《燃料与燃烧》部分习题答案Word下载.docx
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4.5
2.4
计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值;
干煤气中:
H2,d=48.0×
[100/(100-2.4)]=49.18
CO,d=19.3×
1.025=19.77
CH4,d=13.31
O2,d=0.82
N2,d=12.30
CO2,d=4.61
ρ=M干/22.4=(2×
49.18%+28×
19.77%+16×
13.31%+32×
0.82%+28×
12.30%+44×
4.61%)/22.4
=0.643kg/m3
Q高=4.187×
(3020×
0.1977+3050×
0.4918+9500×
0.1331)
=14.07×
103kJ/m3=14.07MJ/m3
Q低=4.187×
0.1977+2570×
0.4918+8530×
=12.55×
103kJ/m3=12.55MJ/m3
第二篇燃烧反应计算
第四章空气需要量和燃烧产物生成量
5.已知某烟煤成分为(%):
Cdaf—83.21,Hdaf—5.87,Odaf—5.22,Ndaf—1.90,
Sdaf—3.8,Ad—8.68,War—4.0,
试求:
(1)理论空气需要量L0(m3/kg);
(2)理论燃烧产物生成量V0(m3/kg);
(3)如某加热炉用该煤加热,热负荷为17×
103kW,要求空气消耗系数n=1.35,求每小时供风量,烟气生成量及烟气成分。
(1)将该煤的各成分换算成应用成分:
计算理论空气需要量L0:
(2)计算理论燃烧产物生成量V0:
(3)采用门捷列夫公式计算煤的低发热值:
Q低=4.187×
[81×
C+246×
H-26×
(O-S)-6×
W]]
=4.187×
72.95+246×
5.15-26×
(4.58-3.33)-6×
4]
=29.80(MJ/m3)
每小时所需烟煤为:
每小时烟气生成量:
每小时供风量:
计算烟气成分:
计算烟气百分比组成:
CO2'=12.45%SO2'=0.21%H2O'=5.73%N2'=76.36%O2'=5.25%
6.某焦炉干煤气%成分为:
CO—9.1;
H2—57.3;
CH4—26.0;
C2H4—2.5;
CO2—3.0;
O2—0.5;
N2—1.6;
煤气温度为20℃。
用含氧量为30%的富氧空气燃烧,n=1.15,试求:
(1)富氧空气消耗量Ln(m3/m3)
(2)燃烧产物成分及密度
应换成湿基(即收到基)成分计算:
将煤气干燥基成分换算成湿基成分:
当煤气温度为20℃,查附表5,知:
gd,H2O=18.9(g/m3)
H2O湿=(0.00124×
18.9)×
100/(1+0.00124×
18.9)=2.29
CO湿=CO干%×
(100-H2O湿)/100=8.89
同理:
H2湿=55.99CH4湿=25.40O2湿=0.49CO2湿=2.93
N2湿=1.57C2H4湿=2.44
(1)计算富氧燃烧空气消耗量:
(2)计算燃烧产物成分:
烟气量为:
Vn=4.125(m3/m3)
烟气成分百分比:
CO2'=10.20H2O'=27.60N2'=58.93O2'=3.27
(3)计算烟气密度:
7.某焦炉煤气,成分同上题,燃烧时空气消耗系数n=0.8,产物温度为1200℃,设产物中O2,=0,并忽略CH4,不计,试计算不完全燃烧产物的成分及生成量。
(1)碳平衡公式:
(2)氢平衡方程式:
(3)氧平衡方程式:
(4)氮平衡方程式:
(5)水煤气反应平衡常
查附表6当t=1200℃时,K=0.387
各式联立求解得:
算得百分比为:
VH2=0.207(m3/m3)H2,=4.84
VCO=0.153(m3/m3)CO,=3.57
VCO2=0.267(m3/m3)CO2,=6.24
VH2O=0.933(m3/m3)H2O,=21.80
VN2=2.72(m3/m3)N2,=63.55
Vn=4.28(m3/m3)
8.已知某烟煤含碳量为Car—80(%),烟气成分经分析为(干成分)CO2,--15(%);
CO,--3.33(%)。
试计算其干燃烧产物生成量。
以1kg烟煤为基准
则有C=0.8kg
由碳平衡方程式:
第五章燃烧温度
4.烟煤:
C
H
O
N
S
W
A
72.95
5.15
4.60
1.67
3.33
4.00
8.33
计算燃料理论发热温度
(1)解法一:
求解方程组法
由方程:
由第四章第5题计算Qd=29808.7(kJ/kg)
烟气成分:
CO2'
=16.66H2O'
=7.67N2'
=75.68
查表5-1得各系数A,并代入公式得
整理得:
解得:
t热=2189℃
(2)解法二:
比热近似法
由前章计算:
V0=8.19(m3/kg)查表5-2C产=1.67(kg/m3℃)
t热=29808.7/(8.19×
1.67)=2179℃
(3)解法三:
采用内插法
由前述计算:
取t1=2373Kt2=2473K试算i1与i2
又附表7查的各成分的平均比热后,计算I
比较:
i1<i<i2
所以
t热=2157℃
(4)解法四:
迭代法
t热=
设t0=2100℃则t0'
=2158℃
t1=2150℃t1'
=2152℃
t2=2151℃t1'
所以
t热=2152℃
5.焦炉煤气:
C2H4
9.1
57.3
26.0
2.5
3.0
0.5
1.6
H2O=0.0235,n=1.05,t空=400℃
求理论燃烧温度;
如同第四章第6题,先将干燃气转换成湿基(即收到基):
8.89
55.99
25.40
2.44
2.93
0.49
1.57
2.29
t理=(Qd+Q燃+Q空-Q分)/[V0C产+(Ln-L0)C空]
Q燃=C燃t燃查表5-2:
t燃=20℃C燃=1.38
Q燃=1.38×
20=27.6(kJ/m3)
Q空=LC空t空查表5-2:
t空=400℃C空=1.34
Q空=4.61×
1.34×
400=2471(kJ/m3)
由燃烧计算知:
L0=0.901/0.21=4.29(m3/m3)
Ln=nL0=1.05×
0.901/0.21=4.505(m3/m3)
烟气成分为:
VCO2=0.421(m3/m3)CO2,=8.13
VH2O=1.140(m3/m3)H2O,=22.00
VN2=0.01N2+0.79Ln=3.575(m3/m3)N2,=69.00
VO2=0.21(n-1)L0=0.0451(m3/m3)O2,=0.87
Vn=5.181(m3/m3)
V0=4.967(m3/m3)
得到:
PCO2=CO2%=0.0813×
105Pa
PH2O=H2O%=0.22×
不考虑Q分时
t理,=(Qd+Q燃+Q空)/[V0C产+(Ln-L0)C空]
=(17660+27.6+2471)/(4.967×
1.67+0.215×
1.51)
=2339℃
按图5-3设t理=2100℃
则根据t理及PCO2、PH2O查附表8得
fCO2’=19.7%fH2O’=5.04%
Q分=12600fCO2VCO2+10800fH2OVH2O
=12600×
0.197×
0.421+10800×
0.0504×
1.140
=1666(kJ/m3)
查表:
C产=1.67C空=1.51
t理=(Qd+Q燃+Q空-Q分)/[V0C产+(Ln-L0)C空]
=(17660+27.6+2471-1666)/(4.967×
=2145℃
与假设t理=2100℃相比相差不大,计算合乎要求。
6.同上题,焦炉煤气富氧燃烧O2=45%,n=1.10
(1)燃烧计算:
由于空气、燃气都不预热,可以忽略Q空和Q燃
Qd=17660(kJ/m3)
Q分=12600fCO2VCO2+10800fH2OVH2O
由前章计算知:
L0=0.901/0.45=2.00(m3/m3)
Ln=nL0=1.10×
2.00=2.20(m3/m3)算得百分比为:
VCO2=0.421(m3/m3)CO2,=14.88
VH2O=1.140(m3/m3)H2O,=40.30
VN2=0.01N2+0.55Ln=1.226(m3/m3)N2,=43.34
VO2=0.21(n-1)L0=0.042(m3/m3)O2,=1.48
Vn=2.829(m3/m3)
V0=2.629(m3/m3)
PCO2=0.149×
PH2O=0.403×
(2)不考虑Q分
t理,=Qd/[V0C产+(Ln-L0)C空]
=17660/(2.629×
1.67+0.20×
=3764℃
(3)按图5-3设t理1=2650℃
则根据t理及PCO2 PH2O查附表8得
fCO2’=67.5%fH2O’=22.2%
查表5-2得
C空=1.54(kg/m3℃)C产=1.88(kg/m3℃)
Q分=12600fCO2VCO2+10800fH2OVH2O
=12600×
0.675×
0.222×
1.14
=6314(kJ/m3)
t理=(Qd-Q分)/[V0C产+(Ln-L0)C空]
=(17660-6314)/(2.629×
1.88+0.205×
1.54)
=2158℃
与假设t理1=2600℃相比相差太大,计算不合乎要求。
(4)再取t理2=2500℃
则根据t理2及PCO2 PH2O查附表8得
fCO2’=52.7%fH2O’=14.6%;
C空=1.53(kg/m3℃)
C产=1.87(kg/m3℃)
0.527×
0.146×
=4593(kg/m3)
t理=(Qd-Q分)/[V0C产+(Ln-L0)C空]
=(17660-4593)/(2.629×
1.87+0.205×
1.53)
=2498℃
与假设t理1=2500℃基本一致,计算合乎要求。
第六章空气消耗系数及不完全燃烧损失的检测计算
4.某烟煤,收到基成分为:
Car
Har
Oar
Nar
Sar
Aar
War
76.32
4.08
3.64
1.61
3.80
7.55
其燃烧产物分析结果为:
RO2’
CO’
H2’
O2’
N2’
14.0
2.0
1.0
4.0
79.0
试计算:
(1)该燃烧的RO2.max;
β;
K;
P;
(2)验算产物气体分析的误差;
(3)空气消耗系数n和化学不完全燃烧损失q化;
(1)
;
V0干=1.46+6.25=7.71(m3/kg)
Qd=30.03(MJ/kg)
;
(2)验证分析误差:
将各烟气成分及β值代入烟气分析方程:
成分误差:
(3)计算空气消耗系数及不完全燃烧损失
5.某高炉煤气,干成分为:
10.66
29.96
0.27
1.65
57.46
燃烧产物成分经分析为(%):
9.0
1.2
75.8
试采用各种计算公式n值,并比较之
烟气成分:
RO,=14.0O2,=9.0CO,=1.2N2,=75.8
所以:
(1)利用氧平衡计算:
(2)利用氮平衡计算:
6.某天然气在纯氧中燃烧,烟气成分为(%):
CO2’
CH4’
25.0
24.0
49.0
1.5
求氧气消耗系数。
查表6-3:
天然气在富氧中燃烧,取K=2.0
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