三章燃烧过程的热工计算.pptVIP

第三章　燃烧过程的热工计算 概述 燃烧过程热力计算是燃烧装置及整个热力系统的设计与运行都是不可缺少的。 燃烧是燃料中可燃物质与空气中氧气进行迅速、发光、发热的氧化反应，燃烧过程的计算基于这些化学反应过程中质量平衡与热量平衡。 燃料的燃烧过程有在“完全燃烧”与“不完全燃烧”两种状况。 燃烧过程计算中视燃烧产物、空气、水蒸气为理想气体。 §3－1 燃料燃烧所需的空气量 理论空气量 §3－1 燃料燃烧所需的空气量 实际空气供给量与空气消耗系数 §3－1 燃料燃烧所需的空气量 空气消耗系数的选择 §3－2 完全燃烧产物 固体与液体燃料的产物生成量 气体燃料的燃烧产物生成量 燃烧产物成分百分比 燃烧产物密度 固体与液体燃料的产物生成量 固体与液体燃料的产物生成量 气体燃料的产物生成量 燃烧产物成分百分比 燃烧产物密度 §3－3 不完全燃烧 §3－3 不完全燃烧 气体分析方程 气体分析方程 燃料中碳和硫不完全燃烧所需的氧气 气体分析方程 每kg燃料不完全燃烧时烟气中氮气容积为 气体分析方程 因此燃烧产物的体积可表示为 完全燃烧方程及其应用 完全燃烧时，CO’＝0，则气体分析方程为： §3－4　空气消耗系数及运行时风量的调整 烟气成分与?值之间的关系 思考题 已知航空煤油的分子式为C8H16，求其理论空气量。某燃烧装置燃用这种煤油，其流量为2kg/s，若余气系数为2.5，问空气的流量为多少？燃气的流量又为多少？ 思考题解答 §3－5　燃烧温度计算 燃烧过程中输入燃烧装置的能量 §3－5　燃烧温度计算 输入燃烧装置的总能量消耗于以下诸方面： §3－5　燃烧温度计算 §3－5　燃烧温度计算 一、无热离解时理论温度的计算 二、有离解时理论燃烧温度的计算 2、燃烧产物发生变化 三、理论燃烧温度的近似计算 焓温图 四、影响理论燃烧温度的因素 燃料性质 空气消耗系数 燃料与空气的预热温度 空气中的氧气含量 燃料性质 燃料热值越高，燃烧温度也越高 空气消耗系数 空气消耗系数接近于1时，理论燃烧温度最高 空气与燃料的预热温度 氧气的含量 五、实际燃烧温度 实际燃烧温度比理论燃烧温度低 热离解损失是由化学反应规律决定的，其值主要受温度的影响；温度低于1800°C时可忽略热离解损失。 输入燃烧装置的总能量＝燃烧装置总消耗能量 热平衡条件： 无离解时理论燃烧温度： 　　理想条件下，认为燃烧过程进行得很完善，没有不完全燃烧损失，也认为燃烧装置的结构很完善，不存在对外散热损失。 　　在温度不高的条件下，离解热损失较小，可以忽略 理论燃烧温度： CPP　如何计算？ 加权平均： 用试凑法确定无离解时理论燃烧温度： 计算：　　　　　，VP， 选T1，计算各成分CP、 CPP、VPCPPT1 VPCPPT1 Tm=T1 是 否 有离解时的理论燃烧温度： ? ? ? 有离解时，燃烧产物的体积增大 3、燃烧产物平均比热减小 　　三原子气体减少，二原子气体增加 无离解时燃烧产物： CO2、H2O、N2和O2 有离解时燃烧产物： CO2、H2O、N2、O2、CO和H2 1、必须计算离解热损失Qli 有离解时的特点： 有离解时理论燃烧温度的计算 1、认为VpCpp不受热离解的影响 　　热离解一方面导致燃烧产物的体积增大，另一方面却引起燃烧产物的比热减小，因此可以近似地采用无热离解时的VpCpp 　　当空气消耗系数大于1时，无离解情况下燃烧产物VpCpp 的值可按下式计算 　　燃料产物的热离解程度受温度的控制。换句话说，燃烧产物生成量和成分都是温度的函数。燃烧产物的比热与温度和成分有关，但最终也是温度的函数。这些复杂的变化关系，将使理论燃烧温度的计算变得更加繁杂，一般应求助于电子计算机进行计算。但对锅炉和其它类型工业炉进行热工计算时，可采用简化处理 有离解时理论燃烧温度的计算 2、按“离解度”计算离解热损失 H2O的离解热损失： 每Nm3CO与CO2的化学能之差 每Nm3H2与H2O的化学能之差 CO2的离解热损失： 有离解时理论燃烧温度的计算 2、按“离解度”计算离解热损失 每Nm3燃料的离解热损失： 离解度： ? ? 　　离解度与温度及离解成分的分压力有关，温度越高，离解度越大，分压力越大，离解越小。 　　纵坐标的热焓值由下式求解： 　　考虑过量空气百分数对产物比热的影响： 工程计算时往往近似计算理论燃烧温度，常用的方法是焓温图 当热值较高时，温度上升速率减小，这是因为在通常情况下，燃烧产物的生成量随热值的增加而增多 空气消耗系数越大，燃烧产物生成量越多，单位体积的燃烧产物所占的热焓也就越少，燃烧温度越低。 空气消耗系数过小，燃烧不完全热损失增加，燃烧温度降低。 对空气预热 1、有利于提高燃烧速率，减小不完全燃烧热损失及散热损失 2、增加输入到燃烧装置内的能量