Ванная печь

 

 

 

4 Расчет основных размеров теплового  агрегата

 

 

Определяем основные размеры рабочей камеры

Площадь варочной части печи, м²:

 

F=G·10³/g;                                                                                                        (4.1)

 

Где:G-производительность печи, кг/сутки;

g-удельный съем стекломассы с зеркала варочной части, кг/(м²*сут).

Принимаем g=1381 кг/(м²·сут.).

 

Тогда F=120000/1381=86,89 м².                                                                      (4.2)

 

Длина варочной части для  печи с подковообразным направлением пламени рассчитывается из соотношения

 

L:B=1,2:1                                                                                                           (4.3)

L:B=1,2                                                                                                              (4.4)

 

L·B=72,40                                                                                                         (4.5)

 

где: B – это ширина

L- длина

1,2·х·х=86,89

х²=72,40:1,2

х=8,5м

8,5·1,2=10,2 м

Соотношение длины и ширины

 

L/B=10,2/8,5=1,2                                                                                              (4.6)

 

Ширина пламенного пространства на 120 мм больше ширины бассейна, т.е.:

В_пл = 8,5+0,12=8,62 м

Высота подъема свода  f=8,62/8=1,07 м.

Длина пламенного пространства:

L_пл=10,2+0,2=10,32 м.

Площадь студочной части при температуре варки 1500С принята равной площади варочной части:

Fст= 86,89м².

Ширина студочной части составляет 80% ширины варочной части: 8,5·0,8=6,8 м. Принимаем ширину загрузочных карманов (8,5-0,9)/2=8,05 м, где 0,9 м – ширина раздел0ительной стенки. Длина загрузочного кармана 1 м.

 

5 Расчет горения топлива

 

 

Природный газ Газлинского месторождение (Узбекистан)

 

Таблица 1

Расчет горения

 

СНс4	С2Нс2	С3Нс8	С4Нс10	С5Нс12	СOc2	H2Sc	Nc2	Сумма
96,5	2,7	0,3	0,3	-	0,1	-	0,1	100,0

 

 

Газ сжигается с коэффициентом  расхода воздуха α=1,1

Воздух, идущий на горение, нагревается  до 800°С

Влагосодержание воздуха  – 1%

Содержание влаги в  газе – 1%

Пирометрические коэффициентов n_n-0,75

Атмосферный воздухd=10г/кг

 

Расчет горение газообразного  топлива проводится в следующей  последовательности:

5.1 Необходимо привести содержание компонентов топлива на сухоймассе к 100%, таким образом, чтобы их сумма составляла 100±0,001%.

Производим пересчет топлива  на влажную массу. Содержание влаги  в газе 1%. Пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий газ.

 

СН^вл₄=СН^с₄·                                                                                          (5.1)

 

СН^вл₄=СН^с₄·=96,5%

 

С₂Н^вл₆=С₂Н^с₆·=2,7%

 

С₃Н₈^вл= С₃Н₈^с·=%

 

С₄Н^вл₁₀= С₄Н₁₀^с·=%

 

CO^c₂=CO₂^c·=

 

Н₂O^вл=H₂O^вл·=

 

N₂^вл=N₂^c·=

 

Другие составлявшие газа остаются без изменений

 

Таблица 2

Состав влажного рабочего газа,%

 

СНс4	С2Нс6	С3Нс8	С4Нс10	СOc2	H2O	N2	Сумма
95,5	2,67	0,297	0,297	0,1	1,0	0,1	100

 

 

2. Определяем теплоту сгорание газа

Теплота сгорание топлива(теплотворная способность)- это количество тепла, выделяемое при полном сгорании всех горючих составляющих топлива, отнесенное к 1кг или 1нм³ топлива

 

Q=358,2·СН₄^вл+637,5*С₂Н₆^вл+912,5·С₃Н₈^вл+1186,5·С₄Н₁₀^вл                         (5.2)

 

Q=358,2·95,5+637,5·2,7+912,5·0,3+1186,5·0,3=36559,05 КДж/нм³

 

3. Находим теоретически необходимое количество сухого воздуха. Потребное количество воздуха горения определяется по теоретическому количеству кислорода, вступающего в реакцию окисления с учетом некоторого избытка, обеспечивающего полное сгорание топлива. При расчете потребного количества кислорода учитывается, что кислород, имеющийся в топливе, участвует в реакции горения. В расчетах принимают следующий состав воздуха: азот-79,0%, кислород-21,0% по объему:

Находим теоретически необходимое  количество атмосферного воздуха с  учетом его влажности:

 

L₀=0,0476(2СН₄+3,5С₃H₆+5C₄H₈+6,5С₅H₁₀+8C₆H₁₂)                                     (5.3)

 

L₀=0,0476(2·95,5+3,5·2,7+5·0,3+6,5·0,3)=0,0476·203,9=9,06нм³/нм³

 

L₀^´=1,016·L₀=1,016·9,06=9,861нм³/нм³                                                           (5.4)

 

4. Определяем действительное количество воздуха при коэффициенте расхода a=1,1

Где a- коэффициент расхода  воздуха, показывающий отношение действительного  количества воздуха, введённого для  горения к теоретически необходимому а=L_a/L₀; Значение коэффициента расхода воздуха зависит от вида сжигаемого топлива, способа сжигания, конструкции топливо сжигающих устройств и условий эксплуатации печи. При правильном способе сжигания, когда в процессе сжигания происходит достаточно интенсивное перемешивание топлива с воздухом, в большинстве случаев требуется для полноты горения небольшой избыток воздуха.

Для сухого воздуха:

L_а=1,1·L₀=1,1·9,7=10,677нм³/нм³

 

Для атмосферного воздуха

 

L_a=1,1·L₀=1,1·9,86=10,85нм³/нм³

 

При полном горении любого топлива образуются продукты горения  в виде

CO₂H₂O в парообразном состоянии, N₂ и SO₂. Если горение происходит с избыточным количеством воздуха, то в дымовых газах будет также присутствовать кислород O₂.

5. Определяем количество и состав продуктов горения при а=1,1 по формулам:

 

Vсо₂=0,01·(CO₂+CH₄+2C₂H₆+3C₃H₈+4C₄H₁₀+5C₅H₁₂)                                  (5.5)

 

Vсо₂=0,01·(0,1+95,5+2·2,7+3·0,3+4·0,3)=0,01·103,1=1,031нм³/нм³

 

Vн₂o=0,01·(2СН₄+3С₂Н₆+4С₃Н₈+5C₄H₁₀+6C₅H₁₂)                                        (5.6)

 

Vн₂o=0,01·(191+8,1+1,2+1,5+1+0,16·10·10,67)=2,199нм³/нм³

 

Vso₂= 0,01·SО₂ =0 нм³/нм³                                                                             (5.7)

 

V_N2=(0,79·L_a+0,01N₂)=0,79·10,677+0,01·0,1=8,436нм³/нм³                         (5.8)

 

Vo₂=0,21·L₀(a-1)=0,21·9,706(1,1-1)=0,204нм³/нм³                                       (5.9)

 

Суммарный объем дымовых  газов

 

Va=(Vco₂+V_H2O+Vso₂+V_N2+Vo₂)                                                                  (5.10)

 

Va=(1,031+2,047+8,43+0,2)=11,87нм³/нм³

 

6. Определяем процентный состав продуктов горения 

 

CO₂=                                                                                                   (5.11)

 

CO₂===8,686%

 

H₂O==18,53%

 

N₂===71,07%

 

О₂==1,72%

 

Сумма 100

 

 

6. Составляем материальный баланс процесса горения. Определение массы составляющих природного газа – производим путем умножения на

плотность. Значения плотностей приведены в таблице 3.

 

Мсн₄=СН₄^влPсн₄=95,5·0,717=68,45кг                                                          (5.12)

 

Масса метана

 

Мс₂н₆=С₂Н₆^влPc₂н₆=2,7·1,356=3,62кг                                                          (5.13)

 

Масса 100 нм³газообразного топлива определяется по формуле

 

М_т=(Мсн₄+Мс₂н₆+Мс₅н₁₂+Мсо+Мн₂+Мс₂н₄+Мн₂s+Mco₂+M_N2+Mo₂+ Mн₂о),кг                                                                                                                (5.14)

 

Плотность газообразного  топлива равна 0,01Мт,кг/нм³

 

7. Масса воздуха, идущего на горение 100нм³ газообразного топлива, принимается равной сумме масс кислорода, азота и водяных паров.

 

Масса кислорода воздуха:

 

Mo₂=SKB·a·Pо₂=203,9·1,1·1,429=320,51кг                                                  (5.15)

 

SKB=203,9

 

Из пункта 4 данных расчетов:

• масса азота воздуха:

 

M_N2=SKB·3,762·а·P_N2=203,9·1,1·3,762·1,251=1055,6кг                             (5.16)

 

• масса водяных паров:

 

Мн₂о=0,16·d·L_a·Pн₂о=0,16·10·10,67·0,809=13,82кг                                    (5.17)

 

8. Общая масса приходной части материального баланса горения топлива производится следующим образом:

 

Масса СO₂

 

Mco₂=100·Vco₂·ρco₂=100·1,031·1,977=203,83кг                                         (5.18)

 

Масса водяных паров

Мн₂о=100·Vн₂о·ρн₂о=100·2,199·0,809=177,9кг                                          (5.18)

 

Масса азота 

 

М_N2=100·V_N2·ρ_N2=100·8,43·1,251=1055,34кг                                              (5.19)

 

Масса кислорода

 

Mo₂=100·Vo₂·ρo₂=100·0,204·1,429=29,15кг                                                (5.20)

 

Суммируя данные находим общую массу расходный части.

Рассчитываем абсолютную невязку материального баланса 

 

N_абс=(M_прих-M_расх),кг                                                                                       (5.21)

 

Рассчитываем абсолютную невязку материального баланса 

 

N_пр=100N_абс/N_прих,%                                                                                       (5.22)

 

Таблица 3

Плотности газов при нормальных условиях

 

Газ	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО	Н2
P0, кг/нм3	0,717	1,356	2,020	2,840	3,218	1,25	0,0898
Газ	С2Н4	Н2S	CO2	N2	O2	Н2О
P0, кг/нм3	1,261	1,539	1,977	1,251	1,429	0,809