Комина Г.П., Яковлев В.А. Энергосбережение и экономия энергоресурсов в системах ТГС

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет

Г. П. КОМИНА, В. А. ЯКОВЛЕВ

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОНОМИЯ

ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В СИСТЕМАХ ТГС

Учебное пособие по выполнению курсовой работы

для студентов специальности

270109 – теплогазоснабжение и вентиляция

Санкт-Петербург

2009

УД К 653.26:662.76

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А. Л. Шкаровский (действительный член

Международной академии прикладных исследований); канд. техн. наук, доцент

М. А. Кочергин (главный специалист отдела технического надзора управления

капитального строительства ОАО «Газпромрегионгаз»)

Комина, Г. П., Яковлев, В. А.

Энергосбережение и экономия энергоресурсов в системах ТГС:

учеб. пособие по выполнению курсовой работы для студентов спе-

циальности 270109 – теплогазоснабжение и вентиляция / Г. П. Ко-

мина, В. А. Яковлев; СПб. государственный архитектурно-строи-

тельный университет. – СПб., 2009. – 133 с.

ISBN 978-5-9227-0160-0

Представлены методика составления материального баланса горения при-

родных газовых смесей и методика составления тепловых балансов промыш-

ленных печей, рекуперативных теплообменных аппаратов, схем утилизации

теплоты продуктов сгорания газовых топлив с применением рекуперативных

и контактных теплообменных аппаратов. Проанализирована методика конст-

руктивного расчёта рекуперативных и контактных теплообменных аппаратов.

Рассмотрены технические характеристики основных видов газогорелочных

ус-

тройств, применяющихся в промышленных печах. Приведены основные спра-

вочные величины, таблицы, номограммы, необходимые для выполнения курсо-

вой работы.

Пособие предназначено для студентов всех форм обучения по специаль-

ности 270109 – теплогазоснабжение и вентиляция.

Табл. 12. Ил. 10. Библиогр.: 16 назв.

Рекомендовано Редакционно-издательским советом СПбГАСУ в качестве

учебного пособия

ISBN 978-5-9227-0160-0 Г. П. Комина, В. А. Яковлев, 2009

Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет, 2009

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основным видом многочисленных топливно-энергетических

ресурсов, наиболее широко использующимся в промышленной

индустрии и жилищно-коммунальном хозяйстве, является газовое

топливо, в частности природный газ. Ресурсы использования при-

родного газа в мире весьма разнообразны, но не безграничны.

Как топливо газ обладает множеством ценных свойств. Так,

природный газ, добываемый на большинстве газовых месторож-

дений Российской

Федерации, не содержит серы, следовательно,

при его горении не происходит образования диоксидов серы SO

что значительно улучшает экологические показатели продуктов

сгорания; газ имеет достаточно высокую теплоту сгорания из-за

высокого содержания природного метана (95–98 %) и ничтожно

низкого содержания балластных примесей; отсутствие оксида уг-

лерода СО в составе природного газа делает этот газ в отличие от

искусственных газов (доменный, коксовый) нетоксичным для че-

ловека.

Природный газ может использоваться

не только в качестве

топлива, но и как ценное сырьё для химической промышленности.

В связи с этим особенно остро стоит вопрос о рациональном (эко-

номном) применении природного газа и других видов энергети-

ческих ресурсов в качестве топлива.

Как известно, тепловая энергия образуется в результате хими-

ческой реакции горения, т. е. соединения

органической составля-

ющей, входящей в химический состав топлива, с кислородом воз-

духа, протекающего при температуре горения. Из 100 % выделив-

шейся тепловой энергии, как показывают практические исследо-

вания промышленных печей, в результате прохождения химичес-

ких реакций горения большая её часть теряется. Потери тепловой

энергии обусловлены в большей степени несовершенством конст-

рукций промышленных печей.

Часть тепловой энергии теряется

через наружные ограждения топочной камеры промышленной печи,

часть – в виде лучистой энергии, выбивающейся из открытых две-

рец в момент загрузки и выгрузки деталей и т. д., а большая часть

общих потерь тепловой энергии уносится с потоком уходящих про-

дуктов сгорания. Этим обусловливается чрезвычайно низкий КПД

всех промышленных печей – 15–25 %, а то и ещё ниже.

Отсюда очевидно, что снижение потерь тепловой энергии толь-

ко за счёт решений, направленных на отбор

тепловой энергии

с дальнейшим её полезным использованием, приведет к значитель-

ной экономии топливно-энергетических ресурсов страны.

Главной целью изучения курса «Энергосбережение и эконо-

мия энергоресурсов в системах теплогазоснабжения (ТГС)» явля-

ется углубленное изучение основных вопросов рационального ис-

пользования энергетических ресурсов в промышленной индустрии

и жилищно-коммунальном хозяйстве. Овладение теоретическими

знаниями и практическими

навыками помогает специалистам при-

нимать грамотные технические решения по составлению (компо-

новке) схем использования вторичных энергетических ресурсов

в системах теплогазоснабжения (ТГС), повышающих коэффици-

ент использования тепловой энергии и топлива.

В процессе изучения специального курса студенты в курсо-

вой работе выполняют тепловой расчёт принятой тепловой схемы

отбора тепловой энергии отходящих газов промышленной

печи

с последующим использованием этой энергии. Студент должен тех-

нически грамотно и научно обоснованно разрабатывать решения

по выбору схем использования вторичных энергетических ресур-

сов. При работе необходимо руководствоваться соответствующи-

ми правилами Ростехнадзора РФ, СНиП, законом РФ «Об энерго-

сбережении» и другими нормативными документами.

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПУТИ ДОСТИЖЕНИЯ

ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ

ЭНЕРГИИ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

1.1. Меры, направленные на сбережение энергоресурсов

В настоящее время одним из основных путей экономии топ-

ливно-энергетических ресурсов в промышленном и жилищно-ком-

мунальном энергетическом секторе является повышение эффектив-

ности их использования путём утилизации теплоты отходящих

газов.

В решение энергетической программы нашей страны значи-

тельный вклад может внести применение теплоутилизационных

установок, работающих на

отходящих газах котельных, промыш-

ленных тепловых установок, промышленных печей и т. п. Вопрос

экономного расходования топлива актуален как в нашей стране,

так и за рубежом, поэтому работы по выбору и проектированию

теплоутилизационных установок находят всё большее распрост-

ранение и применение.

Выбор схем утилизации теплоты отходящих газов и типов

применяемых теплоутилизаторов зависит от

источников теплоты,

возможности использования теплового потенциала отходящих га-

зов, потребителей теплоты, вида топлива и состава отходящих га-

зов, определяющего их агрессивность по отношению к теплотех-

ническому оборудованию.

Побудительным мотивом установки теплоутилизаторов явля-

ется стремление наиболее полно удовлетворить энергетические

потребности не путём ввода дополнительных мощностей, а за счёт

энергосбережения – использования вторичных энергетических

ресурсов

Правильный выбор типа и требуемой производительности теп-

лоутилизатора определяется мощностью энергетических установок

и наличием реальных потребителей утилизируемой теплоты.

1.2. Области применения вторичных энергетических

ресурсов в системах ТГС

В качестве потребителей теплоты вторичных энергетических

ресурсов могут рассматриваться котельные, система теплоснабже-

ния и промышленные потребители, использующие теплоту

для технологических и нетехнологических целей.

Вторичные энергетические ресурсы могут применяться в во-

доподогревателях систем исходной и химически очищенной воды,

горячего водоснабжения, подогрева питательной воды для техно-

логических и нетехнологических нужд предприятий, теплоснаб-

жения тепличных и парниковых хозяйств, открытых и закрытых

плавательных бассейнов, мойки улиц и транспортных средств,

а также в воздухоподогревателях систем отопления складских по-

мещений, тепловых завес, размораживания твёрдого топлива

и строительных сыпучих материалов, подачи вторичного воздуха

в зону горения топлива.

Глава 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОЙ РА БО Т Ы

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

И ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В СИСТЕМАХ ТГС»

2.1. Составные части и объём курсовой работы

В состав расчетно-пояснительной записки должны входить:

1) титульный лист;

2) задание на проектирование с описанием исходных дан-

ных и технических характеристик используемого теплового обо-

рудования;

3) составление материального баланса горения газовой смеси:

вычисление высшей и низшей теплоты сгорания газовой

смеси;

вычисление потребностей реакций горения газовой смеси

в сухом и влажном воздухе;

вычисление образующихся в результате химических реак-

ций горения конечных объёмов продуктов сгорания газовой смеси;

вычисление плотностей газовой смеси, воздуха и продук-

тов сгорания;

вычисление калориметрической и действительной темпе-

ратуры горения газовой смеси;

4) составление теплового баланса промышленной печи:

определение расхода газового топлива, необходимого для

надлежащей работы промышленной печи;

определение термического КПД и коэффициента исполь-

зования топлива;

5) подбор газогорелочных устройств для промышленной

печи;

6) разработка схемы ступенчатого использования теплоты

продуктов сгорания с указанием технической характеристики теп-

лоутилизаторов, включаемых в тепловую схему;

7) определение энергетического КПД тепловой схемы;

8) основные выводы;

9) список использованной литературы.

В состав графической части расчётно-пояснительной записки

должна входить

схема ступенчатого использования теплоты отхо-

дящих от промышленной печи продуктов сгорания.

2.2. Состав курсовой работы и требования

по её выполнению

В курсовой работе необходимо:

выполнить расчёт теплового баланса промышленной печи за-

данной конструкции, на основании которого определить величину

термического КПД печи, коэффициента использования топлива, рас-

хода газовой смеси, подаваемой в газогорелочные устройства

печи;

разработать схему использования вторичных энергоресурсов

(теплоты отходящих газов) промышленной печи для повышения

энергетического КПД схемы и экономии природного газового топ-

лива;

определить численное значение энергетического КПД после

каждой ступени с учётом разработанных мероприятий по энерго-

сбережению.

Курсовая работа должна состоять из сброшюрованной расчёт-

но-пояснительной записки с вычерченной на формате А3 или А4

тепловой схемой утилизации вторичных энергоресурсов.

Глава 3. ГОРЕНИЕ ГАЗОВ

3.1. Материальный баланс

горения газов

В основе расчётов материального и теплового балансов горе-

ния любых видов топлива лежат стехиометрические термохими-

ческие уравнения, которые можно представить в виде уравнения

материального баланса горения топлива

ii j j

nM n M

 

¦¦

(3.1)

где

M,M

– количество исходных и конечных веществ соответ-

ственно, моли;

n,n

– стехиометрические коэффициенты для исходных и конеч-

ных продуктов соответственно.

Уравнение в такой форме может быть записано на основании

закона сохранения массы реагирующих веществ и закона простых

кратных соотношений молей или объёмов реагирующих веществ.

В качестве окислителя при сжигании газа обычно применяют

воздух, реже – чистый атомарный кислород. Объёмный состав су-

хого воздуха для

всех теплотехнических расчётов принимается

следующим: кислорода – 21 %, азота – 79 %. Следовательно, 1 м

кислорода содержится в 100/21 – 4,76 м

воздуха, или на 1 м

кис-

лорода приходится 79/21 = 3,76 м

азота. Если учесть, что 1 кмоль

любого газа при нормальных физических условиях t = 0 °C,

Р = 760 мм рт. ст. занимает примерно одинаковый объём, реакции

горения простых газов в воздухе могут быть выражены следую-

щими уравнениями:

22 2 2 2

333

2 м

4,76 м 2 м 3,76 м

5,76 м

2H O 376N 2HO 376N,, 





222 2

333

4,76 м 2 м 3,76 м

5, 76 м

2CO О 376 N 2 CO 376 N,, 

   



42 22 22

333

1 м

9,52 м 8,52 м 2 м

10,52 м

СН 2 О 752N CO 752N 2HO,,     

 



26 2 2 2 2 2

333

1 м

16,66 м 15,16 м 3 м

18,16 м

СН 35 О 13 16 N 2 CO 13 16 N 3 H O,, ,    

      

     

38 2 2 2 2 2

333

1 м

23,8 м 21,8 м 4 м

25,8 м

СН 5 О 18 8 N 3 CO 18 8 N 4 H O,,  





410 2 2 2 2 2

333

30,94 м 28,44 м 5 м

1м

33,44 м

СН 65 О 24 44 N 4 CO 24 44 N 5 H O,, ,    

       





Из этих соотношений можно найти теоретическую потреб-

ность в кислороде и воздухе, а также количество и состав продук-

тов горения отдельных видов газов при полном сгорании в теоре-

тическом количестве воздуха.

1110

В состав реакций горения входят все компоненты (составля-

ющие) воздуха: кислород и азот. В реакцию горения вступает только

кислород, который взаимодействует с горючим газом как окисли-

тель. Азот N

является балластом, в горении не участвует и горе-

ния не поддерживает, к тому же при высоких температурах, разви-

вающихся в зоне горения, разлагается, образуя канцерогенные

вещества NO

(NO и NO

Для определения количества и состава компонентов продук-

тов сгорания, образующихся при полном сгорании газового топли-

ва, составляют материальный баланс горения газа.

Горением называют протекающую сравнительно быстро

во времени химическую реакцию соединения горючих компонен-

тов с кислородом, сопровождающуюся интенсивным выделением

теплоты и резким повышением температуры продуктов сгорания.

Реакции горения описываются стехиометрическими уравнениями,

характеризующими качественно и количественно вступающие

в реакцию и образующиеся в результате её вещества. Общее урав-

нение реакции горения любого углеводорода записывается в виде

уравнения

22 2

С HOCOHO,

mm Q

§· §·

    

¨¸ ¨¸

©¹ ©¹

(3.2)

где m, n – число атомов углерода и водорода в молекуле, шт.;

Q – тепловой эффект реакции, или теплота, выделившаяся в ре-

зультате сгорания, кДж/кмоль (кДж/кг, кДж/м

Теплотой сгорания (тепловым эффектом) называется количе-

ство теплоты, которое выделится в результате полного сгорания

1 кмоля, 1 кг или 1 м

газа при нормальных физических условиях.

Различают высшую Q

и низшую Q

теплоту сгорания топлива.

Высшая теплота сгорания включает в себя величину скрытой теп-

лоты конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сго-

рания. Обычно при сжигании газового топлива водяные пары, как

правило, не конденсируются, а удаляют ся вместе с другими про-

дуктами сгорания при температуре 130

150 °С, поэтому техничес-

кие расчёты обычно ведут по низшей теплоте сгорания, т. е. без

учёта скрытой теплоты конденсации водяных паров, составляю-

щей приблизительно 2260 кДж/кг. Однако если за тепловой уста-

новкой планируется установка устройств, способных отобрать

скрытую теплоту конденсации водяных паров, содержащихся

в продуктах сгорания, с последующим её полезным использовани-

ем, то

расчёт необходимо выполнять по высшей теплоте сгорания

топлива.

Высшая и низшая теплота сгорания газовых смесей численно

равна сумме произведений соответственно высшей или низшей

теплоты сгорания каждого компонента, входящего в состав газо-

вой смеси, на его объёмную, массовую или молярную долю:

11 2 2

Q r Q r Q ... r Q    (3.3)

где

, , ,

rr...r – объёмные доли компонентов, входящих в состав

газовой смеси,

м /м

;

, , ,

QQ...Q – высшая или низшая теплота сгорания компонентов

газовой смеси,

кДж/м

Низшая теплота сгорания сложных газовых смесей определя-

ется по формуле

нн

QQr



(3.4)

где

– низшая теплота сгорания i-го компонента, входящегоо

в состав газовой смеси,

кДж/м

. Находится по таблицам справоч-

ной литературы или по табл. 5 прил. II.

Высшая теплота сгорания сложных газовых смесей рассчи-

тывается по формуле

вв

QQr



(3.5)

1312

где

– высшая теплота сгорания i-го компонента, входящегоо

в состав газовой смеси,

кДж/м

. Определяется по таблицам спра-

вочной литературы или по табл. 5 прил. II.

Низшая и высшая теплота сгорания основных компонентов,

входящих в состав газовых смесей, приведена в табл. 5 прил. II.

В практических расчётах вычисление низшей

и высшей

теплоты сгорания природных газовых смесей,

кДж/м

, можно

производить по следующим выражениям:

HCH

р CО

нннНнСОнСНнСН

2426

CH CH CH

38 410 512

нСНн СН н СН н СН

38 410 512 24

CH CH

36 48

нСНнСН

36 48

;

QQrQrQrQrQr

Qr Q r Q r Qr

Qr Qr

  

  



н 24

26 38 410

410 512 24

36 48

0,01 (10 790 Н 12 640 СО 35 880 СН

64 300 СН 93 180 СН 123 500 СН

122 700 СН 156 600 СН 59 500 СН

88 400 СН 113 800 СН);

Q     

 



 

(3.6)

HCH

р CО

вввНвСОвСНвСН

2426

CH CH CH

38 410 512

вСНв СНв СНв СН

38 410 512 24

CH CH

36 48

вСНвСН

36 48

;

QQrQrQrQrQr

Qr Q r Q r Qr

Qr Qr

  

  



в 24

26 38 410

410 512 24

36 48

0,01 (12 750 Н 12 640 СО 39 800 СН

70 300 СН 101 200 СН 113 800 СН

132 900 СН 169 300 СН 36 000 СН

91 900 СН 121 400 СН),

Q     

  

 

 

(3.7)

где

Н , СО, СН и т. д. – процентное содержание компонентов,

входящих в газовую смесь;

НСОСН

, , , rrr ...

– объёмные доли компонентов, входящих в смесь,

м /м

;

HCH

CО

ввв

, , , Q Q Q ...

– высшая теплота сгорания компонентов, вхо-

дящих в состав газовой смеси,

кДж/м

;

HCH

CО

ннн

, , , Q Q Q ...

– низшая теплота сгорания компонентов, вхо-

дящих в состав газовой смеси,

кДж/м

Коэффициенты, стоящие перед процентным содержанием ком-

понентов, являются табличными значениями высшей и низшей

теплоты сгорания компонентов,

кДж/м

Кислород для сжигания газового топлива обычно подаётся

в составе воздуха.

Потребности в кислороде воздуха при сжигании сложных га-

зовых смесей определяются на основании теоретической потреб-

ности в кислороде отдельных компонентов, входящих в состав

смеси,

вг

м /м

тО

4,76 ,

VVr

§·

 

¨¸

©¹

(3.8)

где

r – объёмные доли i-х компонентов, входящих в состав газо-

вой смеси,

м /м

;

– теоретическая потребность i-го компонента в атомарномм

кислороде, необходимом для полного сгорания компонента соглас-

но его химической реакции горения,

O г

м /м

. Теоретическая по-

требность в кислороде основных компонентов, входящих в состав

природных газовых смесей, приведена в табл. 6 прил. II;

4,76 – объём воздуха, в котором содержится 1 м

кислорода,

в O

м /м

1514

Уравнение (3.8) для большинства природных газовых смесей

можно представить в развёрнутом виде:





НСН

сСО

тО НОСОСН

ОО

2224

СН СН СН СН

26 38 410 512

СН СН СН СН

ООО О

26 38 410 512

222 2

СН

СН СН 2

ОО

24 36

4,76 4,76

VVrVrVrVr

VrVrV r V r

VrVr .

§·

    

¨¸

©¹





В практических расчётах вычисление теоретической потреб-

ности в О

газовых смесей можно производить по формуле





т 2426

38 410 512 2 4

36 48 2

4,76

0,5 Н 0,5 СО 2 СН 3,5 СН

100

5 СН 6,5 СН 80 СН 3 СН

4,5 СН 6 СН О ,

 

      

  

(3.9)

где коэффициенты, стоящие перед компонентами газовой смеси, –

это теоретическая потребность в кислороде компонентов смеси,

вг

м /м

;

Н , СО, СН , ... – процентное содержание компонентов, входящих

в состав газовой смеси.

Теоретический объём влажного воздуха

вл

вг

м /м

, больше

теоретического объёма сухого воздуха

на величину объёма, за-

нимаемого содержащимися в нём водяными парами,

вг

м /м

вл с с

тт вт

0,00124 ,VV dV  

(3.10)

где

– теоретический объём сухого воздуха, необходимого для

полного сгорания 1 м

газовой смеси,

вг

м /м

;

d – влагосодержание атмосферного воздуха, г/кг..

Действительная потребность в воздухе

вл 33

двг

, м /мV , вследствие

несовершенства смешения горючего газа и окислителя в процессе

горения принимается несколько больше теоретической (на вели-

чину

вл вл

дт

,VV D (3.11)

где

– коэффициент избытка воздуха, который для практически

применяемых горелок должен соответствовать требованиям ГОСТ.

В реальных условиях при сжигании газа коэффициент

всегда

должен быть больше 1, так как в противном случае неминуемы

химическая неполнота сгорания и выброс вредных веществ в ат-

мосферу. Исключение составляют отдельные процессы, для про-

хождения которых необходимо создание в нагревательных каме-

рах печей нейтральной или малоокислительной среды.

Объёмы отдельных компонентов продуктов сгорания газовых

смесей могут быть определены по приведенным далее

формулам.

Объём содержащегося в продуктах сгорания диоксида угле-

рода,

СО г

м /м

, вычисляется по формуле



CO 2 4 2 4

0,01 CОСО СН 2 СН C Н

Vm.    

(3.12)

Объём содержащихся в продуктах сгорания водяных паров,

НО г

мм/

, определяется по формуле



НО 2424

гвт

0,01 Н 2 СН 2 СН CH

0,00124 α

ddV.

§·

     

¨¸¨¸

©¹



(3.13)

Объём содержащегося в продуктах сгорания азота,

N г

м /м

находится по формуле

1716

N т 2

0,79 0,01 NVV . 

(3.14)

Объём содержащегося в продуктах сгорания кислорода,

Ог

мм/

, определяется по формуле



O т

0,21 1 ,VV D

(3.15)

где

CO НО NO

22 22

, , , VVVV

– объёмы компонентов СО

, Н

О, N

, O

м /м

, содержащихся в продуктах сгорания;

Н , СО, СН ,... – процентное содержание отдельных компонентов,

входящих в состав газовой смеси;

вг

, dd – влагосодержание подаваемого на горение воздуха и газа,

г/кг;

– коэффициент избытка воздуха.

Полный объём влажных продуктов сгорания,

п.сг

мм/

, опре-

деляется по формуле

вл

п.с CO H O N O

22 22

VVVVV. 

(3.16)

3.2. Температура горения

Различают следующие температуры горения газов: темпера-

туру жаропроизводительности, калориметрическую, теоретичес-

кую, действительную.

Температура жаропроизводительности

Температура жаропроизводительности t

– это максималь-

ная температура продуктов полного сгорания газа, которая может

развиться при адиабатических условиях, т. е. без подвода и отвода

теплоты, с коэффициентом избытка воздуха

= 1,0, при темпера-

туре газа

и воздуха

, равной 0 °С.

ipi



(3.17)

где

ipi



– сумма произведений удельны х объёмов и теплоём-

костей компонентов продуктов сгорания.

В развёрнутом виде температуру жаропроизводительности

можно представить как

жжж

CO CO H O H O N N

2222 22

Vc Vc Vc



(3.18)

где

– низшая теплота сгорания газовой смеси в пересчёте

на рабочий состав топлива,

кДж/м

;

CO НО N

22 2

, , VVV

– объёмы компонентов СО

, Н

О, N

, содержащих-

ся в продуктах сгорания газа,

м /м

, вычисленных при

и тем-

пературе t

;

жжж

CO H O N

22 2

,, ccc

– удельная объёмная теплоёмкость при постоянномм

давлении компонентов СО

, Н

О, N

, кДж/м

град, при температу-

ре жаропроизводительности газовой смеси t

Температуру жаропроизводительность t

горючих газовых

смесей определяют методом последовательных приближений, так

как теплоёмкость газов непостоянна и увеличивается с повышени-

ем температуры. Зависимость теплоёмкостей компонентов от тем-

1918

пературы представлена в табл. 1 прил. II. Для определения темпе-

ратуры жаропроизводительности предварительно задаются её зна-

чением для природных газов (около 2000 °С). Далее определяют

их среднюю теплоёмкость и подсчитывают по формуле (3.18) тем-

пературу жаропроизводительности газа. Если в результате подсчё-

та она окажется ниже или выше принятой, то задаются другой тем-

пературой и расчёт

повторяют до тех пор, пока принятая темпера-

тура и расчётная не совпадут.

Температура жаропроизводительности распространённых

простых и сложных газов при их горении в сухом воздухе пред-

ставлена в табл. 8 прил. II. При сжигании газа в атмосферном воз-

духе, содержащем около 1 вес. % влаги, температура жаропроиз-

водительности снижается на 25

30 °С.

Температура калориметрическая

Калориметрическая температура t

определяется без учёта

диссоциации водяных паров и диоксида углерода, но с учётом фак-

тической температуры подаваемого газа и воздуха. Она отличает-

ся от температуры жаропроизводительности t

тем, что температу-

ра газа и воздуха, а также коэффициент избытка воздуха

прини-

маются по их действительным значениям.

нфиз

ipi





(3.19)

или в развёрнутом виде

нфиз

кккк

CO CO H O H O N N O O

2222 2222

Vc Vc VcVc





(3.20)

где

физ

– физическая теплота, вносимая в топочный объём с воз-

духом и газовым топливом,

кДж/м

;

CO НО NO

22 22

, , , VVVV

– объёмы компонентов СО

, Н

О, N

, О

, со-

держащихся в продуктах сгорания газа при действительном коэф-

фициенте избытка воздуха

> 1 и температуре t

м /м

;

кккк

CO H O N O

22 22

, , , cccc

– объёмная теплоёмкость при постоянном дав-

лении компонентов СО

, Н

О, N

, О

и температуре t

, кДж/м

град.

Природные и сжиженные углеводородные газы перед сжига-

нием из-за высокой теплоты сгорания обычно не нагревают,

и их объём по сравнению с объёмом воздуха, идущим на горение,

невелик, поэтому при определении калориметрической темпера-

туры теплосодержание газов можно не учитывать. При сжигании

газов с низкой теплотой сгорания (генераторные, доменные газы

и др

.) их теплосодержание (в особенности нагретых до сжигания)

оказывает весьма существенное влияние на калориметрическую

температуру.

Физическая теплота, вносимая в топочный объём,

кДж/м

определяется по формуле

гв

физ физ физ

,qqq  (3.21)

где

физ

– физическая теплота, вносимая в топочный объём с газо-

вым топливом,

кДж/м

;

физ

– физическая теплота, вносимая в топочный объём с возду-

хом,

кДж/м

физ г г

i' '

рi

qVct



(3.22)

где

– объёмные доли i-х компонентов, входящих в состав газо-

вой смеси. Определяются по составу газовой смеси,

м /м

;