Термодинамические процессы применительно к газовым вагранкам. Черный А.А. - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ПГУ | Пенза

Составители: 

Рубрика: 

4
МЕТОДИКА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ГОРЕНИЯ
МЕТАНА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ СЖИГАНИЯ
ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ГАЗОВЫХ ВАГРАНКАХ
1. Методика расчета процесса горения метано-азотно-кислородных
смесей
Термодинамический расчет изобарного процесса горения состоит в
определении теоретической температуры горения, равновесного состава про-
дуктов, отвечающего этой температуре, и их термодинамических свойств.
В общем случае горения углеводородов C
n
H
m
в азотнокислородных
смесях левая часть уравнения реакции имеет вид:
CH n
m
n
On
m
A
N
nm
++
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
++
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
−
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
αα
22
4
100
1
, (1)
где А – содержание кислорода в кислородно – азотной смеси,%
α - коэффициент расхода окислителя.
CH O
A
N
42 2
22
100
1++ −
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
αα
. (2)
Продукты горения при высоких температурах состоят из следующих
компонентов: СО
2
; СО; Н
2
; Н; ОН; Н
2
О; О
2
; О; N
2
; N; NO.
Такой состав продуктов горения в диапазоне значений α=0,4÷2,0;
Т=1600÷4000
0
К; Р
Г
=(1÷30)⋅980066,5 подтверждается экспериментальными
данными.
Для данного случая уравнения материального баланса имеют следую-
щий вид:
ГNO
NNOOOHOHHHCOCO
PP
PPPPPPPPPP
=+
+
+
+
+
+
+
+
+++
22222
[]
[]
H
C
PPPP
PP
a
HO OH H H
CO CO
=
++
+
+
=
22
22
2
0
,
(3)
[]
[]
O
C
PPPP PPP
PP
b
CO CO OH H O O O NO
CO CO
=
++
+
+
+
+
+
=
222
2
0
2
,
[]
[]
N
C
PPP
PP
d
NNNO
CO CO
=
++
+
=
2
2
2
0
,
где для углеводородов C
n
H
m
a
m
n
b
an
m
n
d
an
m
A
n
00 0
2
4
2
4
100
1
==
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
−
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
;; ;
для метана (n=1; m=4); 
           МЕТОДИКА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ГОРЕНИЯ
             МЕТАНА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ СЖИГАНИЯ
           ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ГАЗОВЫХ ВАГРАНКАХ

        1. Методика расчета процесса горения метано-азотно-кислородных
                                  смесей
     Термодинамический расчет изобарного процесса горения состоит в
определении теоретической температуры горения, равновесного состава про-
дуктов, отвечающего этой температуре, и их термодинамических свойств.
     В общем случае горения углеводородов CnHm в азотнокислородных
смесях левая часть уравнения реакции имеет вид:
                ⎛    m⎞        ⎛    m ⎞ ⎛ 100 ⎞
     C n H m + α⎜ n + ⎟ O 2 + α⎜ n + ⎟ ⎜     − 1⎟ N 2 ,                  (1)
                ⎝    n⎠        ⎝    4 ⎠⎝ A      ⎠
     где       А – содержание кислорода в кислородно – азотной смеси,%
               α - коэффициент расхода окислителя.
                       ⎛ 100 ⎞
     CH 4 + 2αO 2 + 2α ⎜    − 1⎟ N 2 .                                   (2)
                       ⎝ A     ⎠
     Продукты горения при высоких температурах состоят из следующих
компонентов: СО2; СО; Н2; Н; ОН; Н2О; О2; О; N2; N; NO.
     Такой состав продуктов горения в диапазоне значений α=0,4÷2,0;
Т=1600÷40000К; РГ=(1÷30)⋅980066,5 подтверждается экспериментальными
данными.
     Для данного случая уравнения материального баланса имеют следую-
щий вид:
     PCO + PCO + PH + PH + POH + PH O + PO + PO + PN + PN +
           2           2                   2            2   2


               + PNO = PГ
     [ H ] = 2 PH 2O + POH + PH + 2 PH 2       = a0 ,
     [ C]            PCO2 + PCO
                                                                         (3)
     [O] = PCO2 + PCO + POH + PH 2O + 2 PO2 + PO + PNO = b ,
     [ C]                     PCO2 + PCO
                                                          0


     [ N ] = 2 PN 2 + PN + PNO = d ,
     [ C]       PCO 2 + PCO
                                  0

     где для углеводородов CnHm
                     ⎛    m⎞           ⎛    m ⎞ ⎛ 100 ⎞
                  2a ⎜ n + ⎟        2a ⎜ n + ⎟ ⎜     − 1⎟
          m          ⎝    4⎠           ⎝    4 ⎠⎝ A      ⎠
     a 0 = ; b0 =            ; d0 =                       ;
          n             n                     n
     для метана (n=1; m=4);



                                               4

Страницы