Файл: Курсовая работа по дисциплине Теплотехника Студент гр. Гр2011 М. Н. Осокин.docx
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 336
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
q4, % от механической неполноты сгорания топлива скла-дываются из трех составляющих: потерь теплоты топлива со шлаком, потерь теплоты с провалом топлива под колосниковую решетку и потерь теплоты с частичками топлива, уносимыми уходящими газами, и также принимаются в зависимости от вида топлива и типа топки согласно таблиц А.7, А.8 приложений
1.7 Потери теплоты q5, %в окружающую среду
Потери теплоты q5, %в окружающую среду зависят от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и тепловой изоляции.
В данном случае
По полученным данным можно начертить схему рассчитанного теплового баланса (рисунок 1.1).
Q1 =
кДж/кг
q1 = 73,72 %
Q2 =
кДж/кг
q2 = 8,12 %
Q3 =
кДж/кг
Q4 = 0 кДж/кг
q3 = 0,5 %
q4 = 0 %
Q5 =
кДж/кг
q5 = 17,66 %
Рисунок 1.1 – Схема теплового баланса парогенераторной установки
Вывод
Самая большая в %-м соотношении в нашем задании стала теплота, полезно использованная в котолоагрегате, т. е. расходуемая на получение пара
q1 = 73,72 % (соответствует диапазону 60-90 %). За 100 % мы принимаем располагаемое количество тепла, вносимое в топку. Далее рассчитали по формулам потерю теплоты q2 = 8,12 % с уходящими газами и определили потерю теплоты q5 = 17,66 % в окружающую среду, которая зависит от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и тепловой изоляции, т. е. путем вычитания из полезно использованной теплоты всех остальных. Получили и изобразили графически схему теплового баланса парогенераторной установки.
3. Назовите основные виды топлив и опишите основные характеристики твердого, жидкого и газообразного топлива.
Топливо - горючие вещества, используемые для получения тепла. В широком смысле, под топливом понимают, один из видов потенциальной энергии (энергоноситель).
Различают: естественное топливо (непосредственно существующее в природе) – древесина, уголь, торф, природный газ, и искусственное (являющееся продуктом переработки естественного топлива) – древесный уголь, мазут, искусственные газы. В зависимости от величины теплоты сгорания различают: высокосортное топливо (с высокой теплотой сгорания) и низкосортное топливо.
Основные виды топлива: твердое, жидкое и газообразное топливо. В зависимости от вида используемого топлива различают: газовые котлы, жидкотопливные котлы, твердотопливные котлы, электрические котлы и комбинированные котлы.
1)Основные характеристики твердого топлива.
Ископаемые твердые топлива (за исключением сланцев) являются продуктами разложения органической массы растений. Твердые топлива можно разделить:
Торф - самое молодое. Представляет собой плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Выход летучих до 70 %. Высокая влажность 40 – 50 %. Низкая теплота сгорания 8,38 – 10,48 МДж/кг.
Бурые угли. Плотность 500 – 1300 кг/м3. Низшая теплота сгорания на рабочую массу 10,0 – 17,0 МДж/кг. Выход летучих 40 – 50 %. Влажность 30 – 58 %.
Каменные угли. Плотность 1150 – 1500 кг/м3. Обладают повышенной прочностью и меньшей пористостью, чем бурые. Высшая теплота сгорания во влажном беззольном состоянии более 24,0 МДж/кг. Выход летучих более 9 %.
Антрацит. Плотность 1400 – 1700 кг/м
3. Наиболее старый из всех. Выход летучих на менее 9 %. Низшая теплота сгорания на рабочую массу 23,0 – 27,0 МДж/кг.
Древесина. Является возобновляемым твердым топливом. Доля ее в энергобалансе мира сейчас чрезвычайно невелика.
Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода - С, водорода - Н, серы - S) и негорючих (азота - N и кислорода - О) элементов и балласта (золы - А, влаги - W).
Свойства топлива как горючего материала определяются составом его в сухом беззольном состоянии (обозначается индексом «daf»). В него включаются элементы, составляющие органическую массу топлива, и колчеданная сера, сгорающая вместе с органической массой.
Cdaf + Hdaf + Odaf + Ndaf + Sс daf =100%,
где Sc - суммарное содержание горючей серы, %.
Горючими в органическом топливе являются: углерод, водород и сера.
С увеличением возраста топлива:
- содержание углерода увеличивается (от 40 у древесины до 93 % у антрацита);
- содержание водорода - слегка уменьшается (от 6 до 2 %);
- содержание кислорода уменьшается (от 42 до 2 %).
При полном сгорании углерода образуется относительно безвредный диоксид углерода СО2.
При сгорании серы образуется токсичный сернистый ангидрид SO2 и (в небольших количествах) еще более токсичный серный ангидрид SO3. Выброс их с продуктами сгорания вызывает загрязнение воздушного бассейна.
При сгорании азотсодержащих соединений в высокотемпературных топках образуются сильнотоксичные оксид NO и диоксид NO2 (при температуре свыше 1200 °С они образуются также и из атмосферного азота).
Топливо в том виде, в котором оно сжигается в технических устройствах, характеризуется его рабочим состоянием (индекс r). В его состав входят зола А и влага W, составляющие балласт топлива:
Cr + Hr+ Or + Nr+ S r+Ar+Wr=100%.
Влажность топлива определяется по ГОСТ высушиванием навески при 105—110 °С. Максимальная влажность в рабочем состоянии доходит до 50 % и более и определяет экономическую целесообразность использования данного горючего материала и возможность его сжигания.
Состав топлива в сухом состоянии:
Cd + Hd + Od + Nd + Sd+Ad =100%.
Зола включает в себя минеральные примеси, занесенные водой и ветром в период образования пластов топлива, и просто частицы породы, захватываемые вместе с ним при добыче. В соответствии с существующими санитарными нормами образующуюся при сгорании топлива золу необходимо улавливать.
Процентное содержание: Sс daf до 9 %; Cdaf до 93 %; Ndaf - 1 – 2 %; Wr до 50 %; Ad – 50 % и более.
При нагревании твердого топлива без доступа воздуха его органическая масса разлагается, в результате чего образуются газы, водяные и смоляные пары и углеродсодержащий остаток. Суммарное количество выделяющихся летучих веществ увеличивается с ростом температуры и времени выдержки. Этот процесс в основном заканчивается при 700—800 °С. По ГОСТ выход летучих Vdaf в процентах на сухое беззольное состояние определяется путем прокаливания 1 г топлива в закрытом тигле при 850±10 °С в течение 7 мин. Выход летучих является важнейшей характеристикой топлива и уменьшается по мере увеличения его возраста. Чем больше выход летучих, т. е. чем больше сухой беззольной массы превращается при нагревании в горючий газ, тем проще зажечь это топливо и легче поддерживать устойчивое горение. Органическая часть древесины и горючих сланцев при нагревании без доступа воздуха почти целиком переходит в летучие вещества (Vdaf = 85 - 90 %), в то время как у антрацитов Vdaf =3 - 4 %. Именно большой выход летучих определяет хорошую горючесть древесины.
К характеристикам твердого топлива также относят свойства кокса и теплоту сгорания.
2) Основные характеристики жидкого топлива
Практически все жидкие топлива пока получают путем переработки нефти. Сырую нефть нагревают до 300—370 °С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре:
Мазут. Мазутная фракция может подвергаться дальнейшей переработке на светлые нефтепродукты путем крекинга, т.е. расщепления тяжелых молекул на более легкие. Мазут, как и моторные топлива, представляет собой сложную смесь углеводородов (Сr = 84 – 86 %) и водород (Нr =10 – 12 %).
Мазуты, получаемые из нефти ряда месторождений, могут содержать много серы (до 4,3 %), что резко усложняет защиту оборудования и окружающей среды при их сжигании.
Зольность мазута не должна превышать 0,14 %, а содержание воды должно быть не более 1,5 %.
Нефтяные мазуты в зависимости от области применения подразделяют на флотский мазут (Ф5, Ф12), котельное и печное топливо (топочный М40, М100). Последние подразделяются, согласно ГОСТ, на малосернистые (
),сернистые (
) ивысокосернистые (
).
К характеристикам мазута также относят теплоту сгорания.
Основными моторными топливами являются бензины и дизельные топлива, получаемые путем переработки нефти и представляющие собой смеси различных углеводородов. Используются также сжатые и сжиженные газы; синтетические топлива, получаемые пере работкой угля, сланцев, битуминозных песков; спирты; эфиры (являющиеся изомерами спиртов).
Бензины. Автомобильные бензины представляют собой смеси углеводородов, выкипающих в диапазоне температур 35...205°С. В России вырабатываются бензины марок А-76, АИ-93 (АИ-92), АИ-95, по ГОСТ 2084-77 а также бензины с улучшенными экологическими свойствами (НОРСИ АИ-80, |НОРСИ АИ-92, НОРСИ АИ-95).С 1.01.1999 г. в РФ введен новый ГОСТР 51105 на автомобильные бензины неэтилированных марок: нормаль-80; регуляр-91; премиум-95; супер-98. В 1998г. доля неэтилированных бетаинов составила 81% общего выпуска. В последние годы в ряде стран начато производство экологически чистых модифицированных бензинов с обязательным добавлением кислородсодержащих компонентов. Цифры в марке бензина показывают октановое число (ОЧ), которое характеризует детонационную стойкость бензинов. Наименьшей детонационной стойкостью обладают парафины, наибольшей - ароматические углеводороды. С увеличением количества атомов углеводорода в молекуле ОЧ уменьшается.
Испаряемость бензинов определяется в основном кривой фракционной разгонки (фракционным составом) и давлением насыщенных паров.
Важными эксплуатационными свойствами бензинов являются также прокачиваемоетъ, склонность к образованию отложений, коррозионная активность и др.
Дизельные топлива. Топлива для дизелей вырабатывают в основном из гидроочищенных фракций прямой перегонки нефти. Дизельные топлива включают следующие группы углеводородов (%): нормальные парафиновые - 5...30, изопарафиновые -18.. .46, нафтеновые - 23.. .60, ароматические - 14...35.
В России вырабатывают три сорта дизельного топлива: "л" (летнее) - для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0°С и выше, "з" (зимнее) - для эксплуатации при температуре - 20°С и выше, "а" (арктическое) - для температуры окружающего воздуха -50°С и выше.
1.7 Потери теплоты q5, %в окружающую среду
Потери теплоты q5, %в окружающую среду зависят от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и тепловой изоляции.
В данном случае
По полученным данным можно начертить схему рассчитанного теплового баланса (рисунок 1.1).
Q1 =
кДж/кгq1 = 73,72 %
Q2 =
кДж/кгq2 = 8,12 %
Q3 =
кДж/кгQ4 = 0 кДж/кг
q3 = 0,5 %
q4 = 0 %
Q5 =
кДж/кгq5 = 17,66 %
Рисунок 1.1 – Схема теплового баланса парогенераторной установкиВывод
Самая большая в %-м соотношении в нашем задании стала теплота, полезно использованная в котолоагрегате, т. е. расходуемая на получение пара
q1 = 73,72 % (соответствует диапазону 60-90 %). За 100 % мы принимаем располагаемое количество тепла, вносимое в топку. Далее рассчитали по формулам потерю теплоты q2 = 8,12 % с уходящими газами и определили потерю теплоты q5 = 17,66 % в окружающую среду, которая зависит от размеров поверхности котлоагрегата, качества обмуровки и тепловой изоляции, т. е. путем вычитания из полезно использованной теплоты всех остальных. Получили и изобразили графически схему теплового баланса парогенераторной установки.
3. Назовите основные виды топлив и опишите основные характеристики твердого, жидкого и газообразного топлива.
Топливо - горючие вещества, используемые для получения тепла. В широком смысле, под топливом понимают, один из видов потенциальной энергии (энергоноситель).
Различают: естественное топливо (непосредственно существующее в природе) – древесина, уголь, торф, природный газ, и искусственное (являющееся продуктом переработки естественного топлива) – древесный уголь, мазут, искусственные газы. В зависимости от величины теплоты сгорания различают: высокосортное топливо (с высокой теплотой сгорания) и низкосортное топливо.
Основные виды топлива: твердое, жидкое и газообразное топливо. В зависимости от вида используемого топлива различают: газовые котлы, жидкотопливные котлы, твердотопливные котлы, электрические котлы и комбинированные котлы.
1)Основные характеристики твердого топлива.
Ископаемые твердые топлива (за исключением сланцев) являются продуктами разложения органической массы растений. Твердые топлива можно разделить:
Торф - самое молодое. Представляет собой плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Выход летучих до 70 %. Высокая влажность 40 – 50 %. Низкая теплота сгорания 8,38 – 10,48 МДж/кг.
Бурые угли. Плотность 500 – 1300 кг/м3. Низшая теплота сгорания на рабочую массу 10,0 – 17,0 МДж/кг. Выход летучих 40 – 50 %. Влажность 30 – 58 %.
Каменные угли. Плотность 1150 – 1500 кг/м3. Обладают повышенной прочностью и меньшей пористостью, чем бурые. Высшая теплота сгорания во влажном беззольном состоянии более 24,0 МДж/кг. Выход летучих более 9 %.
Антрацит. Плотность 1400 – 1700 кг/м
3. Наиболее старый из всех. Выход летучих на менее 9 %. Низшая теплота сгорания на рабочую массу 23,0 – 27,0 МДж/кг.
Древесина. Является возобновляемым твердым топливом. Доля ее в энергобалансе мира сейчас чрезвычайно невелика.
Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода - С, водорода - Н, серы - S) и негорючих (азота - N и кислорода - О) элементов и балласта (золы - А, влаги - W).
Свойства топлива как горючего материала определяются составом его в сухом беззольном состоянии (обозначается индексом «daf»). В него включаются элементы, составляющие органическую массу топлива, и колчеданная сера, сгорающая вместе с органической массой.
Cdaf + Hdaf + Odaf + Ndaf + Sс daf =100%,
где Sc - суммарное содержание горючей серы, %.
Горючими в органическом топливе являются: углерод, водород и сера.
С увеличением возраста топлива:
- содержание углерода увеличивается (от 40 у древесины до 93 % у антрацита);
- содержание водорода - слегка уменьшается (от 6 до 2 %);
- содержание кислорода уменьшается (от 42 до 2 %).
При полном сгорании углерода образуется относительно безвредный диоксид углерода СО2.
При сгорании серы образуется токсичный сернистый ангидрид SO2 и (в небольших количествах) еще более токсичный серный ангидрид SO3. Выброс их с продуктами сгорания вызывает загрязнение воздушного бассейна.
При сгорании азотсодержащих соединений в высокотемпературных топках образуются сильнотоксичные оксид NO и диоксид NO2 (при температуре свыше 1200 °С они образуются также и из атмосферного азота).
Топливо в том виде, в котором оно сжигается в технических устройствах, характеризуется его рабочим состоянием (индекс r). В его состав входят зола А и влага W, составляющие балласт топлива:
Cr + Hr+ Or + Nr+ S r+Ar+Wr=100%.
Влажность топлива определяется по ГОСТ высушиванием навески при 105—110 °С. Максимальная влажность в рабочем состоянии доходит до 50 % и более и определяет экономическую целесообразность использования данного горючего материала и возможность его сжигания.
Состав топлива в сухом состоянии:
Cd + Hd + Od + Nd + Sd+Ad =100%.
Зола включает в себя минеральные примеси, занесенные водой и ветром в период образования пластов топлива, и просто частицы породы, захватываемые вместе с ним при добыче. В соответствии с существующими санитарными нормами образующуюся при сгорании топлива золу необходимо улавливать.
Процентное содержание: Sс daf до 9 %; Cdaf до 93 %; Ndaf - 1 – 2 %; Wr до 50 %; Ad – 50 % и более.
При нагревании твердого топлива без доступа воздуха его органическая масса разлагается, в результате чего образуются газы, водяные и смоляные пары и углеродсодержащий остаток. Суммарное количество выделяющихся летучих веществ увеличивается с ростом температуры и времени выдержки. Этот процесс в основном заканчивается при 700—800 °С. По ГОСТ выход летучих Vdaf в процентах на сухое беззольное состояние определяется путем прокаливания 1 г топлива в закрытом тигле при 850±10 °С в течение 7 мин. Выход летучих является важнейшей характеристикой топлива и уменьшается по мере увеличения его возраста. Чем больше выход летучих, т. е. чем больше сухой беззольной массы превращается при нагревании в горючий газ, тем проще зажечь это топливо и легче поддерживать устойчивое горение. Органическая часть древесины и горючих сланцев при нагревании без доступа воздуха почти целиком переходит в летучие вещества (Vdaf = 85 - 90 %), в то время как у антрацитов Vdaf =3 - 4 %. Именно большой выход летучих определяет хорошую горючесть древесины.
К характеристикам твердого топлива также относят свойства кокса и теплоту сгорания.
2) Основные характеристики жидкого топлива
Практически все жидкие топлива пока получают путем переработки нефти. Сырую нефть нагревают до 300—370 °С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре:
-
сжиженный газ (выход около 1 %); -
бензиновую (около 15%, 30 -180 °С); -
керосиновую (около 17%, 120 -135 °С); -
дизельную (около 18%, 180 - 350 °С); -
жидкий остаток с температурой начала кипения 330 – 350°С называется мазутом.
Мазут. Мазутная фракция может подвергаться дальнейшей переработке на светлые нефтепродукты путем крекинга, т.е. расщепления тяжелых молекул на более легкие. Мазут, как и моторные топлива, представляет собой сложную смесь углеводородов (Сr = 84 – 86 %) и водород (Нr =10 – 12 %).
Мазуты, получаемые из нефти ряда месторождений, могут содержать много серы (до 4,3 %), что резко усложняет защиту оборудования и окружающей среды при их сжигании.
Зольность мазута не должна превышать 0,14 %, а содержание воды должно быть не более 1,5 %.
Нефтяные мазуты в зависимости от области применения подразделяют на флотский мазут (Ф5, Ф12), котельное и печное топливо (топочный М40, М100). Последние подразделяются, согласно ГОСТ, на малосернистые (
),сернистые ( ) ивысокосернистые ( ).К характеристикам мазута также относят теплоту сгорания.
Основными моторными топливами являются бензины и дизельные топлива, получаемые путем переработки нефти и представляющие собой смеси различных углеводородов. Используются также сжатые и сжиженные газы; синтетические топлива, получаемые пере работкой угля, сланцев, битуминозных песков; спирты; эфиры (являющиеся изомерами спиртов).
Бензины. Автомобильные бензины представляют собой смеси углеводородов, выкипающих в диапазоне температур 35...205°С. В России вырабатываются бензины марок А-76, АИ-93 (АИ-92), АИ-95, по ГОСТ 2084-77 а также бензины с улучшенными экологическими свойствами (НОРСИ АИ-80, |НОРСИ АИ-92, НОРСИ АИ-95).С 1.01.1999 г. в РФ введен новый ГОСТР 51105 на автомобильные бензины неэтилированных марок: нормаль-80; регуляр-91; премиум-95; супер-98. В 1998г. доля неэтилированных бетаинов составила 81% общего выпуска. В последние годы в ряде стран начато производство экологически чистых модифицированных бензинов с обязательным добавлением кислородсодержащих компонентов. Цифры в марке бензина показывают октановое число (ОЧ), которое характеризует детонационную стойкость бензинов. Наименьшей детонационной стойкостью обладают парафины, наибольшей - ароматические углеводороды. С увеличением количества атомов углеводорода в молекуле ОЧ уменьшается.
Испаряемость бензинов определяется в основном кривой фракционной разгонки (фракционным составом) и давлением насыщенных паров.
Важными эксплуатационными свойствами бензинов являются также прокачиваемоетъ, склонность к образованию отложений, коррозионная активность и др.
Дизельные топлива. Топлива для дизелей вырабатывают в основном из гидроочищенных фракций прямой перегонки нефти. Дизельные топлива включают следующие группы углеводородов (%): нормальные парафиновые - 5...30, изопарафиновые -18.. .46, нафтеновые - 23.. .60, ароматические - 14...35.
В России вырабатывают три сорта дизельного топлива: "л" (летнее) - для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0°С и выше, "з" (зимнее) - для эксплуатации при температуре - 20°С и выше, "а" (арктическое) - для температуры окружающего воздуха -50°С и выше.