Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Podobne dokumenty
STECHIOMETRIA SPALANIA

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (rzeczywistego) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH. Opracował. Dr inż. Robert Jakubowski

STECHIOMETRIA SPALANIA

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

TERMOCHEMIA SPALANIA

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

TERMOCHEMIA SPALANIA

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2014/2015

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (SILNIK IDEALNY) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH

Termodynamika ć wićzenia

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

PARAMETRY PROCESU SPALANIA

Przemiany termodynamiczne

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

Kontrola procesu spalania

Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16

Pomiary ciepła spalania i wartości opałowej paliw gazowych

PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA CHEMICZNE

Prowadzący: dr hab. inż. Agnieszka Gubernat (tel. (0 12) ;

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Procentowa zawartość sodu (w molu tej soli są dwa mole sodu) wynosi:

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

WYBRANE ZAGADNIENIA Z TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

Spis treści. PRZEDMOWA.. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ.. 13

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

K raków 26 ma rca 2011 r.

POMIAR STRUMIENIA PŁYNU ZA POMOCĄ ZWĘŻEK.

dr Dariusz Wyrzykowski ćwiczenia rachunkowe semestr I

Spis treści. Przedmowa WPROWADZENIE DO PRZEDMIOTU... 11

Ćwiczenie 5: Wymiana masy. Nawilżanie powietrza.

Opracował: dr inż. Tadeusz Lemek

Opracowanie: Zespół Zarządzania Krajową Bazą KOBiZE

Termodynamika Termodynamika

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

ciąg podciśnienie wywołane róŝnicą ciśnień hydrostatycznych zamkniętego słupa gazu oraz otaczającego powietrza atmosferycznego

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Jednostki Ukadu SI. Jednostki uzupełniające używane w układzie SI Kąt płaski radian rad Kąt bryłowy steradian sr

a. Dobierz współczynniki w powyższym schemacie tak, aby stał się równaniem reakcji chemicznej.

BILANS CIEPLNY CZYNNIKI ENERGETYCZNE

Podstawowymi składnikami paliw są następujące pierwiastki: C, H, S oraz pierwiastki niepalne jak O, N oraz nieznaczne ilości związków mineralnych.

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA

Zadanie 1. Zadanie: Odpowiedź: ΔU = 2, J

ZAGADNIENIA PROJEKTOWE PALNIKÓW PYŁOWYCH

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

Mol, masa molowa, objętość molowa gazu

Mieszanka paliwowo-powietrzna i składniki spalin

Zadanie 1. Zadanie: Odpowiedź: ΔU = 2, J

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

Substancja - jest to taka postać materii, która ma masę spoczynkową różną od zera.

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, INSTYTUT INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ I POMIAROWEJ LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH I-21

prędkości przy przepływie przez kanał

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH: TECHNIKA PROCESÓW SPALANIA

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

podstawami stechiometrii, czyli działu chemii zajmującymi są obliczeniami jest prawo zachowania masy oraz prawo stałości składu

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

Temodynamika Roztwór N 2 i Ar (gazów doskonałych) ma wykładnik adiabaty κ = 1.5. Określić molowe udziały składników. 1.7

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 4 OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKA STRAT LOEKALNYCH

Sonochemia. Schemat 1. Strefy reakcji. Rodzaje efektów sonochemicznych. Oscylujący pęcherzyk gazu. Woda w stanie nadkrytycznym?

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

ZAŁĄCZNIK. (1) Obiekty energetycznego spalania, które należy ująć w przejściowym planie krajowym

WYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA. Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami

09 - Dobór siłownika i zaworu. - Opór przepływu w przewodzie - Dobór rozmiaru zaworu - Dobór rozmiaru siłownika

Destylacja z parą wodną

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

Wymagania dotyczące ciśnień w instalacjach Dz. U. z 2002 r. Nr 75, poz. 690, z późn. zm. PN-C-04753:2002 Bąkowski Konrad, Sieci i instalacje gazowe

Zasada działania maszyny przepływowej.

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2014/2015

PLAN WYNIKOWY MASZYNOZNAWSTWO OGÓLNE

KOLOKWIUM: 1-szy termin z kursu: Palniki i paleniska, część dotycząca palników IV r. ME, MiBM Test 11 ( r.) Nazwisko..Imię.

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 4

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Odwracalność przemiany chemicznej

Materiały konstrukcyjne systemów kominowych jako element poprawy efektywności energetycznej instalacji grzewczych

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne, Obliczenia na podstawie wzorów chemicznych

MODUŁ 3. WYMAGANIA EGZAMINACYJNE Z PRZYKŁADAMI ZADAŃ

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 7

Wykład 7: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Kondensacja - teoria. Jak ogrzewać oszczędzając energię? Odpowiedź... KONDENSACJA. ... dowody? Podstawy kondensacji

Wprowadzenie do Techniki. Materiały pomocnicze do projektowania z przedmiotu: Ćwiczenie nr 2 Przykład obliczenia

Zadania domowe z termodynamiki I dla wszystkich kierunków A R C H I W A L N E

Rodzaj nadawanych uprawnień: obsługa, konserwacja, remont, montaż, kontrolnopomiarowe.

Wnikanie ciepła przy konwekcji swobodnej. 1. Wstęp

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Koninie. Janusz Walczak

Termochemia elementy termodynamiki

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Wojskowa Akademia Techniczna Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

Aerodynamika i mechanika lotu

c. Oblicz wydajność reakcji rozkładu 200 g nitrogliceryny, jeśli otrzymano w niej 6,55 g tlenu.

WŁAŚCIWOŚCI GAZÓW 3.1. PODSTAWY TEORETYCZNE

4. ODAZOTOWANIE SPALIN

Przy prawidłowej pracy silnika zapłon mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje od iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

Transkrypt:

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej w Systemach Technicznych Symulacja prosta dyszy pomiarowej Bendemanna Opracował: dr inż. Andrzej J. Zmysłowski Katedra Podstaw Systemów Technicznych Wydział Organizacji i Zarządzania Politechnika Śląska

Opis obiektu symulacji Dysza Bendemanna, inaczej zwana otworem zaokrąglonym, posiada kształt eliptyczny, jak pokazano na Rys. 1. Gaz przepływający przez dyszę podlega przemianie adiabatycznej, opisanej równaniem (1), gdzie nazywany jest wykładnikiem adiabaty, a oraz to odpowiednio pojemność cieplna przy stałym ciśnieniu oraz pojemność cieplna przy stałej objętości właściwej. Podczas przemiany nie zachodzi wymiana ciepła z otoczeniem. Gaz płynący przez dyszę podlega ekspansji, obniża swoje ciśnienie i zwiększa prędkość, która (1) Rys. 1 Tuba pomiarowa przepływu powietrza z dyszą Bendemanna; 1) ściana przednia wentylatora, 2) tuba dystansowa, 3) dysza Bendemanna, 4) króciec pomiarowy. osiąga największą wartość w przekroju krytycznym o średnicy D 2. Prędkość zmienia się

zależnie od stosunku ciśnień, co przedstawia poglądowo wykres na Rys. 2. Dla stosunku &m m& max Rys. 2 Krzywa Bendemanna, zależność prędkości w przekroju 2 od proporcji ciśnień. prędkość, czyli osiąga prędkość dźwięku. Natomiast prędkość dźwięku jest funkcją parametrów stanu i wykładnika adiabaty. Prędkość dźwięku dla gazu doskonałego wyraża równanie (2), a dla gazów rzeczywistych wyraża równanie (3). (2) (3) Wykładnik adiabaty zależy od wielkości cząsteczek gazu. Typowe wartości zawarto w Tablicy 1. Tablica 1 Typowe wartości wykładnika adiabaty dla różnych rodzajów gazu. Rodzaj gazu Gaz jednoatomowy Gaz dwuatomowy Gaz trójatomowy i = 1,67 i = 1,4 i = 1,33 Odcinek krzywej Bendemanna wykorzystywany dla celów pomiarowych mieści się w granicach podanych przez nierówność (4). (4)

Prędkość wylotowa dana jest wzorem Bendemanna (5), (5) gdzie: uniwersalna stała gazowa, ciśnienie spoczynkowe, temperatura otoczenia (spoczynkowa). Objętościowe natężenie przepływu w przekroju krytycznym dyszy wyznacza się ze wzoru (6), gdzie: wyraża pole przekroju wylotu dyszy. (6) Wzór (6) wyraża objętościowe natężenie przepływu w stosownie do temperatury, gęstości i ciśnienia panujących w przekroju dyszy o średnicy. Natężenie przepływu, wyrażone w odniesieniu do warunków otoczenia, oblicza się ze wzoru (7). (7) Ostatecznie, strumień masy wzór (8) przepływającego czynnika przez dyszę Bendemanna wyraża (8) Jeżeli objętościowy strumień powietrza wyrażony jest w, a objętość właściwa w, to strumień masy przepływającego czynnika wyrażony jest w.

Wyznaczenie zapotrzebowania na powietrze do spalania węgla Węgiel kamienny dla celów energetycznych musi zostać spalony w paleniskach zapewniających właściwą ilość tlenu. Całkowite i zupełne spalanie zachodzi zgodnie z równaniem (9), jeżeli dostarczona zostanie teoretyczna ilość tlenu konieczna do spalenia określonej ilości węgla. (9) Zgodnie z równaniem (9) jeden kilomol węgla w połączeniu z jednym kilomolem tlenu tworzy jeden kilomol dwutlenku węgla. Biorąc pod uwagę masę atomową i cząsteczkową substratów otrzymuje się równanie bilansu masy (10) reakcji opisanej równaniem (9) (10) Z równania (10) bilansu masy wynika, że dla spalenia 1 kg pierwiastka węgla potrzeba (11) Kocioł energetyczny dla potrzeb centralnego ogrzewania powinien dać moc cieplną, która wynika z ilości spalonego paliwa, jego wartości opałowej oraz sprawności kotła, co przedstawia równanie (12). (12) Z równania (12) oblicza się zapotrzebowanie na strumień masy węgla, wyrażony w, jeżeli moc wyrażona będzie w, a wartość opałowa w. (13) Mnożąc strumień masy węgla kamiennego przez zawartość pierwiastka węgla w węglu kamiennym oraz przez zapotrzebowanie na tlen dane wzorem (11), otrzymuje się teoretyczne zapotrzebowanie na tlen wyrażone w, co przedstawia równanie (14). (14)

Tlen do spalania paliw dostarczany jest jako nieodłączny składnik powietrza, w którym się zawiera oraz, nie licząc pozostałych składników. Podane udziały tlenu i azotu wyznaczone są jako udziały objętościowe, więc nie mogą być użyte bezpośrednio do wyznaczenia teoretycznego zapotrzebowania na powietrze wyrażonego w. Masowy teoretyczny strumień powietrza przez masowy udział tlenu, co wyraża równanie (15). wyznacza się dzieląc teoretyczne zapotrzebowanie tlenu (15) Dla ustalonej temperatury i ciśnienia udziały objętościowe mieszanin gazowych są identyczne z udziałami molowymi. Udział objętościowy tlenu jest równoważny udziałowi molowemu tlenu. Tak więc, masa cząsteczkowa powietrza wyliczana jest jako średnia ważona mas cząsteczkowych składników względem ich udziałów molowych w mieszaninie, co przedstawia wzór (16). We wzorze (16) pominięto inne składniki powietrza. (16) Wtedy udział masowy tlenu w powietrzu atmosferycznym wylicza się ze wzoru (17) jako iloraz masy tlenu zawartego w jednej cząsteczce powietrza do masy cząsteczkowej powietrza. (17) Podobnie wylicza się udział masowy azotu wzoru (18) w powietrzu atmosferycznym ze (18) Do spalania paliwa stosuje się niewielki nadmiar powietrza względem ilości teoretycznej wyrażony współczynnikiem nadmiaru powietrza (lambda). Wtedy rzeczywistą ilość powietrza określoną masowo wyraża równanie (19). (19) W paleniskach dużej mocy stosuje się małe wartości współczynników nadmiaru powietrza, rzędu. W paleniskach małej mocy współczynnik nadmiaru może osiągać wartości rzędu. Powszechnie, w Unii Europejskiej, uważa się za ekologiczne paliwa inne niż węgiel kamienny lub brunatny. Spalanie paliw ciekłych (olej opałowy lekki lub olej opałowy ciężki) jak również paliw gazowych (najczęściej metan lub propan butan) prowadzi się przy wyższych współczynnikach nadmiaru powietrza w celu obniżenia temperatury spalania i zmniejszenia udziału tlenków azotu ( ). Skutkiem powiększonego nadmiaru powietrza jest oczywiście wzrost udziału tlenu w spalinach, który zawiera się w pobliżu wartości 6%.

Zadanie dla studentów W arkuszu kalkulacyjnym QUATTRO PRO lub Excel, w zakładce nr 1, wykonać symulację zapotrzebowania na powietrze do spalania węgla dla danych: Moc kotła CO 1 Wartość opałowa węgla sprawność kotła Zawartość pierwiastka węgla w paliwie Współczynnik nadmiaru powietrza W zakładce nr 2 arkusza QUATTRO PRO lub Excel wykonać symulację masowego natężenia przepływu powietrza przez dyszę Bendemanna, dla danych: gęstość powietrza dla warunków otoczenia... Wykładnik adiabaty dla powietrza... warunki normalne:... Stała gazowa... spadek ciśnienia w dyszy dla przepływu maksymalnego... lepkość kinematyczna powietrza... Dobrać średnicę otworu krytycznego dyszy Bendemanna. 1 Co centralne ogrzewanie.