Теплотасгорания топлива является одним из самых важных параметров, характеризующих любой вид топлива. В данной статье определяется высокая и низкая теплота сгорания топлива при высокой температуре и низком давлении. Это необходимо для того чтобы определить теплоту сгораниявыделившегося попутного нефтяного газа, что является важным показателем для обеспечения хорошей работы газотурбинной электростанции.
Ключевые слова: теплотворность,теплотворная способность, топливо, теплота сгорания топлива, попутный нефтяной газ.
Когда определенное количество топлива сгорает, выделяется измеримое количество теплоты. Согласно Международной системе единиц величина выражается в Джоулях на кг или м3. Но параметры могут быть рассчитаны и в кКал или кВт. Если значение соотносится с единицей измерения топлива, оно называется удельным.
Теплота сгорания топлива делится на 2 вида: высшая и низшая.
Высшая теплотворная способность — количество теплоты, выделяемой при полном сгорании топлива, охлаждении продуктов сгорания до температуры топлива и конденсации водяного пара, образовавшегося при окислении водорода, входящего в состав топлива.
Низшая теплотворная способность — количество теплоты, выделяемой при полном сгорании топлива без конденсации водяного пара [1].
Для расчёта теплотворности, были использованы формулы (1) и (2).
Для расчёта низшей теплоты сгорания сухого газа используют формулу QнC=4,186(30,2CO2+85,5CH4+152,3C2H6+218C3H8+283,4C4H10+348,9C5H12) (1)
Пример расчета по формуле 1:
Образец состав ПНГ выходя на первой ступень сепарации при Р=0,5МПа, Т=45⁰С
QнC=4,186(30,2*44*0,0008+85,5*16*0,5237+152,3*30*0,1205+218*44*0,1612+283,4*2*58*(0,0375+0,0601)+348,9*2*72*(0,0120+0,0112))= 32711,47кДж/м ³
Для расчёта высшей теплоты сгорания сухого газа используют формулу (2):
QBC=4,186(30,2CO2+95CH4+166C2H6+236,9C3H8+307C4H10+377,2C5H12) (2)
Пример расчёта по формуле (2):
QBC=4,186(30,2*44*0,0008+95*16*0,5237+166*30*0,1205+236,9*44*0,1612+307*2*58*(0,0375+0,0601)+377,2*2*72*(0,0120+0,0112))= 30095,2 кДж/м ³ [2].
В составе ПНГ нет некоторых соединений, поэтому они не участвуют в расчётах.
Данные, необходимые для расчётов высшей и низшей теплотворности, указаны в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
|
|
Молекулярная масса вещества |
Р=0,5Мпа Т=45⁰С |
Р=0,5Мпа Т=40⁰С |
Р=0,5 Мпа Т=35С |
Р=0,5 Мпа Т=30⁰С |
|
СО2 |
44 |
0,0008 |
0,0008 |
0,0008 |
0,0009 |
|
CH4 |
16 |
0,5237 |
0,5450 |
0,5665 |
0,5886 |
|
C2H6 |
30 |
0,1205 |
0,1241 |
0,1275 |
0,1306 |
|
C3H8 |
44 |
0,1612 |
0,1569 |
0,1510 |
0,1431 |
|
и — C4H10 |
58 |
0,0375 |
0,0360 |
0,0342 |
0,0321 |
|
н — C4H10 |
58 |
0,0601 |
0,0566 |
0,0526 |
0,0484 |
|
и — C5H12 |
72 |
0,0120 |
0,0105 |
0,0090 |
0,0077 |
|
н — C5H12 |
72 |
0,0112 |
0,0096 |
0,0081 |
0,0068 |
Таблица 2
|
|
Молекулярная масса вещества |
Р=0,4 МПа Т=45⁰С |
Р=0,4 МПа Т=40⁰С |
Р=0,4 МПа Т=35⁰С |
Р=0,4 МПа Т=30⁰С |
|
СО2 |
44 |
0,0007 |
0,0007 |
0,0008 |
0,0008 |
|
CH4 |
16 |
0,4924 |
0,5138 |
0,5352 |
0,5570 |
|
C2H6 |
30 |
0,1154 |
0,1195 |
0,1233 |
0,1270 |
|
C3H8 |
44 |
0,1655 |
0,1636 |
0,1600 |
0,1543 |
|
и — C4H10 |
58 |
0,0397 |
0,0387 |
0,0373 |
0,0356 |
|
н — C4H10 |
58 |
0,0653 |
0,0625 |
0,0591 |
0,0552 |
|
и — C5H12 |
72 |
0,0145 |
0,0128 |
0,0111 |
0,0096 |
|
н — C5H12 |
72 |
0,0137 |
0,0119 |
0,0102 |
0,0086 |
Таблица 3
|
|
Молекулярная масса вещества |
Р=0,3 МПа Т=45⁰С |
Р=0,3 МПа Т=40⁰С |
Р=0,3 МПа Т=35⁰С |
Р=0,3 МПа Т=30⁰С |
|
СО2 |
44 |
0,0007 |
0,0007 |
0,0007 |
0,0007 |
|
CH4 |
16 |
0,4527 |
0,4749 |
0,4967 |
0,5184 |
|
C2H6 |
30 |
0,1080 |
0,1126 |
0,1170 |
0,1212 |
|
C3H8 |
44 |
0,1658 |
0,1671 |
0,1666 |
0,1640 |
|
и — C4H10 |
58 |
0,0411 |
0,0409 |
0,0403 |
0,0392 |
|
н — C4H10 |
58 |
0,0697 |
0,0683 |
0,0660 |
0,0630 |
|
и — C5H12 |
72 |
0,0178 |
0,0160 |
0,0142 |
0,0124 |
|
н — C5H12 |
72 |
0,0174 |
0,0153 |
0,0133 |
0,0114 |
Для большей наглядности табличных данных были построены графики, представленные на рисунках 1 и 2 соответственно.
Рис. 1. Зависимость высшей теплоты сгорания попутного нефтяного газа от температуры и давления
Рис. 2. Зависимость низшей теплоты сгорания попутного нефтяного газа от давления и температуры
Вывод. Из графиков видно, что теплотворная способность попутного нефтяного газа прямо пропорционально температуре и обратно пропорционально давлению. Также было установлено, что оптимальными условиями являются: давление равное 0,3 МПа и температура 45⁰С.
Литература:
- Электронный ресурс: https://tehtab.ru/guide/guidephysics/guidephysics heatandtemperature/comnustionenergy/fuelshighercaloricvalues
- М. Ш. Исламов «Печи химической промышленности» — 1975- с. 18
