, %……..2,1 - 3,6 |
3,7 - 4,5 |
4,3 - 5,3 |
4,8 - 5,8 |
|
О2, %………1 - 2 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
Если температура газовоздушной среды отлична от 25?С, то нижний и верхний пределы распространения пламени рассчитывают по формулам:
Таким образом получаем:
Определим число атомов углерода:
Определим стандартную теплоту образования горючей части газа:
Определим коэффициенты флегматизации:
Определим флегматизирующее содержание всех инертных компонентов , находящихся в газе:
Определим коэффициент флегматитизации:
Определим значения коэффициентов А и В:
Определим пределы распратранения пламени:
Определим пределы распространения пламени, когда температура газовоздушной среды отлична от 25?С:
8. Расчет нормальной скорости горения газовой смеси
Интенсивность процесса распространения пламени в неподвижных или ламинарно движущихся горючих смесях характеризуется двумя параметрами:
Нормальная скорость распространения пламени (uп) - линейная скорость перемещения элементов фронта пламени относительно свежей смеси в направлении нормали к ним:
где: А - безразмерный коэффициент, который зависит от начальной температуры смеси, температуры горения и кинетики реакции горения;
асм - температуропроводность смеси (асм= л?с/Ср);
ф - время химической реакции во фронте пламени.
Расчёт нормальной скорости по соотношению (1) затруднён, поэтому значения иР определяют экспериментально.
Массовая скорость горения (um) - количество горючей смеси, сгорающее в единицу времени на единице поверхности фронта пламени:
где: ссм - плотность горючей смеси.
Критический диаметр трубок (dкр) - минимальный внутренний диаметр трубки, ниже которого распространение в них пламени становится невозможным.
Значения нормальной скорости горения и остальных параметров процесса зависят от состава горючей смеси, соотношения горючее-окислитель, начальной температуры смеси и давления следующим образом:
Максимальное значение ип лежит в области богатых смесей. Её конкретное значение зависит от вида горючего вещества и уменьшается в сторону возрастания и убывания коэффициента избытка окислителя.
При возрастании начальной температуры смеси ип растёт в зависимости от состава смеси согласно соотношению:
ип ~ То см1,2-2,2
Для углеродовоздушных смесей рекомендуется следующая пропорция [Щетинков Е.С. Физика горения газов. М: Наука, 1965]:
ип ~ То см1,8
Повышение давления снижает ип медленно горящих смесей (ип< 0,5 м/с при атмосферном давлении) и повышает ип быстро горящих смесей (ип> 1,2 м/с при атмосферном давлении). Рекомендуемые соотношения между нормальной скоростью и давлением следующие:
* газокислородные смеси: иm~р.
* смеси СО с окислителем: un~1/p0.25 ? 0.3.
* смеси предельных углеводородов с воздухом: иm~р0.7 ? 0.75.
Для газообразных горючих смесей, состоящих из родственных компонентов, нормальная скорость подчиняется закону аддитивности. Её максимальное значение для конкретной горючей смеси определяется формулой:
где: - максимальные скорости нормального горения для газовоздушных смесей каждого из компонентов горючего;
Zi - объёмные процентные содержания в сложной газовоздушной смеси простых (двойных) смесей с составом, соответствующим для каждой смеси, %.
где: ri - объёмное содержание горючих газов в сложном не забалластированном газе. Эта величина задаётся в исходных данных. Если состав горючего задан с балластом, то объёмные концентрации необходимо пересчитать, приняв, что горючие компоненты составляют в сумме 100%;
- объёмные процентные содержания горючих компонентов в простых (двойных) газовоздушных смесях, соответствующие , %;
Lmax - объёмное процентное содержание сложного газа в газовоздушной смеси, %.
Если в газе содержится более 5% балласта, то вводится поправка на балласт:
где: N2 , CO2 - процентные содержания азота и диоксида углерода в горючем газе, %.
Если в состав горючего газа входят в значительном количестве СО и Н2, то расчёты дают приближённые результаты. В этих случаях ип определяют опытным путём.
Таким образом получаем:
Определим объёмное процентное содержание сложного газа в газовоздушной смеси, %:
Определим объёмные процентные содержания в сложной газовоздушной смеси простых (двойных) смесей с составом, соответствующим для каждой смеси, %:
Определяем нормальную скорость:
Так как в газе балласта не более 5%, то поправка не считается.
Заключение
При выполнении мной работы на тему : "Воспламенение природного газа", были определены: состав продуктов полного сгорания топлива, , основные параметры адиабатного воспламенения и горения газовой смеси; адиабатная температура горения газовой смеси при постоянном объеме и давлении.
Рассчитаны: коэффициент теплопроводности и эффективность коэффициента теплоотдачи для многокомпонентной газовой смеси, значения кинетических констант, нормальная скорость горения газообразной горючей смеси, пределы распространения пламени горючей смеси с учетом химической кинетики реакции горения.
Список литературы
1. В.Н.Диденко. Расчет состава и температуры продуктов полного сгорания природного газа. - Ижевск: ИжГТУ, 1996г.
2. В.Н.Диденко. Расчет параметров самовоспламенения природного газа. - Ижевск: ИжГТУ, 1996г.
3. В.Н.Диденко. Воспламенение природных газов. Основные положения теории. - Ижевск: ИжГТУ, 1996г.
4. Варфоломеева О.И. Расчет пределов распространения пламени и нормальной скорости горения природного газа. - Ижевск: ИжГТУ, 2004г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет объема воздуха и продуктов горения, образующихся при сгорании вещества. Уравнение реакции горения этиленгликоля в воздухе. Горение смеси горючих газов. Расчет адиабатической температуры горения для стехиометрической смеси. Горение пропанола.
контрольная работа [76,8 K], добавлен 17.10.2012Расчет коэффициента горючести нитробензола С6Н5NО2 и сероуглерода CS2. Уравнение реакции горения пропилацетата в воздухе. Расчет объема воздуха и продуктов горения при сгорании горючего газа. Определение температуры вспышки толуола по формуле В. Блинова.
контрольная работа [204,4 K], добавлен 08.04.2017Устройство и принцип действия абсорберов. Определение скорости газа и диаметра абсорбера, высоты насадочной колонны и гидравлического сопротивления насадки. Система автоматического регулирования процесса очистки газовой смеси, поступающей в абсорбер.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 24.10.2011Расчет основных характеристик газа на основании закона Дальтона, понятие парциального давления. Определение плотности смеси газов, значения молекулярной массы. Основные виды вязкости: кинематическая и динамическая. Пределы воспламенения горючего газа.
контрольная работа [65,7 K], добавлен 11.07.2017Протекание химической реакции в газовой среде. Значение термодинамической константы равновесия. Расчет теплового эффекта; ЭДС гальванического элемента. Определение массы йода; состава равновесных фаз. Адсорбция растворенного органического вещества.
контрольная работа [747,3 K], добавлен 10.09.2013Определение удельного теоретического количества и объема воздуха, необходимого для сгорания паров бензола. Составление стехиометрического уравнения реакции горения бензола в воздухе. Расчет числа киломолей воздуха, необходимого для полного сгорания.
контрольная работа [246,1 K], добавлен 21.06.2014Вид горения и его основные параметры. Химическое превращение горючего и окислителя в продукты горения. Уравнения материального и теплового баланса реакции горения. Влияние коэффициента избытка воздуха на состав продуктов горения и температуру горения.
контрольная работа [46,0 K], добавлен 17.01.2013Определение теплоемкости: средняя, истинная, при постоянном объеме, постоянном давлении. Расчет теплоемкости органических веществ методом Бенсона. Теплоемкость органических веществ, находящихся при повышенных давлениях, в газообразном и жидком состоянии.
реферат [85,0 K], добавлен 17.01.2009Общие сведения о пиротехнических составах и их компонентах. Реакции горения, составление основных пиротехнических смесей. Образование пиротехнических составов, их компоненты, чувствительность, скорость горения. Изучение продуктов реакции горения.
реферат [258,1 K], добавлен 16.10.2011Горение как мощный процесс окисления. Типы горения: тление и горение с пламенем. Взрыв как частный случай горения. Электрические свойства пламени. Многообразие продуктов горения как следствие неполного сгорания топлива. Фильтрация дыма через воду.
научная работа [293,6 K], добавлен 29.07.2009