燃氣燃燒與應用課程設計

1、青島濱海學院12建環(huán)課程設計1設計概述該課程設計是某品牌燃氣灶具的設計與計算，本人設計的為天然氣12T3。2設計依據2.1原始數據（1）天然氣的額定工作壓力為2000Pa（2）一次空氣系數=0.6（3）燃氣溫度為15（4）設計熱負荷4Kw（5）天然氣12T3的相關參數 表2-1類別體積分數(%)相對密度熱值/(MJ/m3)華白數/(MJ/m3)燃燒勢cp理論干煙氣中CO2體積分數(%)H1HhW1Wh12T3CH4=92.5N2=7.50.58631.4634.9541.1145.6736.311.632.2燃氣基本參數的計算2.2.1熱值的計算根據混合法則按下式進行計算：H = H 1 r1

2、 + H 2 r2 + + H n rn （2-1）式中 H 燃氣（混合氣體）的低熱值（ kJ / Nm3 ）；H 1 , H 2 , H n 燃氣中各可燃組分的低熱值（ kJ / Nm3 ），查表可得；r1 , r2 , rn 燃氣中各可燃組分的容積分數，（原始數據）；2.2.2燃氣密度計算根據混合法則按下式進行計算： g = 1r1 + 2r2 + + n rn （2-2）式中g 燃氣（混合氣體）的密度 (kg / Nm 3 ) ；1 , 2 , 3 燃氣中各組分的密度 (kg / Nm 3 ) ，查表可得；r1 , r2 , rn 燃氣中各可燃組分的容積分數，（原始數據）；2.2.3燃氣

3、相對密度計算 （2-3）式中 s 燃氣的相對密度，無綱量；g 燃氣（混合氣體）的密度 (kg / Nm 3 ) 。2.2.4理論空氣需要量的計算當燃氣組分已知，可按下式計算燃氣燃燒所需理論空氣量：0.5 H 2 + 0.5CO + ( m + 4/n)Cm H n + 1.5H 2 S O2 （2-4）式中 V0 理論空氣需要量 ( Nm 3干空氣 / Nm 3 干燃氣) ；H2 , CO, Cm H n , H 2 S 燃氣中各種可燃組分的容積分數；O2 燃氣中氧的容積成分；2.3頭部計算2.3.1計算火孔總面積 （2-5）式中 F p 火孔總面積 (mm 2 ) ；Q 設計熱負荷 (Kw)

4、 ；q p 額定火孔強度 Kw / mm 2 。2.3.2計算火孔數目 （2-6）式中 n 火孔數目（個）F p 火孔總面積 (mm 2 ) ；d p 單個火孔的直徑； 圓周率，取3.14 。2.3.3計算火孔間距s = 2.5d p （2-7）式中 s火孔間距(mm)；d p單個火孔的直徑。2.3.4計算火孔深度 h=2.3dp （2-8）式中 h火孔深度(mm)d p 單個火孔的直徑。2.3.5計算頭部截面Fh = 2 F p （2-9）式中 Fh 頭部截面積 (mm 2 ) ；F p 火孔總面積 (mm 2 ) 。2.3.6計算頭部截面直徑 （2-10）式中 Dh 頭部截面直徑 (mm)

5、 ；F p 火孔總面積 (mm 2 ) 。2.3.7計算火孔阻力系數 （2-11）式中 p 火孔阻力系數；µ p 火孔流量系數。2.3.8計算頭部能量損失系數 （2-12）式中 K1頭部能量損失系數，無量綱；p火孔阻力系數；t 混合氣體在火孔出口的溫度。2.4引射器計算2.4.1計算引射器系數 （2-13）式中 u 引射系數，無量綱；一次空氣系數，無量綱；s 燃氣的相對密度，無綱量。2.4.2計算引射器形式本設計采用 型引射器，可使引射器的尺寸最小，其能量損失系數K=3。2.4.3計算燃氣流量 （2-14）式中 Lg燃氣的流量(Nm3 /h)；Q設計熱負荷(Kw)；Hl混合氣體的低熱

6、值(kJ / Nm3 )。2.4.4計算噴嘴直徑 （2-15）式中 d 噴嘴直徑(mm)；Lg燃氣的流量(Nm3 /h)；s 燃氣的相對密度，無綱量。H 燃氣的額定工作壓力(Pa )。2.4.5計算噴嘴截面積 （2-16）式中 Fj噴嘴截面積(mm2 )d 噴嘴直徑(mm)；2.4.6計算最佳燃燒器參數 （2-17）式中 Flop燃燒器參數，無量綱；K 引射器能量損失系數，無量綱；K1 頭部能量損失系數，無量綱。2.4.7計算A值 （2-18）式中 A 設定量，K 引射器能量損失系數，無量綱；u 引射系數，無量綱；s 燃氣的相對密度，無綱量；Fp火孔總面積(mm2 )；Flop燃燒器參數，無量

7、綱。2.4.8計算X值 （2-19）式中 X設定量；A設定量。2.4.9計算引射器喉部面積 （2-20）式中 Ft引射器喉部面積(mm2 )；X設定量；Flop燃燒器參數，無量綱；Fp火孔總面積 (mm2 )。2.4.10計算引射器喉部直徑 （2-21）式中 d 引射器喉部直徑(mm)；Ft引射器喉部面積(mm2 )； 圓周率，取3.1415 。2.4.11引射器其他尺寸計算方式如圖2.5火焰高度計算2.5.1火焰內錐高度 （2-22）式中 hic火焰內錐高度(mm)；K 與燃氣性質及一次空氣系數有關的系數；fp單個火孔的面積(mm2 )；qp火孔熱強度(Kw /mm2 )，已知2.5.2火焰

8、外錐高度 （2-23）式中 hout火焰外錐高度(mm)；n 火孔排數；n1表示燃氣性質對外錐高度影響的系數；fp單個火孔的面積(mm2 )；qp火孔熱強度(Kw /mm2 )，已知。dp單個火孔的直徑，已知。2.6火孔排列2.6.1確定火孔個數根據計算出的火孔總個數，確定每排火孔的個數，合理分配布置。2.6.2火孔分布直徑的計算 （2-24）式中 Di第i 排火孔的分布直徑（mm）；ni 第i 排火孔的個數； 圓周率，本設計取3.14。3設計方案計算3.1已知計算參數已知燃燒器的熱負荷為Q=4Kw，氣源為天然氣H1=31460KJ/m3，=0.586kg/m3。一次空氣系數=0.6，過?？諝?/p>

9、系數=1.8，二次空氣流速取0.5m/s，火孔出口溫度為100，火孔內平均溫度為330K，火孔出口溫度為373K，火孔熱強度qp=8W/mm2。3.2詳細計算步驟3.2.1頭部計算（1）計算火孔總面積Fp取火孔熱強度qp=8W/mm2 則火孔的總面積=mm2=500mm2（2）確定火孔尺寸及數目n，選擇圓火孔直徑dp=3.0mm，所以火孔數目=71個，采用凸緣鑄鐵頭部，孔深為2倍的火孔直徑為6.0mm?；鹂组g距離為直徑的2倍為6mm。（3）火孔排列，火孔布置兩排，內圈占30%，外圈占70%。（4）燃燒器頭部截面積，進入頭部的氣流分為兩路，每一路流通截面積所涉及的火孔面積為總面積的1/2。根據F

10、h = 2 F p，燃燒器頭部流通截面積至少為其后火孔總面積的2倍，所以頭部截面積為mm2=500mm2（5）計算理論空氣量0.5 H 2 + 0.5CO + ( m +4/n )Cm H n + 1.5H 2 S O2 =8.81m3/m3（6）二次空氣面積按計算內排孔所需二次空氣口面積。內排孔的熱負荷約為總熱負荷的30%，為4×30%=1.2Kw，過?？諝庀禂等?.8，二次空氣流速為0.5m/s，則內排孔所需二次空氣口面積=807mm2（7）計算頭部能量損失系數K1選取火孔流量系數p=0.8，火孔阻力系數=0.56，混合氣體在火孔出口的溫度Tp=373K。3.2.2引射器計算（1

11、）一次空氣系數，按式計算引射器系數，=9.02（2）選取引射器形式，本設計采用 型引射器，可使引射器的尺寸最小，其能量損失系數K=3。（3）計算噴嘴直徑 燃氣流量為 =1.65mm 相應噴嘴截面積：2.14mm2（4）計算最佳燃燒器參數=（5）計算A值 A1，說明燃氣壓力有富余，計算工況為非最佳工況（6）計算X值 =（7）計算引射器喉部面積=0.41×1.16×500=237.8mm2=mm取喉部直徑dt=17mm（8）引射器其他尺寸圖如圖3-13.2.3火焰高度計算及加熱對象的設置高度（1）火焰內錐高度 =0.6，可查得天然氣K=0.15，按式（2-22）計算=0.86×0.15×7.07×8×103=7.30m