課程設(shè)計(jì)-熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)計(jì)算

設(shè)計(jì)題目：熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)計(jì)算一、熱風(fēng)爐的燃燒計(jì)算燃燒計(jì)算采用《熱能工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》(湯蕙芬，范季賢主編，機(jī)械工業(yè)出版社，1999.3)P.60上所提供的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算。選用燃煤的應(yīng)用及成分為：Cy:52.69Hy:0.80Oy:2.36Ny:0.32Sy:0.47Ay:35.36My:8.00煤燃燒的理論空氣量計(jì)算：標(biāo)態(tài)下1Kg固體燃料完全燃燒所必須的理論空氣量V0(Nm3/Kg):V0=0.0889(Cy+0.375Sy)+0.265(Hy-0.126Oy) (1-1)將Cy=52.69，Sy=0.47H-0.8和Oy=2.36代入上式(不需帶％)，可得：V0=0.0889(52.69+0.375X0.47)+0.265(0.8-0.126X2.36)=4.83Nm3空氣/Kg煤當(dāng)空氣量用質(zhì)量表示時(shí)，理論空氣量m0(Kg空氣/Kg煤)為：m0=1.293V0 (1-2)將V0=4.83Nm3/Kg代入，可得：m0=1.293X4.83=6.25Kg空氣/Kg煤煤燃燒的實(shí)際空氣量和過(guò)?？諝饬坑?jì)算：煤燃燒的實(shí)際空氣量計(jì)算：Vk=aV0=1.3X4.83=6.28Nm3空氣/Kg煤 (1-3)mk=1.293X6.28=8.12Kg空氣/Kg煤煤燃燒的過(guò)剩空氣量計(jì)算：Vk=6.28-4.83=1.45Nm3空氣/Kg (1-4)mk=8.12-6.25=1.87Kg空氣/Kg煤標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下完全燃燒，無(wú)過(guò)?？諝鈺r(shí)煤燃燒的煙氣量計(jì)算：.二氧化物y(Nm3/Kg):RO2二氧化物包括CO2和SO2:VRO2=1.866Cy/100+0.7Sy/100 (1-5)將Cy=52.69和Sy=0.47代入上式，可得：VRo2=1.866X52.69/100+0.7X0.47/100=0.99Nm3/Kg煤CO2的分子量為44，空氣的平均分子量為29，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，CO2氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為：44X1.293/29=1.962Kg/Nm3SO2的分子量為64，則SO2氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為：64X1.293/29=2.854Kg/Nm3在本工況條件下，二氧化物是以co2^主，二氧化物氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度可以CO2氣體密度來(lái)計(jì)算，即YRO2=1.962Kg/Nm3。當(dāng)二氧化物氣體用質(zhì)量表示時(shí)，二氧化物氣體量mRO2(Kg/Kg)為：mRO2=1.962Vro2 (1-6)mRO2=1.962X0.99=1.94KgCO2氣體/Kg煤.水蒸氣Vh2o0(Nm3/Kg)：VH2O0=0.111Hy+0.0124Wy+0.0161V。 (1-7)將Hy=0.80,My=8.00和V0=4.83代入上式，可得：VH2O0=0.111X0.80+0.0124X8.00+0.0161X4.83=0.27Nm3/Kg

H2O的分子量為18，則H2O蒸汽在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為:18X1.293/29=0.80Kg/Nm3當(dāng)水蒸汽用質(zhì)量表示時(shí)，水蒸汽量mH2O(Kg/Kg)為：mH2O0=0.80Vh2o0 (1-8)mH2oo=0.80X0.27=0.22Kg水蒸汽/Kg煤.氮?dú)釼n20(Nm3/Kg)：Vn20=0.79V0+0.008Ny (1-9)將Ny=0.32和V0=4.83代入上式，可得：Vn20=0.79X4.83+0.008X0.32=3.82Nm3/Kg煤N2的分子量為28，則N2氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為：28X1.293/29=1.248Kg/Nm3當(dāng)N2氣體用質(zhì)量表示時(shí)，N2氣體mN2(Kg/Kg)為：mN20=1.248Vn2。 (1-10)mN20=1.248X3.82=4.77KgN2氣體/Kg煤(1-11).煤燃燒的理論煙氣量計(jì)算：(1-11)叮二VRO2+VH2O0+VN20將Vro2=0.99，Vh2o0=0.27和Vn20=3.82代入，可得:Vy0=0.99+0.27+3.82=5.08Nm3/Kg煤如用氣體質(zhì)量表示時(shí)，理論煙氣量為:(1-12)m。=mRO2+mH2o0+mN20(1-12)將mRo2=1.94,山地0。=0.22和山歸。=4.77代入，可得:

myO=1.94+0.22+4.77=6.93Kg煙氣/Kg煤.理論煙氣中的水蒸汽質(zhì)量百分比和含濕量：(1-13)理論煙氣中的水蒸汽質(zhì)量百分比可用下式計(jì)算:①水0=mH2O0/m0(1-13)將my0=6.93和mH2O0=0.22代入，可得:氣水0=0.22/6.93=3.2%理論煙氣中的含濕量可用下式計(jì)算：d0二mH2o0/(m0_mH2O0) (1-14)將my0=6.93和mH2o0=0.22代入，可得：d0=0.22/(6.93-0.22)=0.033Kg水/Kg干煙氣y.理論煙氣中的含氧量為零。.理論煙氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度：理論煙氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度可用下式計(jì)算：Yy0=my0/Vy0 (1-15)將my0=6.93和Vy0=5.08代入，可得：Yy0=6.93/5.08=1.364Kg煙氣/Nm3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下完全燃燒，有過(guò)?？諝鈺r(shí)煤的燃燒產(chǎn)物:二氧化物不隨過(guò)剩系數(shù)a變化，其他均有變化。.水蒸汽Vh2o(Nm3/Kg)：Vh2o=Vh2o0+0.0161(a-1)V0 (1-16)將VH2o0=0.27，a=1.3和V0=4.83代入，可得：VH2o=0.27+0.0161X(1.3T)X4.83=0.293Nm3/Kg煤當(dāng)水蒸汽用質(zhì)量表示時(shí)，水蒸汽量mH2o(Kg/Kg)為：mH2o=0.80X0.293=0.23Kg水蒸汽/Kg煤.實(shí)際煙氣量：完全燃燒，有過(guò)?？諝鈺r(shí)的煙氣量稱(chēng)為實(shí)際煙氣量V0(Nm3/Kg煤)，y其計(jì)算式如下：Vy=Vy0+1.0161(a-1)V0 (1-17)將Vy0=5.08,a=1.3和V0=4.83代入，可得：Vy=5.08+1.0161X(1.3T)X4.83=6.38Nm3/Kg煤當(dāng)煙氣用質(zhì)量表示時(shí)，煙氣量my(Kg/Kg)為：m=m0+1.0161(a-1)m0 (1-18)my0=6.93，a=1.3和山。二6.25代入，可得：my=6.93+1.0161X(1.3-1)X6.25=8.84Kg煙氣/Kg煤.實(shí)際煙氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度：理論煙氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度可用下式計(jì)算：Yy=my/Vy (1-19)將my=8.84和Vy=6.38代入，可得：Yy=8.84/6.38=1.386Kg煙氣/Nm3.實(shí)際煙氣中的水蒸汽質(zhì)量百分比和含濕量：實(shí)際煙氣中的水蒸汽質(zhì)量百分比可用下式計(jì)算：氣水=Mmy (1-20)將my=8.84和mH2o=0.23代入，可得：①尸水=0.23/8.84=2.6%實(shí)際煙氣中的含濕量可用下式計(jì)算：dy=mH2O/(%-" (1-21)將my=8.84和mH2O=0.23代入，可得：d=0.23/(8.84-0.23)=0.027Kg水/Kg干煙氣y.實(shí)際煙氣中的含氧量：實(shí)際煙氣中的含氧量是由代入的，已知過(guò)?？諝饬繛椋骸鱩k=8.12-6.25=1.87Kg空氣/Kg煤，還已知氧氣與空氣的質(zhì)量百分比為0.23，則氧氣的絕對(duì)含量為：Mo2=0.23X1.87=0.430Kg氧氣/Kg煤實(shí)際煙氣中的含氧量由下式計(jì)算：①。=mo/m (1-22)將mo=0.430和my=8.84代入，可得：①。=0.430/8.84=4.9%體積百分比計(jì)算：①?！?e°X0.21/0.23=0.913①。 (1-23)將$=4.9%代入，可得： °o①。’=4.9%X0.913=4.4%熱風(fēng)爐的燃燒計(jì)算匯綜表序號(hào)項(xiàng)目代號(hào)單位計(jì)算式計(jì)算結(jié)果1理論空氣量V0Nm3空氣/Kg煤(1-1)4.83m0Kg空氣/Kg煤(1-2)6.252空氣過(guò)剩系數(shù)a無(wú)量綱給出1.33實(shí)際空氣量VkNm3空氣/Kg煤(1-3)6.28mkKg空氣/Kg煤(1-3)8.124過(guò)?？諝饬緼VkNm3空氣/Kg煤(1-4)1.45AmkKg空氣/Kg煤(1-4)1.87序號(hào)項(xiàng)目代號(hào)單位計(jì)算式計(jì)算結(jié)果5理論燃燒的二氧化物VRO2Nm3氣體/Kg煤(1-5)0.99mRO2Kg氣體/Kg煤(1-6)1.946理論燃燒的水蒸汽V0H2ONm3水蒸汽/Kg煤(1-7)0.27m0H2OKg水蒸汽/Kg煤(1-8)0.227理論燃燒的氮?dú)釼0N2Nm3氮?dú)?Kg煤(1-9)3.82m°N2Kg煙氣/Kg煤(1-10)4.778理論燃燒的煙氣量V0yNm3氮?dú)?Kg煤(1-11)5.08m0yKg煙氣/Kg煤(1-12)6.939理論燃燒的水蒸汽質(zhì)量百分比①，0y.水%(1-13)3.210理論燃燒的煙氣含濕量d0yKg水/Kg干煙氣(1-14)0.03311理論燃燒的煙氣密度Y0yNm3/Kg(1-15)1.36412實(shí)際燃燒的水蒸汽VH2ONm3水蒸汽/Kg煤(1-16)0.293mH2OKg水蒸汽/Kg煤(1-16)0.2313實(shí)際燃燒的煙氣量VyNm3氮?dú)?Kg煤(1-17)6.38myKg煙氣/Kg煤(1-18)8.8414實(shí)際燃燒的煙氣密度Y0yNm3/Kg(1-19)1.38615實(shí)際燃燒的水蒸汽質(zhì)量百分比①y.水%(1-20)2.616實(shí)際燃燒的煙氣含濕量dyKg水/Kg干煙氣(1-21)0.02717實(shí)際燃燒的氧氣質(zhì)量百分比①yo%(1-22)4.918實(shí)際燃燒的氧氣體積百分比①，o%(1-23)4.4二、干燥熱風(fēng)含濕量和含氧量計(jì)算干燥熱風(fēng)是由直燃熱風(fēng)爐的煙氣和環(huán)境空氣混合而得到。計(jì)算所需的各項(xiàng)參數(shù)：由給出的已知參數(shù)和計(jì)算得到的各項(xiàng)參數(shù)如下：煙氣溫度：七二900笆，煙氣含濕量：dy=0.027Kg水/Kg干煙氣，煙氣中水蒸汽質(zhì)量百分比：①尸水=2.6%，煙氣中氧氣質(zhì)量百分比：①=4.9%；yo環(huán)境空氣溫度：匕=6笆，環(huán)境空氣含濕量：d0=0.004Kg水/Kg干空氣，環(huán)境空氣中水蒸汽質(zhì)量百分比：①k水=0.4%，環(huán)境空氣中氧氣質(zhì)量百分比：①ko=23%;間接干燥熱風(fēng)溫度：七二450笆；煙氣降溫后的溫度：基=450笆；環(huán)境空氣升溫后的溫度：七二450笆，經(jīng)間接換熱后煙氣溫度降至260°C。干空氣比熱:0°C?100°C之間平均比熱：Cki=0.24Kcal/Kg?°C0°C?260°C之間平均比熱：Ck2=0.243Kcal/Kg?°C0C?450C之間平均比熱：Ck3=0.245Kcal/Kg?°C干煙氣比熱：0C?260C之間平均比熱：Cy2=0.244Kcal/Kg?°C0°C?450C之間平均比熱：Cy3=0.250Kcal/Kg?°C0°C?900C之間平均比熱：Cyi=0.255Kcal/Kg?°C水蒸汽比熱：0C?100C之間平均比熱：Cs3=0.450Kcal/Kg?°C0°C?260C之間平均比熱：Cs2=0.456Kcal/Kg?°C0°C?450C之間平均比熱：Cs2=0.465Kcal/Kg?°C0°C?900C之間平均比熱：Csi=0.504Kcal/Kg?°C5.1Kg煙氣(含水蒸汽)從900C降到450C放出的熱量：900C,1Kg煙氣的熱焓：iyi=(1-①y水).ty1.Cy1+Oy水.(595+ty1.Cs1) (2-1)將①y水=0.026,ty1=900,Cy1=0.255和Cs1=0.504代入，可得：i=(1-0.026)X900X0.255+0.026X(595+900X0.504)y1二250.80Kcal/Kg450C,1Kg煙氣的熱焓：iy2=(1-①y水).ty2.Cy2+氣水.(595+ty2.Cs2) (2-2)將①M(fèi)=0.026,ty2=450,Cy2=0.250和Cs3=0.465代入，可得：i=(1-0.026)X450X0.250+0.026X(595+450X0.465)y2二161.05Kcal/KgAiy=iyi-iy2=250.80-161.05=89.75Kcal/Kg煙氣6.1Kg環(huán)境空氣(含水蒸汽)從6笆升到450笆吸收的熱量：6^,1Kg環(huán)境空氣的熱焓：ik1=(1-①k水).tk1.Ck1+①k水.(595+tk1.Cs3) (2-3)將①k水=0.004,tk1=6,Ck1=0.24和Cs3=0.450代入，可得：ik1=(1-0.004)X6X0.24+0.004X(595+6X0.450)=3.83Kcal/Kg450°C,1Kg環(huán)境空氣的熱焓：/(1-氣水)叫2七2+氣水-(595+tk2-Cs2) (2-4)將①M(fèi)=0.004,匕=450,Ck2=0.245和Cs2=0.465代入，可得：ik2=(1-0.004)X450X0.245+0.004X(595+450X0.456)=113Kcal/KgAik=ik3-ik1=113-3.83=109.2Kcal/Kg煙氣7.1Kg450C干燥熱風(fēng)的熱焓：1Kg450C干燥熱風(fēng)由Gy(Kg)的煙氣和Gk=1-Gy(Kg)的環(huán)境空氣混合得到，由熱量平衡可得到如下的計(jì)算式：GyXAiy=(1-Gy)XAik (2-5)經(jīng)整理，可得到下式：Gy=Aik/(Aik+Aiy) (2-6)將Aik=109.2和Aiy=161.05代入，可得：G=109.2/(109.2+1161.05)=0.404Kg(煙氣)y?.?Gk=1-Gy=1-0.404=0.596Kg(環(huán)境空氣)1Kg450°C干燥熱風(fēng)的熱焓可由下式計(jì)算：ijGy.iy2+Gk.ik2 (2-7)將ik2=113,iy2=161.05,Gy=0.404和Gk=0.596代入，可得：i]=0.404X161.05+0.596X113=132.4Kcal/Kg干燥熱風(fēng)1Kg4500C干燥熱風(fēng)的含濕量：1Kg450C干燥熱風(fēng)的含濕量可用下式計(jì)算：d1，=(Gy.氣，水+Gk.Qk,水)/[Gy.(1-①y,水)+Gk.(1-①k，水)] (2-8)將Gy=0.404,Gk=0.596,①尸水=0.026和①1＜水=0.004代入，可得：d1，二(0.404X0.026+0.596X0.004)/[0.404X(1-0.026)+0.596X(1-0.004)]=0.013Kg水/Kg干氣體d]=(0.24X0.026+0.76X0.004)/[0.24X(1-0.026)+0.76X(1-0.004)]=0.0091Kg450C干燥熱風(fēng)的含氧量：1Kg450C干燥熱風(fēng)含氧量的質(zhì)量百分比可用下式計(jì)算：少二(G.①+G.①k)/(G+G) (2-9)1yok0 yk將Gy=0.404,Gk=0.596,00=0.049和①％=0.23代入，可得：七二(0.404乂0.049+0.596乂0.23)/(0.404+0.596)七二15.7%1Kg450C干燥熱風(fēng)的含氧量的體積百分比可用下式計(jì)算：七，二15.7%X0.21/0.23=14.3% (2-10)

干燥熱工計(jì)算參數(shù)匯綜表參數(shù)名稱(chēng)代號(hào)單位數(shù)據(jù)來(lái)源參數(shù)值物料參數(shù)干燥器進(jìn)煤量W屆原t/h設(shè)計(jì)值200進(jìn)煤濕基含水率31%測(cè)定20出煤濕基含水率32%計(jì)算值10干燥器進(jìn)煤的設(shè)計(jì)煤溫e1°C給出（與環(huán)境空氣溫度相同）6干燥器出煤的設(shè)計(jì)煤溫e2°C計(jì)算和查圖得到41煤的絕干比熱CsKcal/Kg?°C查表0.37環(huán)境參數(shù)環(huán)境空氣溫度（年平均溫度）t0C查表6環(huán)境空氣含濕量（年平均值）d0Kg水/Kg干空氣查表和查圖0.004年平均最低溫度t低C查表-16干燥熱風(fēng)參數(shù)干燥熱風(fēng)溫度t1C給出260干燥熱風(fēng)含濕量d，iKg水/Kg干氣體計(jì)算得到0.013干燥熱風(fēng)含氧量（體積百分比）?i%計(jì)算得到14.3干燥排風(fēng)溫度t2C設(shè)定：。2+20（需驗(yàn)證）70熱風(fēng)爐出口煙氣參數(shù)熱風(fēng)爐出口煙氣溫度ty1C實(shí)測(cè)900熱風(fēng)爐出口煙氣含濕量dyKg水/Kg干煙氣計(jì)算得到0.027熱風(fēng)爐出口煙氣含氧量（質(zhì)量百分比）e0%計(jì)算得到4.9熱風(fēng)爐出口煙氣含氧量（體積百分比）e,0%計(jì)算得到4.4三、物料衡算脫水量計(jì)算：用以下兩式均可計(jì)算脫水量：W水=W原XCO1-O2)/(1-?2) (3-1)W水二W產(chǎn)X(?i-?2)/(1-O1) (3-2)現(xiàn)已知干燥器進(jìn)煤量，即已知W原，可采用(3-1)計(jì)算脫水量。將W原二200,3j0.20,32=0.10代入，可得：W水=200X(0.2-0.10)/(1-0.10)=22.2t水/h=22.2X103Kg水/h干燥器出煤量計(jì)算：(3-3)干燥器出煤量就是產(chǎn)量，可用下式計(jì)算。(3-3)「W原-L將W原二200，W水=22.2代入，可得:W產(chǎn)=200-22.2=177.8t/h四、熱量衡算和干燥熱風(fēng)質(zhì)量流量計(jì)算蒸發(fā)水分所需的熱量Q1：Q1=W水.(595+0.45t2-C水.91) (4-1)式中：595---水在0°C時(shí)的汽化熱，(Kcal/Kg)；0.45---水蒸汽在0?100C之間的平均比熱，(Kcal/Kg?C)；t2---干燥排風(fēng)溫度，(C)；C水---水在0?100C之間的平均比熱，(Kcal/Kg-C)；91---干燥器進(jìn)煤的煤溫，一般有91=t0。將W水=22.2X103，t2-=70，C水=1和91=6代入，可得：Q1=22.2X103X(595+0.45X70TX6)=1369X104Kcal/h2.產(chǎn)品升溫所需的熱量Q2：Q2=W產(chǎn).[Cs.(1-32)+C水.32].(02-01) (4-2)式中：02-—干燥器出煤的煤溫，(°C)將W產(chǎn)=177.8X103,Cs=0.37,32=0.10,C水=1,9j6和。2-二41代入，可得：Q2=177.8X103X[0.37X(1-0.10)+1X0.10]X(41-6)二270X104Kcal/h干燥器外圍熱損失Q：3有保溫的干燥器，外圍的熱損失一般用估算方法，用以下計(jì)算式：Q3=0.08X(Q1+Q2)=0.08X(1369X104+270X104)TOC\o"1-5"\h\z=131X104Kcal/h (4-3)干燥熱風(fēng)在干燥器內(nèi)放出的熱量總和：干燥熱風(fēng)在干燥器內(nèi)放出的熱量總和用下式計(jì)算：SQ=Q1+Q2+Q3=1770X104Kcal/h (4-4)單位質(zhì)量的干燥熱風(fēng)在干燥器內(nèi)熱焓減少量計(jì)算：.干燥器進(jìn)口的干燥熱風(fēng)熱焓計(jì)算：i1=(0.24+0.45d1).t1+595d1 (4-5)將d1=0.009和tj260代入，可得：i1二(0.24+0.45X0.009)X260+595X0.009=68.81Kcal/Kg干空氣.干燥熱風(fēng)在干燥器內(nèi)放出熱量后的熱焓計(jì)算：i，2=(0.24+0.45d1).t2+595.d1 (4-6)將d1=0.009和七2二70代入，可得：i，2二(0.24+0.45X0.009)X70+595X0.009=22.44Kcal/Kg干空氣.單位質(zhì)量的干燥熱風(fēng)在干燥器內(nèi)熱焓減少量計(jì)算：Ai=i1-i，2 (4-7)將'=68.81和i，2=22.44代入，可得：Ai=46.37Kcal/Kg干空氣1.干燥熱風(fēng)質(zhì)量流量計(jì)算：在沒(méi)有漏風(fēng)損失的條件下，干燥系統(tǒng)中干燥熱風(fēng)的質(zhì)量流量是保持不變的；而在不同部位，由于干燥熱風(fēng)的溫度變化，可產(chǎn)生體積流量的變化。所以干燥熱風(fēng)質(zhì)量流量計(jì)算是非常重要的。在沒(méi)有漏風(fēng)損失的條件下，干燥熱風(fēng)質(zhì)量流量可用下式計(jì)算：Gz=(Q1+Q2+Q3/Ai (4-8)將Q"Q2，Q3，和Ai的值代入上式，可得：風(fēng)機(jī)G=1770X104/46.37=38.17X104Kg/hz干燥器所需的總熱量是以環(huán)境