Разработка энергохимико-технологической системы ЭХТС (стр. 2 из 4)
Определяем величины, не изменяющиеся в ходе итераций:
Массовый расход парогазовой смеси:
Сечение пучка труб
Скорость потока газов на выходе из реактора
Потеря давления в реакторе происходит за счет трения и за счет местных сопротивлений.
. ; 
Коэффициент проницаемости зернистого слоя
Вязкость газовой смеси определяем как среднее арифметическое средних вязкостей на входе в реактор и выходе из него:
| Компонент |  |  |  |  |  |
CH4 | 13,4+0,019t | 300 | 19,2 | 0,2 | 20,06 |
| H2O | 8,3+0,040t | 300 | 20,5 | 0,8 | |
| CH4 | 13,4+0,019t | 800 | 30,5 | 0,0763 | 27,65 |
| H2O | 8,3+0,040t | 800 | 44,3 | 0,411 | |
| H2 | 9,5+0,014t | 800 | 22,1 | 0,43 |
Диссипация определяется из соотношения
Расчет давления P8 методом итераций
Т.о.
3.4 Эксергетический КПД процесса конверсии метана
= 0,603 
4. Технологический расчет и эксергетический анализ процесса горения
Исходные данные и допущения:
1. Процесс горения – адиабатный.
2. Процесс протекает изобарно при давлении 1атм (или близком к нему).
3. Исходные компоненты и продукты сгорания рассматриваются как идеальные газы.
4. Состав топлива (по объему): 0,5CH4 : 0,4C3H8.
5. Воздух, подаваемый в камеру сгорания, рассматривается как двухкомпонентная система с объемным соотношением компонентов
O2 : N2 = 21% : 79% = 1 : 3,76
6. Параметры топлива и воздуха на входе в камеру сгорания:
T1=Toc=T0=298,15K
P1=Poc=Pº=1 атм
7. Воздух, подаваемый в камеру сгорания, подается с избытком. Коэффициент избытка воздуха αизб=1,05
4.1 Материальный баланс процесса горения
Уравнение реакции горения 1 моля топлива при полном сгорании топлива
0,4CH4 + 0,5C3H8 + 3,3αизбO2 +0,1N2+ 12,408 αизбN2→1,9CO2 + 2,8H2O + 3,3(αизб-1)O2 + (3,3*3,76αизб +0,1)N2
C учетом того, что αизб=1,01, уравнение реакции запишется в виде:
0,4CH4 + 0,5C3H8 + 3,465O2 +13,028N2+ 0,1N2 →
→1,9CO2 + 2,8H2O +0,165O2 + 13,128N2
4.2. Энергетический (энтальпийный) баланс
(Определение температуры адиабатного горения.)
Рассматриваемый процесс является стационарным процессом, совершающимся в открытой термодинамической системе. В этом случае энергетический баланс записывается в виде:
Полученное балансовое выражение является энтальпийным балансом:
Энтальпия компонента на входе в камеру сгорания равна стандартной энтальпии образования
; на выходе – определяется из соотношения: 
Энтальпии компонентов на входе в камеру сгорания.
| Компонент |  |  |
CH4 | -74,8 | 0,4 |
| С3H8 | -103,3 | 0,5 |
| O2 | 0 | |
N2 | 0 |
Энтальпии компонентов на выходе из камеры сгорания.
| Компонент | |  |  |  --- |  |
| CO2 | -393,5 | 32,20 | 0,022 | -407,1 + 44,14·10-3T +4,52·10-6T2 | 1,9 |
| O2 | 0 | 31,50 | 0,003 | -9,23 + 31,46·10-3T + 1,7·10-6T2 | 0,165 |
| H2O | -241,8 | 32,30 | 0,002 | -251,2 + 30,0·10-3T + 5,36·10-6T2 | 2,8 |
| N2 | 0 | 27,90 | 0,004 | -8,5 + 27,88·10-3T + 2,14·10-6T2 | 13,128 |
Так как
,то1585,11 +0,5231 T +50,02 *10-6 T2=0
В результате решения данного квадратного уравнения получаем:
Tтеор.ад.гор =2346,08K
4.3 Эксергетический баланс
Эксергетический КПД адиабатного горения:
;T1=T0=298,15K ; T2=Tтеор.ад.гор.=2346,08К (см. ) ; P1=P2=P°=1атм
(см. )Для сечения 2-2 эксергии компонентов определяем по формуле:
(вывод формулы – см. )
Мольные доли компонентов: 
Эксергии компонентов:
| Компонент |  |  | |  |  |  |
| CO2 | 20,10 | 32,2 | 0,022 | 0,1056 | 106,8 | 1,9 |
| O2 | 3,95 | 31,50 | 0,003 | 0,00917 | 54,46 | 0,165 |
| H2O | 8,60 | 32,3 | 0,002 | 0,1556 | 43,7465 | 2,8 |
N2 | 0,70 | 27,90 | 0,004 | 0,7296 | 48,284 | 13,128 |
