燃燒計(jì)算ppt課件(已修改)
2025-05-13 12:04 本頁面
【正文】 第二章 燃料的燃燒計(jì)算 本章主要討論 “ 燃料燃燒的計(jì)算方法 ” , 其主要目的是 :確定燃燒所需的 空氣量 和所達(dá)到的 溫度 ,計(jì)算燃燒所產(chǎn)生的 煙氣量 。 這是熱力裝置和設(shè)備的基本計(jì)算 ， 是進(jìn)行熱平衡計(jì)算 、 熱力計(jì)算 、 空氣動(dòng)力計(jì)算的前提 。希望能引起大家的重視 。 在講解具體內(nèi)容之前 ，為了方便討論 ， 我們先進(jìn)行一些假定： ◆ 考慮到空氣和煙氣的所有組成成分所處的狀態(tài) , 都可以相當(dāng)準(zhǔn)確地把它們當(dāng)作 理想氣體 來處理 , 這在工程上進(jìn)行燃燒計(jì)算是足夠準(zhǔn)確的 。 ◆ 在討論燃燒計(jì)算時(shí) ,僅考慮單位燃料的情況 ,單位燃料就是指每 kmol、 每 kg或每 m3的燃料 。 ◆ 在計(jì)算過程中 , 涉及到的所有空氣和氣體容積的單位都是 標(biāo)準(zhǔn)立方米 用 Nm3表示 :即以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0℃ ,1atm)下的立方米為單位 .因此 ,1kmol氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的容積都是 。 That is (air、 smoke) (kg、 kmol、 m3) (0℃ ,1atm) 第一節(jié) 燃燒過程的物質(zhì)平衡計(jì)算 一 .燃燒反應(yīng)方程式 : 燃燒是燃料中的可燃元素成分 C、 H、 S與空氣中的氧在適當(dāng)條件下 (溫度和時(shí)間 )所產(chǎn)生的一種 強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng) ,因此 ,各元素與氧反應(yīng)的方程式即燃燒反應(yīng)方程式 ,即 C + O2 → CO2 2H2 + O2 → 2H2O S + O2 → SO2 對燃料中的碳?xì)浠衔?CnHm來說 , 燃燒反應(yīng)方程式可由待定系數(shù)法寫出 : 設(shè) CnHm + xO2→ yCO2 + zH2O 列出平衡方程 : 2x =2y + z y=n 2z = m 可得通式為 : CnHm + (n+m/4)O2 → nCO2 + (m/2)H2O 二 .燃燒用空氣量計(jì)算 : : 人們在進(jìn)行燃燒計(jì)算時(shí) , 都把 燃燒產(chǎn)物中不再有可燃物質(zhì)的燃燒過程 稱為 完全燃燒 。否則就叫 不完全燃燒 。 理論空氣量 就是從理論上分析，燃料完全燃燒時(shí)所需的空氣量。理論空氣量可以根據(jù)燃料中各可燃成分在燃燒時(shí)所需的理論空氣量相加而計(jì)算出。 在 1Kg燃料中 ,包含的可燃物質(zhì) : 碳為 Car/100 Kg, 氫為 Har/100 Kg, 硫?yàn)?Sar/100 Kg. 碳燃燒反應(yīng)方程式為 : C + O2 → CO2 12Kg Car/100 Kg 碳燃燒所需的理論氧量為 Vo2C= Car/100= Car/100 m3/kg燃料 同理 ,氫燃燒方程式為 : 2H2 + O2 → 2H2O 4 2 Har/100Kg的氫完全燃燒所需氧量為 : Vo2H= Har/100= Har/100 Nm3/Kg燃料 硫燃燒反應(yīng)式是 : S + O2 → SO2 32Kg Sar/100 Kg硫完全燃燒所需氧量為 Vo2S= Sar/100= Sar/100 Nm3/Kg燃料 另外 ,每 Kg燃料中本身還含有 Oar/100 Kg的氧 , 這些氧的體積為 : Vo2inh= Oar/100= Oar/100 Nm3/Kg燃料 所以可見 : 1Kg燃料完全燃燒所需的氧 ,就等于上述各可燃物質(zhì)完全燃燒所需氧量之和再扣除燃料本身的含氧量 ,即 : Vo20= Vo2C + Vo2H + Vo2S Vo2inh 代入各式得 : Vo20== Car/100+ Har/100+ Sar/100 － Oar/100 Nm3/Kg燃料 空氣中氧的容積百分比是 21％ ,所以 1Kg燃料燃燒所需的理論空氣量為 Vo=1/V o20 =++ － =+－ Nm3/Kg燃料 式中 :Kar=Car+, 引入這一系數(shù) Kar的理由是因?yàn)闊煔夥治鰰r(shí) CO2和 SO2通常是一起測定的 ,統(tǒng)稱為 RO2 (三原子氣體 ),因此 ,這里也把 Car和 Sar合并一起 。 因空氣的密度為 γ= Kg/Nm3(標(biāo)況下： 0℃ 、 1atm) 也可得到按質(zhì)量計(jì)的理論空氣量為 : Lo==+－ Kg空氣 /Kg燃料 從理論空氣量公式可看出 ,每 1Kg氫所需的理論空氣量是 ( ),1Kg 碳所需的理論空氣量為 ,氫需的理論空氣量等于碳的三倍左右 。 另一方面 : 氫的熱值是 120370KJ/Kg, 碳的熱值是 32866KJ/Kg氫熱值也等于碳熱值的三倍左右 。 所以對這兩種可燃元素來說 ,理論空氣量大致和發(fā)熱量成正比 。 因固體燃料和液體燃料中含有大量的碳和氫 , 粗略地說 , 這兩類燃料的熱值大致等于所含元素成分的發(fā)熱量之和 (由于化合物的結(jié)構(gòu)不同 ,這種說法是不十分準(zhǔn)確的 )。 而燃料燃燒時(shí)所需的理論空氣量則無疑地等于各元素成分的理論空氣量之和 ,這樣 ,雖然各種燃料所含碳和氫的百分比相差甚大 , 但由于碳和氫的理論空氣量與發(fā)熱量 (Vo/Q)的比值幾乎相同 ,所以各種燃料的理論空氣量與發(fā)熱量之比也大致是一個(gè)常數(shù) 。 從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā) , 就出現(xiàn)了一些計(jì)算理論空氣量的經(jīng)驗(yàn)公式 ,這個(gè)大家請參看表 24,表 25兩個(gè)表中所列公式 。 這兩個(gè)表都是錄自外國文獻(xiàn) ,在使用上有一定的局限性 , 我國近年來也出現(xiàn)了一些經(jīng)驗(yàn)公式 ,例如中國煤炭科學(xué)研究總院提出的 : ◆ 對貧煤及無煙煤 (Vdaf15％ ) Vo= 106 Q,ar + Nm3/Kg ◆ 對 Vdaf15％ 的煙煤 Vo= 250 106 Q,ar + Nm3/Kg ◆ 對劣質(zhì)煤 (Q,ar12500 KJ/Kg) Vo= 240 106 Q,ar + Nm3/Kg 在各種燃燒設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行中 , 由于現(xiàn)有的燃燒設(shè)備難于保證燃料和空氣的徹底混合 ,因此 ,為了使燃料盡可能地完全燃燒 ,就必須供應(yīng)比理論空氣量更多的空氣 ,這樣才能保證燃料有充分接觸空氣的機(jī)會(huì) , 實(shí)際供給燃燒室燃燒的空氣量就稱為實(shí)際空氣量 (V或 L), 實(shí)際空氣量總是大于理論空氣量 ,兩者的比值稱 過量空氣系數(shù) ： α= L/Lo 或 α=V/Vo 實(shí)際
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