Розрахунок горіння твердих горючих відходів

Визначення складу робочої маси горючих відходів. Розрахунок топкового пристрою. Вибір конструктивних характеристик циклонної камери, розрахунок її діаметру. Визначення втрат тиску, димових газів і швидкості повітря. Ефективна товщина випромінюючого шару.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык украинский
Дата добавления 24.01.2015
Размер файла 25,5 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/

Зміст

Вступ

Розрахунок горіння твердих горючих відходів

Розрахунок топкового пристрою

Розрахунок втрат тиску в циклонній камері

Тепловий розрахунок циклонної камери

Література

Вступ

Горючі відходи мають різний фракційний склад, починаючи від дрібних включень у суміші до особливо великих, що в значній мірі ускладнює задачу створення універсального топкового пристрою для їхнього спалювання.

При відповідній підготовці, у циклонних топках можна спалювати відходи, без сажистих виділень. Таке рішення викликане тим, що застосування циклонного принципу спалювання палива є одним з найбільш ефективних методів інтенсифікації процесів горіння. Циклонні топки мають наступні переваги: простота і надійність у роботі, можливість максимальної механізації й автоматизації, високі тепло-напруги.

У циклонному процесі транспортування дрібно- і крупнодробленого пального здійснюється газоповітряним потоком. У топці цього типу паливна суміш у кусковому вигляді циркулює по спеціально організованому обтічному контуру стільки, скільки необхідно для її згорання.

Час перебування та інтенсивність обдування часток газоповітряним потоком практично не обмежені.

Температура запалення твердих горючих відходів у циклонній камері забезпечується роботою мазутної форсунки (після розпалу мазутну форсунку повинно бути відключено).

1. Розрахунок горіння твердих горючих відходів

Склад робочої маси горючих відходів визначається за табл.1,2 враховуючи склад ТПВ.

Таблиця 1

Склад ТПВ, %

Папір

Відходи їжі

Текстиль

Деревина

Гума

Кістки

Пластмаса

Скло

Каміння

Метал

Шлак

Висів

17

50

1

3,6

2,5

2

3

3

0

2,8

4

11,1

Таблиця 2

Властивості горючих компонентів промислових відходів

Горючі компоненти промислових відходів

Робоча маса (елементарний склад), %

Qri, МДж/кг

Cr

Hr

Or

Nr

Sr

Ar

Wr

Vr

Папір

27

3,7

28,3

0,16

0,11

15,0

25

79,0

9,49

Відходи їжі

12,6

1,8

8

0,95

0,15

4,5

72

65,2

3,43

Текстиль

39,4

4,9

23,2

3,4

0,1

9,0

20

74,3

15,72

Деревина

40,5

4,8

33,8

0,1

0

0,8

20

67,9

14,46

Гума

65

5

12,6

0,2

0,6

11,6

5

49,0

25,8

Кістки

47

5,3

27,7

0,1

0,2

11,7

8

49,0

18,14

Пластмаса

55,1

7,6

17,5

0,9

0,3

10,6

8

79,0

24,37

Скло

0

0

0

0

0

100

0

0

0

Каміння

0

0

0

0

0

100

0

0

0

Метал

0

0

0

0

0

100

0

0

0

Шлак

25,2

0,45

0,7

0

0,45

63,2

10

2,7

8,65

Висів

13,9

1,9

14,1

0

0,1

50

20

44,0

4,6

Середнє

19,5109

2,4387

13,2369

0,5738

0,1518

19,6388

44,315

58,7844

6,60156

1. Теоретична кількість сухого повітря при коефіцієнті надлишку повітря б = 1, м3/кг:

Vn0 = 0,0889(Cr + 0,375Sr) + 0,265Hr - 0,0333Or = 0,0889 (19,5109 +

+ 0,375*0,1518) + 0,265*2,4387-0,0333*13,2369 = 1,945 м3/кг

2. Теоретичний об'єм продуктів згорання (б = 1), м3/кг:

VN0= 0,79 Vn0+0,8Nr/100 = 0,79*1,945+0,8*0,5738/100 = 1,541 м3/кг.

VRO0=1,866*(Cr+0,375Sr)/100 = 1,866*(19,5109+0,375*0,1518)/100 =

= 0,365 м3/кг.

VHO0= 0,111Hr+0,0124Wr+0,016 Vn0 = 0,111 * 2,4387 + 0,0124 * 44,315 +

+ 0,016*1,945 = 0,85 м3/кг.

3. Об'єм водяної пари, м3/кг, при надлишку повітря б = 1,6:

VHO = VHO0+0,0161 Vn0(б -1)= 0,85+0,0161*1,945*(1,6-1) = 0,869 м3/кг

4. Повний об'єм димових газів, м3/кг, при надлишку повітря б = 1,6:

V? = VRO0+ VN0+ VHO0+0,0161 Vn0(б -1) = 0,365 + 1,541 + 0,85 + 0,0161 *

1,945 * (1,6-1) = 2,77 м3/кг

5. Приймаємо середню питому теплоємність газів за таблицею «Середня питома теплоємність повітря та газів в залежності від температури», tгор=10000С:

сRO = 2,2 кДж/м3*К; сN = 1,39 кДж/м3*К; сНO = 1,72 кДж/м3*К.

6. З урахуванням впливу горючої Br, мінеральної Ar та вологої Wr складових твердого палива, його середня теплоємність (в інтервалі температур 24-1000С) може бути визначена наступним чином (при tпал= 1000С):

спал = 0,01 [(1+0,0008Vr) (Cr+Hr+Sr) + 0,8Ar + 4,19Wr] = 0,01 [(1 + 0,0008

* 58,7844)(19,5109+2,4387+0,1518)+0,8*19,6388+4,19*44,315] = 2,245

кДж/кг*К

7. Ентальпія палива, кДж/кг:

Нпал = спал* tпал = 2,245*373=837,4 кДж/кг

8. Середню питому теплоємність повітря визначаємо за табл.: «Середня питома теплоємність повітря та газів в залежності від температури», tпов=200 0С: спов = 1,33 кДж/м3*К.

9. Ентальпія повітря, кДж/кг:

Нпов = спов* tпов * Vn0 * б = 1,33*473*1,945*1,6=1957,73 кДж/кг

10. Калориметрична температура, 0С:

tкал = (Qri+ Нпал+ Нпов)/( VRO0* сRO+ VN0* сN+ VHO0* сНO+ Vn0* спов *(б -1))

=(6601,56+837,4+1957,73)/(0,365*2,2+1,541*1,39+0,85*1,72+1,945*1,33

*(1,6-1)) = 1576,86 К.

tкал = 1576,86 К = 1303,860С

11. Теоретична температура згоряння не відрізняється від калориметричної через малу дисоціацію Н2О і СО2.

12. Дійсна температура згоряння, 0С:

tд = tкал (1-q5/100)(1-у) = 1303,86*(1-5/100)*(1-0,15) = 1052,86 0С ,

де q5 - коефіцієнт, який враховує втрати в навколишнє середовище, %, приймаємо q5 = 5%,

у - коефіцієнт, який враховує пряму віддачу і дорівнює 0,15.

13. Перевірка розрахунків:

д = (tгор - tд)/ tд*100 = (1000-1052,86)/1052,86*100 = 4,95 %,

розрахунок вірний так, як умова д<5% виконується.

14. Кількість сухого повітря необхідного для горіння 1 кг горючих відходів, кг:

L0пов = 0,115 Cr+0,342 Hr+0,043(Sr- Or) = 2,52 кг

15. Вища теплота згоряння горючих відходів, кДж/кг:

Qrs = Qri+25(9 Hr+ Wr)=6601,56+25(9*2,4387+44,315) = 8258,14 кДж/кг

16. Маса сухих газів, кг/кг:

Gс.г. = 1+б L0пов - (Ar+9 Hr+ Wr)/100 =1+1,6*2,52 - (19,6388 + 9*2,4387 +

+ 44,315) / 100 = 4,17 кг/кг

17. Маса водяної пари, кг/кг:

Gв.п. = (9 Hr+ Wr)/100+ б L0повdо/1000 = (9*2,4387 + 44,315) / 100 +

1,6*2,52*9 / 1000 = 0,698 кг/кг,

де dо приймаємо 8-10 г/кг.

18. Вологовміст газів на виході з топки, г/кг, сухих газів:

d = ?1000* Gв.п. / Gс.г. = 1000*0,698/4,17 = 167,4 г/кг.

конструктивний топковий циклонний горючий

2. Розрахунок топкового пристрою

Вибір конструктивних характеристик циклонної камери.

1. Площа перерізу камери, м2:

Fk = В* Qri/qF = 1,35*6601,56/7000 = 1,27 м2

де В - витрата палива, кг/с, приймаємо В=1,35 кг/с,

qF - теплонапруга перерізу циклону, залежить від виду палива і лежить в межах від 69*100 до 180*100 кДж /(м2*с), прийнято 7000 кДж /(м2*с).

2. Діаметр циклонної камери, м:

Дк =v4Fк/3,14 = v4*1,27/3,14 = 1,27 м

3. Відношення довжини циклонної камери до діаметра приймається:

L/D=2,5,

L = 2,5*1,27 = 3,175 м

4. Об'ємна витрата суміші повітря і палива, м3/с:

Vсм = Vn0бВ+В/с = 1,945 *1,6*1,35+1,35/400 = 4,2 м3/с,

де с - густина палива, кг/м3, приймаємо 400 кг/м3.

5. Переріз сопла на вході в циклонну камеру, м2:

fс = Vсм/wвх =4,2/30 = 0,14 м2,

де wвх - швидкість суміші на вході в циклонну камеру, приймається 30..60 м/с (30 м/с).

6. Діаметр патрубка для виходу димових газів, м:

Двих=v4*Fвих/3,14 = v4*0,635/3,14 = 0,9 м.

Прохідним перерізом для виходу димових газів варто задаватися і надалі перевіряти за втратою тиску.

Fвих = Fk/2 = 1,27/2 = 0,635 м2.

3. Розрахунок втрат тиску в циклонній камері

1. Коефіцієнт опору входу:

о=( Fk/ fс -1)2 =(1,27/0,14 -1)2= 65,1

2. Втрати тиску на вході в циклонну камеру, Па:

?Pх =о(со/2)wвих2 = 65,1*(1,2/2)*52 = 976,5 Па,

де wвих - швидкість виходу повітря із сопла, м/с (wвих= wвх = 5 м/с);

со = 1,2 кг/м3 - густина повітря.

3. Об'ємна витрата димових газів, що утворяться при згорянні горючих відходів, м3/с:

VR=V?ВТд/273 = 2,77 *1,35*1325,9/273 = 18,16 м3/с.

4. Втрати тиску на виході з циклона, Па:

?Pu = (с/2)*( VR/(м* Fвих))2 = (0,33/2)*(18,16/(0,85*0,635))2 = 186,78 Па,

де м=0,85 - коефіцієнт випаровування;

с=0,33 кг/м3, густина димових газів.

5. Об'ємна витрата повітря, м3/с:

Vп = Vn0бВ = 1,945 *1,6*1,35 = 4,2 м3/с.

6. Колова швидкість , м/с:

wо = ?2со Vп?Pх/(с VR+В/g) =

= v2*1,2*4,2*186,78/(0,33*18,16+1,35/9,8) = 17,5 м/с

7. Втрати тиску на утворення вихру, Па:

?Pw =( wо2*с/2)( Дк/ Двих-1) = (17,52*0,33/2)(1,27/0,9-1) = 122,9 Па

8. Втрати тиску в циклонній камері, Па:

?P = ?Pн + ?Pu + ?Pw = 976,5+186,78+122,9 = 1286,18 Па.

4. Тепловий розрахунок циклонної камери

1. Витрата повітря, яка потрібна для розведення димових газів до необхідної температури, за умови їхнього використання для сушіння матеріалів, м3/с:

V2 = Vn0(б-бт)ВТ/273 = 1,945 *(1,6-1)*1,35*1325,9/273 = 7,65 м3/с,

де б =1,6 - коефіцієнт надлишку повітря, який потрібен для отримання необхідної температури на виході із циклонної камери;

бт =1- коефіцієнт надлишку повітря необхідний для горіння.

2. Витрати димових газів і повітря, м3/с:

V = [V?В + V0пт-б)В]Т/273 = [2,77*1,35 + 1,945*(1,6 - 1) * 1,35] *

1325,9/273 = 25,8 м3

3. Швидкість повітря в кільцевому зазорі між обичайкою циклонної камери і камери розведення приймається: wкіл =12 м/с.

4. Критерій Рейнольдса:

Reп = wкіл*dеп = 12*0,13/16*10-6 = 97500,

де хп =16*10-6 - коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря, м2/с,(t в приміщенні = 30 0С)

dе = 0,1* Дк =0,1*1,27 = 0,13 м.

5. Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією для повітря, Вт/м2*К:

бп = 0,023л Reп0,6Prп0,4/ dе = 0,023*2,67*10-2*975000,6*0,7010,4/0,13 = 4,66

Вт/м2*К,

де л = 2,67*10-2 Вт/м*К,

Prп = 0,701.

6. Критерій Рейнольдса для газів:

Reп = w0*dег = 17,5*0,13/174,3*10-6 = 13052,

де хг =174,3*10-6 - коефіцієнт кінематичної в'язкості газів, м2/с.

7. Конвективний коефіцієнт тепловіддачі в циклонній камері, Вт/м2*К:

бк = 0,023л Reп0,8Prп0,4/ dе = 0,023*0,109*130520,8*0,580,4/0,13 = 30,4

Вт/м2*К,

де л = 10,9*10-2 Вт/м*К,

Prп = 0,580.

8. Об'єм камери згоряння циклону, м3:

Vк = Fк*L = 1,27*3,175 = 4 м3.

9. Внутрішня поверхня циклонної камери, м2:

Fст = р*Дк*L+2Fк - Fвих = 3,14*1,27*3,175+1,27*2 - 0,635 = 14,57 м2

10. Ефективна товщина випромінюючого шару, м:

S = 3,6* Vк/ Fст = 3,6*4/14,57 = 1,0 м

11. Парціальний тиск трьохатомних газів:

?Pп/P0 = VRO0/Vг+ VHO0/Vг = 0,398

12.Коефіцієнт ослаблення променів газовим середовищем:

k = 1,6*Тг/1000 - 0,5 = 1,6*1325,9/1000 - 0,5 = 2,1

13. Приведений ступінь чорноти газів:

ог = 1-е -k*(?Pп/P0)*S = 1-е -2,1*0,398*1,0= 0,566

14. Значення коефіцієнта тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м2*К):

бвип = соогос(0,1*(Тг/100)4-0,1*(Тст/100)4)/(tг - tст) = 5,67 * 0,566 * 0,9 ((0,1

* (13,259)4-0,1*( (7)4) / (1052,9 -427) = 13,15 Вт/(м2*К)

де со = 5,67 Вт/м24 - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла.

15. Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки конвекцією і випромінюванням:

бг = бк+ бвип = 30,4+13,15 = 43,55 Вт/(м2*К).

16. Поверхнева щільність теплового потоку, що проходить через стінку, Вт/м2:

q = (tг - tп)/[(1/ бг)+(д/л)+(1/бп)] = (1052,86 - 30) ((1/43,55) + (0,02/45) +

(1/4,66)) = 4297,75 Вт/м2

17. Зовнішня поверхня циклонної камери, м2:

Fз = 2рД2/4+рДL- Fвих = 2*3,14*22/4+3,14*2*3,175-0,635 = 25,58 м2.

19. Теплова потужність віддана повітрю, Вт:

Q = qFз = 4297,75*25,58 = 109936,5 Вт

19. Температура підігрітого повітря, 0С:

tп' = tп+Q/спV2273 = 30+109936,5/1,33*7,65*273 ?70 0С

Література

1. Самохвалов В.С. Вторинні енергетичні ресурси та енергозбереження: Навч. пос. -- К.: Центр учбової літератури, 2008. -- 224 с.

2. Горбов В.М., Подгуренко В.С. Навчально-методичний посібник з дисципліни "Паливо та паливопідготовка" для студентів заочної форми навчання. .Миколаїв: НУК, 2005. 108 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Вибір номінального тиску із ряду встановлених стандартних значень. Аналіз функцій робочої рідини. Розрахунок діаметра гідроциліндра. Вибір насоса та розподільника. Способи визначення трубопроводів, втрат тиску у гідролініях, потужності гідроприводу.

    контрольная работа [77,1 K], добавлен 12.01.2011

  • Вибір робочої рідини. Швидкість переміщення поршня. Потужність гідроприводу. Вибір тиску робочої рідини. Подача насосної станції. Частота обертання вала насоса. Розрахунок гідроциліндра, гідророзподільника та трубопроводів. Розрахунок втрат тиску.

    контрольная работа [31,3 K], добавлен 31.01.2014

  • Розрахунок довжини гідролінії, розмірів гідроциліндра та необхідної витрати рідини. Вибір дроселя, фільтра. Гідравлічний розрахунок трубопроводів з урахуванням допустимих швидкостей. Визначення втрат тиску в гідросистемі. Необхідний тиск насоса.

    курсовая работа [102,9 K], добавлен 08.01.2012

  • Методи розрахунку циклона з дотичним підводом газу. Визначення діаметру вихлопної труби, шляху та часу руху частки пилу. Розрахунок середньої колової швидкості газу в циклоні. Висота циліндричної частини циклона. Розрахунок пилоосаджувальної камери.

    контрольная работа [1,2 M], добавлен 01.11.2010

  • Конструктивні характеристики котельного агрегату. Кількість повітря необхідного для горіння палива, склад димових газів та їх ентальпія. Тепловий баланс котельного агрегату і витрати палива. Тепловий розрахунок топки та конвективних поверхонь нагріву.

    курсовая работа [658,9 K], добавлен 18.04.2013

  • Розрахунок горіння природного газу та теплового балансу печі. Визначення втрат тепла через обгороджування. Кількість тепла, що аккумулюється або віддається футеровкою вагонетки. Конструктивний, тепловий та аеродинамічний розрахунок тунельної печі.

    курсовая работа [577,9 K], добавлен 13.04.2012

  • Визначення коефіцієнту запасу міцності ланцюгів. Вибір електродвигуна поличного елеватора. Визначення зусилля натягу натяжного пристрою та розрахунок валів. Вибір підшипників по динамічній вантажопідйомності. Розрахунок шпоночних з’єднань та останова.

    курсовая работа [983,9 K], добавлен 20.02.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.