燃气燃烧与设备设计

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1、目录1设计原始资料11.1觸11.2设计热负荷12燃气燃烧计算12.1燃气的热值12.2华0数22.3理论空气量42.4过剩空气系数42.5实际空气量52.6烟气量53大气式燃烧器73.1大气式燃烧器的工作原理73.2设计计算73.3火焰高度12总结14参考资料141设计原始资料1.1气源天然气3T0成分见表1-1表1-1燃气成分类別体积分数(%)相对密度热值华白数/(組/州3)燃烧势cp理论干烟气中CO,体积分数(%)I%3T0CH4=32.5空气=67.50.88511.0612.2811.9513.2822.011.

2、741.2设计热负荷本设计热负荷为：4.2UV燃气压力：2000Pa2燃气燃烧计算2.1燃气的热值气体中的可燃成分在一定条件下与氧气发生氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程成为燃烧。3T0燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位为千焦每标准立方米。热值可以分为高热值和低热值。高热值是指3T0燃气完全燃烧后其烟气被冷至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态棑出吋所放出的热量；低热值是指3T0燃气完全燃烧D其烟气被冷至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。实际使用的燃气是含宥多种组分的混合气体，混

3、合气体的热值可以直接用热量计测定，也可以冇各单一气体的热值根据混合法则按下吋进行计算：H=HV+^2r2+……+^nrn（2-1）式中：H—燃气（混合气体）的高热值或低热值（U/Ov*m3））;圪一燃气屮各燃组分的高热值或低热值（由《燃气燃烧与应用》附录2查得；rn—燃气1H各可燃组分的容积成分。查附录得该燃气组分热值见表2-1:表2-1各个组分的热值燃气组分甲烷空气1台J热值（•m3））95998126915低热值（U/（7V*m3））88390117212则该设计的热值分别为：高热值为：=0.325x95998+0

4、.675x126915=116866.975U/(/V*m3)低热值为：//丨=0.325x88390+0.675x117212=107844.852.2华白数当以一•种燃气置换另一•种燃气吋，首先应保证燃具热负荷在互换前后不发生大的改变。以民用燃具为例，如果热负荷减少太多，就达不到烧煮食物的工艺耍求，烧煮吋间也耍加长；如果热负荷增加太多，就会使燃烧工况恶化。当燃烧器喷嘴前压力不变时，燃具热负荷Q与燃气热值H成正比，与燃气相对密度的平方根成反比，而称为平白数：(2-2)式中:W—华白数，或称热负荷指数;H—燃气热值；S—燃

5、气相对密度（设空气的s=l）。因此，燃具热负荷与平白数成正比：(2-3)Q=KW式中:K一比例常数。华白数是代表燃气特性的一个参数。如果两种燃气的热值和密度均不同，但只要它们的华白数相等，就能在同~燃气压力下和同~燃具上获得同一热负荷。欲求华G数，必先求出燃气的和对密度。燃气的平均分子量可由下式求得：M=M,yi+M2y2+……+Mnyn0.4）式中：M—混合气体的平均分+量;错误！未指定书签。、力……错误！未指定书签。一各单一气体容积成分（％）;错误！未指定书签。、错误！未指定书签。……错误！未指定书签。一各单一气体分了

6、量，可由《燃气燃烧与应用》附录2杳得，结來见表2-2中；表2-2各个组分的密度燃气组分甲烷空气分子量44.097058.1240则该设计燃气的平均分子量为：M=0.325x44.0970+0.675x58.1240=53.6（g/mol）燃气的相对密度：混合气体的相对密度按下式计算：(2-5)错误！未指定书签。式屮：一空气的平均分子量Ma=29相对密度为：5=^=1.85则华白数W的值为：W=107844.85=?9289MjjVl852.3理论空气量理论空气量是指每立方米(或千克)燃气燃料按燃烧反放计量方程式完全燃烧所需

7、要的空气量，单位为标准立方米每标准立方米或者标准立方米每T克。理论空气量也是燃气完全燃烧所需要的最小空气量。当燃气组成已知，可按下式计算燃气燃烧所需的理论空气量：丄210.5//2+0.509+^fm+^Cm//n+1.5H2S-O2式中:Vo—理论空气需要量；H2、CO、CmH„、H2S_燃气屮各种可燃组分的容积成分;02—燃气中氧气的容积成分。则3T0天然气的理论空气景为：(2-6)10.5x0+0.5x04-x32.5+X67.5+1.5X0-021<4JVo=28.6m3/m32.4过剩空气系数理论空气需要量是燃气

8、完全燃烧所需的最小空气量。由于燃气与空气存在混合不均匀性，如果在实际燃烧装置屮只供给理论空气量，则很难保证燃气与空气的充分混合，W而不能完全燃烧。W此实际供给的空气量应大于理论空气量，即耍供应一部分过剩空气。过剩空气的存在增加了燃气分子和空气分子碰撩的可能性，增加了其相互作用的机会，从而促使完全燃烧。实