燃气燃烧与设备设计.doc

目 录
1设计原始资料 1
1
1
2燃气燃烧计算 1
1
2
4
4
5
5
3大气式燃烧器 7
7
7
12
总结 14
参考资料 14
1设计原始资料

天然气3T0成分见表1-1
表1-1 燃气成分
类别
体积分数(%)
相对密度
热值/()
华白数/()
燃烧势
理论干烟气中体积分数(%)
3T0
CH4=
空气=








本设计热负荷为： 燃气压力：2000
2燃气燃烧计算

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排出时所放出的热量；低热值是指3T0燃气完全燃烧后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有多种组分的混合气体，混合气体的热值可以直接用热量计测定，也可以有各单一气体的热值根据混合法则按下时进行计算：
（2-1）
式中：H —燃气（混合气体）的高热值或低热值（）；
—燃气中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—燃气中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
高热值（）
95998
低热值（）
88390
则该设计的热值分别为:
高热值为：=×95998+×= .975
低热值为：=×88390+×=.85

当以一种燃气置换另一种燃气时，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要求，烧煮时间也要加长；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，而称为华白数：
（2-2）
式中:W—华白数，或称热负荷指数；
H—燃气热值；
S—燃气相对密度（设空气的s=1）。
因此，燃具热负荷与华白数成正比：
（2-3）
式中:K—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，就能在同一燃气压力下和同一燃具上获得同一热负荷。
欲求华白数，必先求出燃气的相对密度。
燃气的平均分子量可由下式求得：
（2-4）
式中：—混合气体的平均分子量；
、……—各单一气体容积成分（%）；
、……—各单一气体分子量，可由《燃气燃烧与应用》附录2查得，结果见表2-2中；
表2-2 各个组分的密度
燃气组分
甲烷
空气
分子量


则该设计燃气的平均分子量为：
=×+×=（）
燃气的相对密度：
混合气体的相对密度按下式计算：
（2-5）
式中：—空气的平均分子量（），=29
相对密度为：
则华白数W的值为： =79289

理论空气量是指每立方米（或千克）燃气燃料按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需要的空气量，单位为标准立方米每标准立方米或者标准立方米每千克。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：
（2-6）