能源講義習(xí)題

1、文檔編碼 : CK7F7S6K2A1 HV1E6S5C5C9 ZQ3I5T3T4Y7習(xí)題例1 某廠使用高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的混合煤氣,煤氣溫度為28 ,由化驗(yàn)室分析的煤氣成分為焦?fàn)t煤氣COC2H4O2H2CH4CON2高爐煤氣求兩種煤氣的發(fā)熱量和當(dāng)焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣按 解: 1 查附表 5 的 1 米 3 干煤氣吸取的水分重量 g= 把干煤氣換算成濕成分： 3:7 混合時(shí),混合煤氣的成分和發(fā)熱量； CO濕=1003110031 .1310% =103 . 99%=%20 . 124同理,其余如下表：焦?fàn)t煤氣高爐煤氣=%CO2 濕 =310 %=%103 . 91390%103 .9C2H4濕 =

2、290%2. 79%103. 9309%0.29 %O2濕 =409%0.39%103 .103 .2.89 %H2濕 =5790%55. 75%300%103 .9103 .90.58 %CH4濕 =2540%24. 45%609%103. 9103 .25. 22%CO 濕 =900%8.66%2620%103. 9103 .953. 92%N2濕 =130%1. 25%5600%103 .9103 .93.72 %38 . 6W=103 . 9=100%3.72 %386%103 . 9=100%2 運(yùn)算發(fā)熱量和成分焦?fàn)t煤氣：Q低= kcal/m3高爐煤氣：Q低= kcal/m3按焦比為

3、 3:7 混合時(shí),混合煤氣量為,CO 濕=濕=濕=濕=濕=濕=濕=混合煤氣的發(fā)熱量為 :6010 6 kcal/Q低= + =1875 kcal/m3例 2 某廠接受焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的混合煤氣,煤氣成分同 例 1 ；該爐子的熱負(fù)荷為試運(yùn)算1 每小時(shí)供應(yīng)給爐子多少立方米煤氣？2 為保證完全燃燒,如要求空氣消耗系數(shù) 3 廢氣量為多少？解：n=,每小時(shí)應(yīng)供應(yīng)多少立方米空氣？由前述例題,已知該煤氣的成分和發(fā)熱量,就：1 每小時(shí)應(yīng)供應(yīng)爐子的煤氣量為660 10 B= =3200 m 3/h18752 該煤氣燃燒的理論空氣需要量,按式 4-8 為：Lo= 20 . 5+ 18 . 75+2 +3 4 .

4、 76 m 3/m 32 2 100n=時(shí)的實(shí)際空氣消耗量Lo=nLo= m3/m 3就每小時(shí)供應(yīng)爐子的空氣量為L(zhǎng)= 3200=5952 m 3/h3 該煤氣的理論廢氣生成量,按（4-18 ）為1 79Lo=+3 +4 + + = m 3/m 3100 100n=時(shí) Vn=m 3/m 3 就實(shí)際廢氣生成量為V= 3200=8512 m 3/h例 3 已知某煙煤成分為C 燃=%；H 燃=%；O 燃=%；N 燃=%；S 燃=%；A 干=%；W 用=%；求：燃料發(fā)熱量；理論空氣需要量；燃燒產(chǎn)物生成量；成分；重度和燃料發(fā)熱溫度 空氣中水分可忽視不計(jì) 解：第一將題給的燃料成分換算成供用成分：C用A用7

5、. 7810037 . 780 .977 .75 %76 .32 %10085. 3210037 .5585 .320 .8945H用1004 . 560 . 89454 . 08 %O用4 . 07.089453 . 64 %N用.108.0 89451 . 61 %用 S4. 25.0 8945.3 80 %W用3 .0 %=%然后分別運(yùn)算個(gè)指標(biāo)如下：1 燃料發(fā)熱量按門捷列夫公式運(yùn)算Q高= + kcal/kgQ低=7410-6 3+ =7172 kcal/kg2 理論空氣需要量按式4-5aL= kcal/kg3 理論燃料產(chǎn)物生成量1 kg 燃料的燃燒產(chǎn)物中各成分的量為V CO276 . 3

6、222 .41 . 4312100V SO23 8.22 . 40 .03.722 .4.0 532100VH2O4 .0822 .43 . 0210018100V N21 . 6122 . 479886 . 2528100100干燃燒產(chǎn)物生成量V干 0VCO2VSO2VN21 .430 .036 .257 . 71 m3/kg濕（總）燃料產(chǎn)物生成量2O7 .710 . 58 .21 m3/kgV0V干VH04 理論燃燒產(chǎn)物的成分與重度成份: CO 2V CO21 . 43100 %17. 42%V 08. 21 SO 20 .03100 %0 .37 %8 .21H2O0 .5100 %6

7、.09 %8 . 21N 26 . 25100 %76 .12 %8. 21=100% 重度可按 4-21 式運(yùn)算 =4417 . 4664.03718.6 092876 . 2= kg/m322 .41005 燃料發(fā)熱溫度可用以下幾種方法運(yùn)算內(nèi)插值近似法每 m 3干燃燒產(chǎn)物的初始熱含量PQ 低7172932 kcal/m3V干 07.71P 值與表 6-1 資料符合；每 m 3濕產(chǎn)物的初始熱含量=2100 此時(shí)燃燒產(chǎn)物熱含量為 按附表 7iRQ 低7172875 kcal/m3V 08 . 21據(jù)資料估量煙煤的發(fā)熱溫度在2100 ,故先假設(shè) t i CO2 = .=i SO2 = .=i H

8、 2 O= .=i N 2 = .=I =（千卡 / 米3）因 i i0 按內(nèi)插值法式 5-7 得t熱=875846 .510021002164890 9.846 .5按近似方程運(yùn)算依據(jù)表 5-1 ,可得Vi A3i =t熱=2187可忽視不計(jì)；代入式5-6 ,即解該方程,可得t3熱 t2熱 t熱-7172=0按比熱近似法運(yùn)算如表 5-2 ,估量煙煤的燃料發(fā)熱溫度為2100 左右,就其燃燒產(chǎn)物的比熱為,故 t熱=7172=21848 . 210. 40例 4 某連續(xù)加熱爐接受重油作燃料,已知重油的成分為：C= %; H= %; O= %; N= %; S= %; A= %; W= %; 為了降

9、低重油的粘度,燃燒前將重油加熱至 90 ；燒嘴用空氣作霧化劑,空氣消耗系數(shù) n=,空氣不預(yù)熱,空氣中水蒸汽飽和溫度為 20 ,求該條件下的重油理論燃燒,溫度,并估量實(shí)際可能達(dá)到的爐溫 設(shè)爐溫系數(shù)為；假如將空氣預(yù)熱至 400 ,理論燃燒溫度將達(dá)到多高？解：1 先運(yùn)算重油燃燒時(shí)的空氣消耗量,燃燒產(chǎn)物生成和有關(guān)燃燒產(chǎn)物的成分；不估量空氣中的水分時(shí),理論空氣量為：L0=1.10 .21885 . 0811 . 30 .20 . 9.1= m3/kg4293100當(dāng)空氣溫度為20 時(shí),飽和蒸汽量為g=19g/m 3,就估量到空氣的水分,且n=時(shí)的實(shí)際空氣需要量為：Ln=+19= m3/kg燃燒產(chǎn)物生成量

10、V0=850 .211 .32 .00 .522 .47910 . 5= m3/kg123221828100100Vn=V0+L n-L 0=+ m3/kg燃燒產(chǎn)物中 CO2及 H2O的成分：V CO285 .022 . 41 .58 m3/kg12100VH2 O=11. 32.022 . 4100190 .0012412 . 91 .59 m3/kg218CO 2 =1 .58100 %11 .6 %13 . 581 . 59H2O =100 %11 . 7 %13 . 582 重油的發(fā)熱量；Q低 =81+246 kJ/kg3 重油預(yù)熱帶入的物理熱；重油的比熱在 90 下為： CR=+90

11、= kJ/kg就重油預(yù)熱帶入的物理熱為：Q燃 = 90=177 kJ/kg可見,這項(xiàng)熱量很小,所以簡(jiǎn)化運(yùn)算時(shí),可忽視不計(jì)； 4 空氣預(yù)熱帶入的物理熱；空氣不預(yù)熱時(shí)其物理熱可忽視不計(jì)；如將空氣預(yù)熱至Q空 =+19 400=6889 kJ/kg 5 空氣不預(yù)熱時(shí)的理論燃燒溫度和爐溫；400 ,就帶入的物理熱為：估量理論燃燒溫度在 1800 左右,取 C產(chǎn)=,C 空=,按式運(yùn)算,并在此忽視熱分解的熱量,就 t 理= 40340 177 1817 11 . 18 1 . 67 12 . 9 10 5. 1 . 51運(yùn)算溫度與假設(shè)相符,即取 爐溫可達(dá)到C產(chǎn)和 C空及假設(shè) Q分 =0 當(dāng)；在這種情形下,如

12、爐溫系數(shù)為,就實(shí)際 t爐=1817=1345 這一爐溫對(duì)于一般的鋼坯加熱爐是足夠的；即接受重油時(shí)空氣不預(yù)熱爐溫也可達(dá)到要求；6 空氣預(yù)熱到 400 時(shí)的理論燃燒溫度；估量此時(shí)理論燃燒溫度將達(dá)到2022 以上,為了運(yùn)算熱分解的影響, 先運(yùn)算不估量熱分解時(shí)的t 理,取 C產(chǎn)=,C 空=,得：t 理= 40340 6889 177 2126 11 . 18 .1 67 12 . 9 10 . 5 .1 51在不估量熱分解的條件下, 溫度為 2118 ,就估量熱分解時(shí)的溫度約為 2022 所以,可在 2022 下求熱分解的熱量；已知燃燒產(chǎn)物中CO 2和 H2O 的分壓分別為和,其分解度為：f CO 2

13、 = %和 fH2 O= %,就分解熱分別為： tQ分CO2=10-4=2342 kJ/kg1991 Q分H 2 O=1080010-4=686 kJ/kgQ分=2342+686=3028 kJ/kg理=403406889177302811 . 181 . 67 12 . 910 . 5 1 . 51可見,空氣預(yù)熱后,使理論燃燒溫度提高174 ,假如其他條件不變,爐溫也將隨之提高；假如爐溫不需要提高,就可削減每小時(shí)供入爐內(nèi)的燃料量；這樣預(yù)熱空氣便達(dá)到了節(jié)約燃料的目的；例 5 某敞焰無氧化加熱爐,接受焦?fàn)t煤氣加熱,空氣消耗系數(shù)為,已爐氣實(shí)際溫度把握在 1300 ；焦?fàn)t煤氣成分 %為:CO2=；H

14、2=；CO=；CH4；C2H4=；O2=；N2=；H2O=；試求爐內(nèi)的氣體成分和煙氣量 爐氣成分 CH4 和煙粒含量可忽視不計(jì) ；解 當(dāng)n=時(shí),為不完全燃燒；依據(jù)題意,爐內(nèi)煙氣的組成包括 CO2,H2O,CO,H2和 N2；L 0 ,該焦?fàn)t煤氣完全燃燒的理論氧氣需要量,按式4-7 為.2830 .3910 .9 m3/mO 21.877156 .5224 .8322100當(dāng) n=時(shí)實(shí)際供應(yīng)的氧量為nL 0 , O 2 0 . 5 0 . 9 0 . 45 m 3/ m 3）煙氣中的氮含量可直接由式 4-32b 求出VN 2 1100 . 26 3 . 76 0 . 45 1 . 7 m 3 /

15、 m 3）其余四個(gè)未知量 V CO 2； CO V；V H 2 O；V H 2 可依據(jù)式 4-29 b 、4-30 b 、4-31 b 和式 4-33列出四個(gè)方程式聯(lián)立求解；水煤氣反應(yīng)的平穩(wěn)常數(shù)由附表 式為+21V CO 22VCO2O100+2+21V HVH+ 1006 當(dāng)溫度為 1300 時(shí)為 K3=；列出一組方程+1 +1 + 1+= V CO21V CO2 O1VH2O2100222=V CO 2V H2/V COV H即V CO 2V CO=VH2V H2O=VCO 21VCO1 2VH2 O=O=2V CO 2V H2/V COV H2聯(lián)立求解 14 得V CO 2= m3/m

16、3 ；V CO= m3/m 3 ；VH2O= m3/m 3 ；VH2= m3/m 3煙氣煙量為V n =+= m 3/m 3煙氣成分為CO.010 100%= %；H2O0 .56 100%= %；. 75；2.3263 .26CO0 . 58 100%= %；H0 .58 100%= %；23 . 263.26N1 .7 100%= %23 . 26例 6 已知自然氣成分 %：CH4=；C2H4=；CO=；H2=；CO 2=；N2=水分忽視不計(jì) ；在不同燃燒條件下測(cè)得兩組煙氣%：1 CO.8 00； O 27 . 00；H0 . 55；CH 40；N 284 . 3522CO.010812

17、CO8 .05；O 20 . 70；H4.40；CH0.60；N 2224CO4. 50 ;試運(yùn)算： 1 該燃料的特點(diǎn)系數(shù)K,RO, 大,P；2 2 驗(yàn)證兩組煙氣分析值的精確性； 3 運(yùn)算兩種條件下的空氣消耗系數(shù)和化學(xué)不完全燃燒熱缺失；解：1 燃料的特點(diǎn)系數(shù)；依據(jù)燃料成分可運(yùn)算出：L 0 O 2 0 . 5 0 . 10 0 . 5 0 . 47 2 96 . 35 3 0 . 41 1 1 . 94 m 3/m 3100L 0 4 . 76 1 . 94 9 . 23 m 3/m 3V RO 2 0 . 21 96 . 35 2 0 . 41 0 . 1100 1 0 . 97 m 3/m

18、3V H 2O 0 . 47 2 96 . 35 2 .0 41100 1 .1 94 m 3/m 3V 0 干0 . 97 79 9 . 23 2 . 46 8 . 32 m 3/m 3100 100Q 低 126 . 4 0 . 10 108 0 . 47 358 96 . 35 591 0 . 41=34799 kg/m 3可得各特性系數(shù)為：K1 .942. 0100 %11. 7 %0 .97RO 2 大 0.978.322111 .70 . 7911 .7P347994183 kg/m38 .321 驗(yàn)證分析誤差；將各煙氣成分及 第一組煙氣成分為：值帶入氣體分析方程,1.0 79.8

19、 00.0 605.0 79.0 10.7 00.0 185.0 5521 . 3分析誤差為：21 . 321100 %1 . 41 %21 . 3其次組煙氣成分為：1.0 79.8 05.0 605.0 79.4 50.0 70.0 185.4 40.0 58.0 79.0 60分析誤差為：20 7.21100 %1 . 45 %20 7.由驗(yàn)證可以看出,兩組氣體分析的煙氣成分的誤差不大,可以認(rèn)為是在工程運(yùn)算答應(yīng)誤差范疇內(nèi),故可以作為進(jìn)一步運(yùn)算的原始數(shù)據(jù)；2 求空氣消耗系數(shù) n ；已知燃料的 K 值,可求出兩組煙氣成分所代表的 n 值為：n 1 .7 00 0 . 5 1.0 0 . 5 0

20、 . 55 2 0. 8 . 00 .0 10 1 . 41.2 0 8 . 00 0 . 10n 2 0 . 70 .0 5 4 . 50 0 5. .4 40 2 .0 6 .2 0 8 . 05 4 . 50 0 . 6 .02 0. 8 . 05 .4 05 .0 63 求化學(xué)不完全燃燒熱缺失；已知 RO 2 大 值、 P 值和煙氣成分,可直接按式 6-35 分別求出兩種情形的不完全燃燒熱缺失為：q化,111 . 71260. 101080 .55100 %2 .5 %26 . 7 %41838 . 000 . 10q 化,211 .71264 . 501084 .403580 .60100 %41838 .054. 500 .60由以上運(yùn)算可以看出,第一種情形下,n 值雖然很大,但仍有不完全燃燒,這說明混合仍不充分；不過該種情形下的不完全燃燒缺失不大,q化僅 %；在其次種情形下,n0 .81,既少供應(yīng)了 19 %的空氣,但卻造成了