燃氣燃燒課程設(shè)計

1、燃氣燃燒課程設(shè)計 題 目： 燃氣燃燒課程設(shè)計 學(xué) 院： 建筑工程學(xué)院 專 業(yè)： 建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程 姓 名： 張冷 學(xué) 號： 20130130370 指導(dǎo)教師： 王 偉 2016年 12 月 26 日目 錄1設(shè)計概述12設(shè)計依據(jù)12.1原始數(shù)據(jù)12.2燃氣基本參數(shù)的計算12.2.1熱值的計算12.2.2燃氣密度計算22.2.3燃氣相對密度計算22.2.4理論空氣需要量的計算22.3頭部計算32.3.1計算火孔總面積32.3.2計算火孔數(shù)目32.3.3計算火孔間距42.3.4計算火孔深度42.3.5計算頭部截面42.3.6計算頭部截面直徑42.3.7計算火孔阻力系數(shù)52.3.8計算頭部能量損

2、失系數(shù)52.4引射器計算52.4.1計算引射器系數(shù)52.4.2計算引射器形式52.4.3計算燃氣流量62.4.4計算噴嘴直徑62.4.5計算噴嘴截面積62.4.6計算最佳燃燒器參數(shù)62.4.7計算A值72.4.8計算X值72.4.9計算引射器喉部面積72.4.10計算引射器喉部直徑82.4.11引射器其他尺寸計算方式如附圖1：82.5火焰高度計算82.5.1火焰內(nèi)錐高度82.5.2火焰外錐高度82.6火孔排列92.6.1確定火孔個數(shù)92.6.2火孔分布直徑的計算93設(shè)計方案計算93.1已知計算參數(shù)93.2詳細計算步驟103.2.1頭部計算103.2.2引射器計算113.2.3火焰高度計算及加熱

3、對象的設(shè)置高度12總結(jié)12參考文獻131設(shè)計概述 通過“燃氣燃燒與燃燒裝置”本門課程的教學(xué)，可培養(yǎng)學(xué)生從事燃氣燃燒設(shè)備的設(shè)計、研究、應(yīng)用管理等方面的能力。該課程設(shè)計是西塔品牌燃氣灶具的設(shè)計與計算，本人設(shè)計的為天然氣4T3。2設(shè)計依據(jù)2.1原始數(shù)據(jù)（1）天然氣的額定工作壓力為2000Pa（2）一次空氣系數(shù)=0.6（3）燃氣溫度為15（4）設(shè)計熱負荷4.2Kw（5）天然氣4T3的相關(guān)參數(shù)表2-1 天然氣4T3的相關(guān)參數(shù)類別體積分數(shù)(%)相對密度熱值/(MJ/m3)華白數(shù)/(MJ/m3)燃燒勢cp理論干煙氣中CO2體積分數(shù)(%)H1HhW1Wh4T3CH4=38空氣=620.83112.9314.3

4、614.1915.7524.011.742.2燃氣基本參數(shù)的計算2.2.1熱值的計算根據(jù)混合法則按下式進行計算：H = H 1 r1 + H 2 r2 + + H n rn (2-1) 式中 H 燃氣（混合氣體）的低熱值（ kJ / Nm3 ）；H 1 , H 2 , H n 燃氣中各可燃組分的低熱值（ kJ / Nm3 ）， 查表可得；r1 , r2 , rn 燃氣中各可燃組分的容積分數(shù)，（原始數(shù)據(jù)）；2.2.2燃氣密度計算根據(jù)混合法則按下式進行計算： g = 1r1 + 2r2 + + n rn (2-2) 式中 g 燃氣（混合氣體）的密度 (kg / Nm 3 ) ；1 , 2 , 3

5、燃氣中各組分的密度 (kg / Nm 3 ) ，查表可得；r1 , r2 , rn 燃氣中各可燃組分的容積分數(shù)，（原始數(shù)據(jù)）；2.2.3燃氣相對密度計算 （2-3）式中 s 燃氣的相對密度，無綱量；g 燃氣（混合氣體）的密度 (kg / Nm 3 ) 。2.2.4理論空氣需要量的計算當(dāng)燃氣組分已知，可按下式計算燃氣燃燒所需理論空氣量：0.5 H 2 + 0.5CO + ( m + 4/n)Cm H n + 1.5H 2 S O2 （2-4）式中V0 理論空氣需要量 ( Nm 3干空氣 / Nm 3 干燃氣) ；H2 , CO, Cm H n , H 2 S 燃氣中各種可燃組分的容積分數(shù)；O2

6、燃氣中氧的容積成分；對于烷烴類燃氣（天然氣，石油伴生氣，液化石油氣）可采用 (2-5) （2-6） 式中 -燃氣（混合氣體）的低熱值和高熱值（kj/kg）2.3頭部計算2.3.1計算火孔總面積 （2-7）式中 F p 火孔總面積 (mm 2 ) ； Q 設(shè)計熱負荷 (Kw) ； q p 額定火孔強度 Kw / mm 2 。2.3.2計算火孔數(shù)目 （2-8）式中 n 火孔數(shù)目（個）F p 火孔總面積 (mm 2 ) ；d p 單個火孔的直徑； 圓周率，取3.14 。2.3.3計算火孔間距 s = 2.5d p （2-9）式中 s火孔間距(mm)；d p單個火孔的直徑。2.3.4計算火孔深度 h=

7、2.3dp （2-10）式中 h火孔深度(mm)d p 單個火孔的直徑。2.3.5計算頭部截面Fh = 2 F p （2-11）式中 Fh 頭部截面積 (mm 2 ) ；F p 火孔總面積 (mm 2 ) 。2.3.6計算頭部截面直徑 （2-12）式中 Dh 頭部截面直徑 (mm) ；F p 火孔總面積 (mm 2 ) 。2.3.7計算火孔阻力系數(shù) （2-13）式中 p 火孔阻力系數(shù)；µ p 火孔流量系數(shù)。2.3.8計算頭部能量損失系數(shù) （2-14）式中 K1頭部能量損失系數(shù)，無量綱； p火孔阻力系數(shù)；t 混合氣體在火孔出口的溫度。2.4引射器計算2.4.1計算引射器系數(shù) （2-15

8、）式中 u 引射系數(shù)，無量綱；一次空氣系數(shù)，無量綱；s 燃氣的相對密度，無綱量。2.4.2計算引射器形式本設(shè)計采用 型引射器，可使引射器的尺寸最小，其能量損失系數(shù)K=3。2.4.3計算燃氣流量 （2-16）式中 Lg燃氣的流量(Nm3 /h)；Q設(shè)計熱負荷(Kw)；Hl混合氣體的低熱值(kJ / Nm3 )。2.4.4計算噴嘴直徑 （2-17）式中 d 噴嘴直徑(mm)；Lg燃氣的流量(Nm3 /h)；s 燃氣的相對密度，無綱量。H 燃氣的額定工作壓力(Pa )。2.4.5計算噴嘴截面積 （2-18）式中 Fj噴嘴截面積(mm2 )d 噴嘴直徑(mm)；2.4.6計算最佳燃燒器參數(shù) （2-19

9、）式中 Flop燃燒器參數(shù)，無量綱；K 引射器能量損失系數(shù)，無量綱；K1 頭部能量損失系數(shù)，無量綱。2.4.7計算A值 （2-20）式中 A 設(shè)定量，K 引射器能量損失系數(shù)，無量綱；u 引射系數(shù)，無量綱；s 燃氣的相對密度，無綱量；Fp火孔總面積(mm2 )；Flop燃燒器參數(shù)，無量綱。2.4.8計算X值 （2-21）式中 X設(shè)定量；A設(shè)定量。2.4.9計算引射器喉部面積 （2-22）式中 Ft引射器喉部面積(mm2 )；X設(shè)定量；Flop燃燒器參數(shù)，無量綱；Fp火孔總面積 (mm2 )。2.4.10計算引射器喉部直徑 （2-23）式中 d 引射器喉部直徑(mm)；Ft引射器喉部面積(mm2

10、)； 圓周率，取3.1415 。2.4.11引射器其他尺寸計算方式如附圖1：2.5火焰高度計算2.5.1火焰內(nèi)錐高度 （2-24）式中 hic火焰內(nèi)錐高度(mm)；K 與燃氣性質(zhì)及一次空氣系數(shù)有關(guān)的系數(shù)；fp單個火孔的面積(mm2 )；qp火孔熱強度(Kw /mm2 )，已知2.5.2火焰外錐高度 （2-25）式中 hout火焰外錐高度(mm)；n 火孔排數(shù)；n1表示燃氣性質(zhì)對外錐高度影響的系數(shù)；fp單個火孔的面積(mm2 )；qp火孔熱強度(Kw /mm2 )，已知。dp單個火孔的直徑，已知。2.6火孔排列2.6.1確定火孔個數(shù)根據(jù)計算出的火孔總個數(shù)，確定每排火孔的個數(shù)，合理分配布置。2.6

11、.2火孔分布直徑的計算 （2-26）式中 Di第i 排火孔的分布直徑（mm）；ni 第i 排火孔的個數(shù)； 圓周率，本設(shè)計取3.14。3設(shè)計方案計算3.1已知計算參數(shù)已知燃燒器的熱負荷為Q=4.2Kw，氣源為天然氣H1=12930KJ/m3，=0.553kg/m3。一次空氣系數(shù)=0.6，過?？諝庀禂?shù)=1.8，二次空氣流速取0.5m/s，火孔出口溫度為100，火孔內(nèi)平均溫度為330K，火孔出口溫度為373K，火孔熱強度qp=9.5W/mm2。3.2詳細計算步驟3.2.1頭部計算（1）計算火孔總面積Fp取火孔熱強度qp=9.5W/mm2 則火孔的總面積=mm2=442mm2（2）確定火孔尺寸及數(shù)目n

12、，選擇圓火孔直徑dp=3.0mm，所以火孔數(shù)目=57個，采用凸緣鑄鐵頭部，孔深為2倍的火孔直徑為6.0mm?；鹂组g距離為直徑的2倍為6mm。（3）火孔排列，火孔布置兩排，內(nèi)圈占30%，外圈占70%。（4）燃燒器頭部截面積，進入頭部的氣流分為兩路，每一路流通截面積所涉及的火孔面積為總面積的1/2。根據(jù)Fh = 2 F p，燃燒器頭部流通截面積至少為其后火孔總面積的2倍，所以頭部截面積為mm2=442mm2（5）計算理論空氣量 =3.077m3（6）二次空氣面積按計算內(nèi)排孔所需二次空氣口面積。內(nèi)排孔的熱負荷約為總熱負荷的30%，為4.2×30%=1.26Kw，過?？諝庀禂?shù)取1.8，二次空

13、氣流速為0.5m/s，則內(nèi)排孔所需二次空氣口面積=686.6mm2（7）計算頭部能量損失系數(shù)K1選取火孔流量系數(shù)p=0.8，火孔阻力系數(shù)=0.56，混合氣體在火孔出口的溫度Tp=373K。3.2.2引射器計算（1）一次空氣系數(shù)，按式計算引射器系數(shù)，=6.2（2）選取引射器形式，本設(shè)計采用 型引射器，可使引射器的尺寸最小，其能量損失系數(shù)K=3。（3）計算噴嘴直徑 燃氣流量為 =0.38mm 相應(yīng)噴嘴截面積：0.12mm2（4）計算最佳燃燒器參數(shù) =（5）計算A值 A1，說明燃氣壓力有富余，計算工況為非最佳工況（6）計算X值 =（7）計算引射器喉部面積=0.22×1.16×44

14、2=112.8mm2=mm取喉部直徑dt=14mm（8）引射器其他尺寸圖如圖附錄13.2.3火焰高度計算及加熱對象的設(shè)置高度（1）火焰內(nèi)錐高度 =0.6，可查得天然氣K=0.15，按式（2-22）計算=0.86×0.15×7.07×9.5×103=8700mm（2）火焰外錐高度 取火孔6mm，查得s=1.04，火孔排數(shù)n=2，按式（2-23）計算=0.86×2×1.2×（3）加熱對象的設(shè)置高度 設(shè)內(nèi)圈火孔和外圈火孔軸線與燃燒器平面夾角為60°，為了不影響火焰燃燒，火孔出口與加熱對象的垂直高度h應(yīng)為 h=80mm&#

15、215;sin60°=69.3mm如果允許有一定的不完全燃燒，則為了增強傳熱，提高熱效率，加熱對象的設(shè)置高度可以適度降低，但不能接觸內(nèi)焰，且須通過實驗確定CO排放量不超標。總結(jié)通過這一周的課程設(shè)計。我想這對于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會有很大的幫助。在這次設(shè)計中遇到了很多實際性的問題，在實際設(shè)計中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的過程當(dāng)中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對于教材管理系統(tǒng)，其程序是比較簡單的，主要是解決程序設(shè)計中的問題，而程序設(shè)計是一個很靈活的東

16、西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設(shè)計的靈魂所在。因此在整個設(shè)計過程中大部分時間是用在程序上面的。很多子程序是可以借鑒書本上的，但怎樣銜接各個子程序才是關(guān)鍵的問題所在，這需要對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)很熟悉。因此可以說系統(tǒng)的設(shè)計是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。通過這次課程設(shè)計我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。其次，這次課程設(shè)計讓我充分認識到團隊合作的重要性，只有分工協(xié)作才能保證整個項目的有條不絮。另外在課程設(shè)計的過程中，當(dāng)我們碰

17、到不明白的問題時，指導(dǎo)老師總是耐心的講解，給我們的設(shè)計以極大的幫助，使我們獲益匪淺。因此非常感謝老師的教導(dǎo)。通過這次設(shè)計，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。我覺得作為一名軟件工程專業(yè)的學(xué)生，這次課程設(shè)計是很有意義的。更重要的是如何把自己平時所學(xué)的東西應(yīng)用到實際中。雖然自己對于這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這一個多禮拜的“學(xué)習(xí)”，在小組同學(xué)的幫助和講解下，漸漸對這門課逐漸產(chǎn)生了些許的興趣，自己開始主動學(xué)習(xí)并逐步從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。實踐是檢驗真理的唯一標準，平時我們接觸到的都是書本上的理論知識，應(yīng)付考試還可以，無形之中我們自己也養(yǎng)成了一種自大的心態(tài)。但是，課程設(shè)計卻給我們了一個很好認清自