Расчет параметров горения газового фонтана

Лабораторная работа №3

Цель работы: Научиться расчётным путём определять основные параметры горения газовых фонтанов.

Ход работы:

Рассчитать дебит газового фонтана (в млн. м³/сут.) по формуле

,

где - высота факела.

Режим истечения газовой струи (до- или сверхзвуковой) определяется путём сравнения скорости истечения газовой струи со скоростью звука

,

где - секундный расход газа (м³/сек), - диаметр устья скважины, м. Скорость звука в метане составляет 430 м/сек.

Составить уравнения реакций горения на воздухе и рассчитать низшую теплоту сгорания каждого компонента горючей смеси опираясь на следствие из закона Гесса.

.

Стандартные теплоты образования горючих (Г) и продуктов горения (ПГ) приведены в приложении 1. Теплоты сгорания перевести в удельные (на 1 м³) величины.

,

где 24,45 – молярный объём газа (л/моль) при 25⁰ С (298 К).

Теплоту сгорания газовой смеси рассчитываем по уравнению

,

где - объёмная доля (в %) i – горючего газа в смеси.

Состав продуктов горения смеси горючих находится по формуле

,

где - объём i- тогопродукта горения, - стехиометрический коэффициент при i – том продукте горения, получающемся при горении j – того газа, - объёмная доля (в %) j – того газа в смеси.

Тепловые потери на излучение рассчитываются по формуле

,

где - средняя молярная масса газа

,

где -молярная масса i – того газа, - объёмная доля I – того газа (в %). Суммирование ведётся по всем компонентам смеси, горючим и негорючим.

Температура газового факела рассчитывается по методу средних теплоемкостей (при расчёте следует перевести единицы измерения из кДж в Дж).

,

где - потери на излучение, - потери за счёт химического недожога.

Выполнение работы. Рассчитать:

1. Дебит газового фонтана.

2. Скорость и режим истечения газа.

3. Низшую теплоту сгорания.

4. Температуру горения.

Ход выполнения работы:

Вариант № 1239

1). Рассчитаем дебит газового фонтана (в млн. м³/сут.) по формуле

3,0625 млн. м³/сут. (средняя)

2). Рассчитаем режим истечения газовой струи (до- или сверхзвуковой) путём сравнения скорости истечения газовой струи со скоростью звука

=4515 м/сек.

Скорость звука в метане составляет 430 м/сек.

3). Составим уравнения реакций горения на воздухе и рассчитаем низшую теплоту сгорания каждого компонента горючей смеси, опираясь на следствие из закона Гесса.

кДж/моль

кДж/моль

4). Теплоты сгорания переведем в удельные (на 1 м³) величины:

кДж/

кДж/

5). Рассчитаем теплоту сгорания газовой смеси по уравнению

кДж/

6). Состав продуктов горения смеси горючих находим по формуле

7). Тепловые потери на излучение рассчитаем по формуле

,

где - средняя молярная масса газа

8). Температура газового факела рассчитываем по методу средних теплоемкостей (при расчёте следует перевести единицы измерения из кДж в Дж):

К

Вывод: Выполняя расчеты, научились определять основные параметры горения газовых фонтанов. В конце работы получили расчётную температуру газового факела.