当前课程知识点:燃烧理论 > 第二章 燃烧与热化学 > 2.8 应用 > 例题
好 刚才我们介绍了一下
怎么样用一个蓄热的
或者是这种管式的换热器
和用换热的方法
把烟气当中的能量回收给空气
那下面我们就具体
拿一个例子来看看
到底怎么来进行计算
到底节能有多少
比如就很简单
这是一个我们普通的锅炉
它在常压下工作
那么一般如果
一般呢当量比可能是
我们通常会小于一对不对
我们假设0.9
0.9这个前提底下呢
它所有的燃料
空气这种
入口的温度都是298K
一个呢就想讨论一下
如果我们空气
预热温度从298K
把它预热到一千K
那对绝热燃烧温度
会有什么影响
大家想一想会有什么影响
估计判断肯定会提高对吧
但我们要学会算
利用现有的方法就会算
第二个呢他说
空气温度从298K
提高到600K的时候
节能能够节多少
我们当然也假设
它预热的是空气对吧
烟气的出口温度
就是进入到这个预热器之前
都是不变的
这个前提下我们再进行计算
好这实际上是两个问题
一个是算绝热火焰温度会不会提高
第二个的话节能有多少
这个当然实际上
我们也可以手算
手算就是会麻烦一点
我们也可以用计算机算
那么我刚才说了
我们这本教材
实际上它是带有这个软件
它可以直接进行算的对吧
它用的是
hpflame的这么一个软件
它就可以算
包括它的Φ
包括它的a算出来
那么计算的话呢
就可以直接算它的理论燃烧温度
H_prod等于
H_reac 对吧
就是热力学第一定律
来算一下就OK了
好 你去看一看
如果我们的不同的空气温度
从298K达到1000K 对不对
298K的时候
它理论燃烧2134K
400K的时候2183K
增加了差不多49K是吧
到600K是什么
达到2283K
刚好增加100K
到800K的时候是2373K
增加90K
到1000K的时候怎么样
2456K
看出来大概的概念什么
空气温度每上升两百度
大概理论燃烧温度
上升一百度
这就是大概它的一个概念
希望大家能够有基本判断
实际上产物大概是
空气的大概是这么一个量级的概念
产物的话只能上升一百度
而空气上升二百K的时候
产物呢上升一百K
希望记住这么一个概念
记住这一概念
所以这样的话就非常简单
为什么会是这样子
实际上就是
烟气量应该比空气量要大
对吧
燃烧以后产物当然比空气量大
所以它比热
即使比热一样
它实际上是烟气量还是会大
大了以后呢
它的温度增加
不如空气快
大概就是二分之一这个斜率
几乎是线性的对吧
你看一看这个图
基本上线性的
所以甲烷燃烧时
燃烧空气预热对绝热火焰
温度的影响
通过这样一个案例
我们非常直观的可以知道
我们这种空气的
这种利用空气去加热
来实现这个能量回收的话
那么它有一个非常有利的地方
就是可以提高理论燃烧温度
这样(燃烧)可以很稳定
对吧
燃烧的可以很好
这是第一个问题我们解决了
好第二个问题是什么呢
是把预热空气加热到600K的时候
节约燃烧是多少
我们很简单就写出它的能量平衡
对吧
它节约多少
那我们定义一个燃烧的效率
燃烧效率实际上就是说
我加进去这么多的能量
那么就是它的低温热值对不对
上面的话呢
它使用的这个能量
这个就是它的效率
你就可以看一看
在实际的条件下
A/F我们知道甲烷的燃烧
它化学当量比17.1对不对
那么实际的空燃比
刚才的时候
当量比是0.9
所以17.1除以0.9
对不对 大概是多少
18点几对不对
18.8
我们就可以拿这个东西
就过去算
这个时候它的效率多少
298K的效率
你去算一算看好了
就把这些参数
我们每一个不同的温度底下的
这些焓值
一带进去就出来了
效率只有27.6%
实际上是非常低对不对
因为大量的热量都排掉了
如果空气温度到600K
也就是说它回收了一部分
那这个的效率多少
39.4%
还不算高是吧
但它1000K就可能高很多了
但即使是从27.6%
上升到39.4%
它的燃料的节约率有多少啊
30%
还是相当的高的
所以非常明显
如果达到一千度的话
我相信一千K的话
那基本上你可以算一下
大概的节能率达到50%左右
这个大家可以回头算一算
现在我们600K的已经算出来
是30%的节能率
所以可以看一看
用回热器可以通过
把烟囱当中排出的热量
重新获得利用
那么注意一下这里边有两个好处
一个是节能
还有一个
温度要上升
温度上升要注意
如果弄的不好
氮氧化物
排放会大大的上升
所以这个要非常非常小心
-1.1 我们为什么要学习燃烧理论
-1.2 什么是燃烧:定义与现象
-1.3 燃烧科学发展简史
-1.4 燃烧科学的研究方法
-1.5 课程的结构
-2.1 概述
--概述
-2.2 状态参数复习
--状态参数复习
-2.3 热力学第一定律
--热力学第一定律
-2.4 反应物和生成物的混合物
--燃烧焓与热值
--例题
-2.5 绝热燃烧温度
--定压绝热燃烧温度
--定容绝热燃烧温度
-2.6 化学平衡
--第二定律的讨论
--吉布斯函数
--复杂系统(选修)
-2.7 燃烧的平衡产物
--全平衡(选修)
--水煤气反应的平衡
--压力影响
-2.8 应用
--例题
--烟气再循环
-2.9 小结
--小结
-第二章 燃烧与热化学--第二章作业
-3.1 传质概述
-3.2 传质理论基础
-3.3 传质应用实例
-3.4 小结
-第三章 传质引论--第三章作业
-4.1 概述
--概述
-4.2 总包反应与基元反应
-4.3 基元反应速率
--其他基元反应
-4.4 多步反应机理的反应速率
--净生成率
--稳态近似
--单分子反应机理
--部分平衡
-4.5 简化机理(选修)
--简化机理(选修)
-4.6 催化和非均相反应(选修)
-4.7 小结
--小结
-第四章 化学动力学--第四章作业
-5.1 概述
--概述
-5.2 H2-O2系统
--H2-O2系统
-5.3 一氧化碳的氧化
--一氧化碳的氧化
-5.4 高链烷烃的氧化
--三步机理
--八步机理
-5.5 甲烷燃烧
--复杂机理和起源
--甲烷燃烧动力学
--高温反应途径分析
--低温反应途径分析
-5.6 氮氧化物
--氮氧化物的危害
-5.7 小结
--小结
-第五章 一些重要的化学机理--第五章作业
-6.1 概述
--6.1 概述
-6.2 定压-定质量反应器
-6.3 定容-定质量反应器
-6.4 全混流反应器
-6.5 柱塞流反应器
-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结
-第六章 反应系统化学与热分析的耦合--第六章作业
-7.1 概述和总质量守恒
-7.2 组分质量守恒
-7.3 多组分扩散(选修)
-7.4 动量守恒方程(选修)
-7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式
-7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义
-第七章 反应流的简化守恒方程--第七章作业
-8.1 概述及物理描述
-8.2 层流火焰分析
-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素
-8.4 熄火、可燃性和点火
-8.5 火焰稳定及小结
-第八章 层流预混火焰--第八章作业
-9.1 概述
--概述
-9.2 无反应的恒定密度层流射流
--物理描述
--求解
--两个例子
-9.3 射流火焰的物理描述
-9.4 简化理论描述
--概述
--守恒标量
--状态关系式
-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度
--两个例子
-9.6 碳烟的形成和分解
--碳烟的形成和分解
-9.7 对冲火焰(选修)
--对冲火焰(选修)
-9.8 小结
--小结
-第九章 层流非预混火焰--第九章作业
-10.1 概述
--概述
-10.2 液滴蒸发的简单模型
--基本假设
--气相分析
--气液界面能量平衡
--液滴寿命
-10.3 液滴燃烧的简化模型
--假设
--温度分布
--液滴表面能量守恒
--火焰面处能量守恒
--例题
--扩展到对流条件
-10.4 一维蒸发控制燃烧
--物理模型和假设
--总守恒方程
--例题
-10.5 小结
--小结
-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业
-11.1 概述及燃煤锅炉
-11.2 非均相反应
-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型
-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型
-11.5 颗粒燃烧速度
-11.6 煤的热解及燃烧
-第十一章 固体燃烧--第十一章作业
-12.1 概述
--概述
-12.2 湍流现象与描述
--湍流的现象与描述
-12.3 湍流尺度
--湍流尺度
-12.4 湍流模型
-12.5 湍流预混火焰
--湍流火焰速度
--层流火焰折皱模式
--火焰稳定
-12.6 湍流非预混火焰
--射流火焰
--火焰长度
-12.7 湍流燃烧小结
--湍流燃烧小结
-课程总结
--课程总结