Berechnung der adiabaten Rauchgastemperatur sowie des Nutzwäremstromes:
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- Elke Hofmeister
- vor 6 Jahren
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1 Berechnung der adiabaten Rauchgastemperatur sowie des Nutzwäremstromes: Brennstoff-, Verbrennungsluft- und Rauchgasmengen und -Zusammensetzungen (Analysen) und Temperaturen, Heizwert des Brennstoffs. zu berechnen sind: spezif.wärmekapazitäten, adiabate Verbrennungstemperatur. Dieses Berechnungsblatt berechnet gleichzeitig die adiabate Verbrennungstemperatur als auch den Nutzwärmestrom wenn die Rauchgastemperatur (=Abgastemperatur) vorgegeben ist. gegebene Daten: V CH4 1.0 Nm3/h T CH4 10 C V L 10 Nm3/Nm³ BG T L 10 C V RG 11 Nm3/Nm³ BG f 2.0%... Energieverlust an die Umgebung in % vom Heizwert Hu Hu Bst 36,000 kj/nm3 BG RG-Analyse: INDIZES: x CO vol% BG... Brenngas x H2O vol% RG... Rauchgas x N vol% L.. Luft x O vol% ad... adiabat x summe vol% tats... tatsächlich, z.b. geg.abgastemp. nach Kessel verl... Verluste gelb unterlegte Zahlen sind vorgegeben! folgende Werte sind zu berechnen: 1. wie groß ist die adiabate RG-Temperatur? 2. welcher Nutzenergiestrom kann bei geg. Abgastemp. gewonnen werden? zunächst werden die spezif.wärmekapazitäten ermittelt: cpm Bst kj/nm3k cpm Luft kj/nm3k T RG ad 2000 C... Annahme... ergibt: cpm RG ad kj/nm3k T RG ad C... berechnet T RG tats 100 C... vorgegeben... ergibt: cpm RG tats kj/nm3k Energiebilanzdaten: Leistungsbilanzdaten: V BG 2.78E-04 Nm³/s gesamte zugeführte EnergieQ BG+L 36,144.9 kj/nm³ BG kw abgeführte Energien zufolge: RG Q RG 1,511.3 kj/nm³ BG kw 11.0 Nm³ RG /h Verluste an die Umgebung Q verl kj/nm³ BG kw Nutzenergie Q N 33,913.6 kj/nm³ BG kw thermischer Wirkungsgrad 93.8% zufolge Annahme einer Temperatur T RG ad ergibt sich aus der Nachrechnung daraus ein Berechnungswert. Die Annahme muss nun geändert werden, bis dieser dem Berechnungwert gleich wird --> dieser Vorgang heißt ITERATION!
2 Brennkammerdimensionierung: auf Basis einer Minsdestverweilzeit sollen das Volumen und die Abmaße einer Brennkammer berechnet werden: Mindestverweilzeit 1.5 s bei quadratisch-quaderförmiger BK: bei zylindrischer BK: Verh. Höhe:Seitenlänge 2 Verhältn. Höhe:Durchmesser 1.5 BK-Gastemperatur 900 C BK-Druck 950 mbar Rauchgasstrom 11.0 Nm³ RG /h... siehe vorherige Rechnung! RG Betriebsvolumenstrom 50.4 Bm³/h 0.01 Bm³/s BK Volumen 0.02 m³ BK Grundflächenlänge 0.22 m BK Durchmesser 0.26 m BK Höhe 0.44 m BK Höhe 0.39 m
3 Berechnung der adiabaten Rauchgastemperatur sowie des Nutzwäremstromes: Brennstoff-, Verbrennungsluft- und Rauchgasmengen und -Zusammensetzungen (Analysen) und Temperaturen, Heizwert des Brennstoffs. zu berechnen sind: spezif.wärmekapazitäten, adiabate Verbrennungstemperatur. Dieses Berechnungsblatt berechnet gleichzeitig die adiabate Verbrennungstemperatur als auch den Nutzwärmestrom wenn die Rauchgastemperatur (=Abgastemperatur) vorgegeben ist. gegebene Daten: V CH4 5.0 Nm3/h T CH4 10 C V L 10 Nm3/Nm³ BG T L 50 C V RG 11 Nm3/Nm³ BG f 2.0%... Energieverlust an die Umgebung in % vom Heizwert Hu Hu Bst 36,000 kj/nm3 BG RG-Analyse: INDIZES: x CO vol% BG... Brenngas x H2O vol% RG... Rauchgas x N vol% L.. Luft x O vol% ad... adiabat x summe vol% tats... tatsächlich, z.b. geg.abgastemp. nach Kessel verl... Verluste gelb unterlegte Zahlen sind vorgegeben! folgende Werte sind zu berechnen: 1. wie groß ist die adiabate RG-Temperatur? 2. welcher Nutzenergiestrom kann bei geg. Abgastemp. gewonnen werden? zunächst werden die spezif.wärmekapazitäten ermittelt: cpm Bst kj/nm3k cpm Luft kj/nm3k T RG ad 2000 C... Annahme... ergibt: cpm RG ad kj/nm3k T RG ad C... berechnet T RG tats 200 C... vorgegeben... ergibt: cpm RG tats kj/nm3k Energiebilanzdaten: Leistungsbilanzdaten: V BG 1.39E-03 Nm³/s gesamte zugeführte EnergieQ BG+L 36,664.9 kj/nm³ BG kw abgeführte Energien zufolge: RG Q RG 3,051.5 kj/nm³ BG kw 55.0 Nm³ RG /h Verluste an die Umgebung Q verl kj/nm³ BG kw Nutzenergie Q N 32,893.3 kj/nm³ BG kw thermischer Wirkungsgrad 89.7% zufolge Annahme einer Temperatur T RG ad ergibt sich aus der Nachrechnung daraus ein Berechnungswert. Die Annahme muss nun geändert werden, bis dieser dem Berechnungwert gleich wird --> dieser Vorgang heißt ITERATION!
4 Brennkammerdimensionierung: auf Basis einer Minsdestverweilzeit sollen das Volumen und die Abmaße einer Brennkammer berechnet werden: Mindestverweilzeit 1.5 s bei quadratisch-quaderförmiger BK: bei zylindrischer BK: Verh. Höhe:Seitenlänge 2 Verhältn. Höhe:Durchmesser 1.5 BK-Gastemperatur 900 C BK-Druck 950 mbar Rauchgasstrom 55.0 Nm³ RG /h... siehe vorherige Rechnung! RG Betriebsvolumenstrom Bm³/h 0.07 Bm³/s BK Volumen 0.10 m³ BK Grundflächenlänge 0.37 m BK Durchmesser 0.45 m BK Höhe 0.75 m BK Höhe 0.67 m
5 Berechnung der adiabaten Rauchgastemperatur sowie des Nutzwäremstromes: Brennstoff-, Verbrennungsluft- und Rauchgasmengen und -Zusammensetzungen (Analysen) und Temperaturen, Heizwert des Brennstoffs. zu berechnen sind: spezif.wärmekapazitäten, adiabate Verbrennungstemperatur. Dieses Berechnungsblatt berechnet gleichzeitig die adiabate Verbrennungstemperatur als auch den Nutzwärmestrom wenn die Rauchgastemperatur (=Abgastemperatur) vorgegeben ist. gegebene Daten: V CH4 30,000.0 Nm3/h T CH4 10 C V L 10 Nm3/Nm³ BG T L 350 C V RG 11 Nm3/Nm³ BG f 2.0%... Energieverlust an die Umgebung in % vom Heizwert Hu Hu Bst 36,000 kj/nm3 BG RG-Analyse: INDIZES: x CO vol% BG... Brenngas x H2O vol% RG... Rauchgas x N vol% L.. Luft x O vol% ad... adiabat x summe vol% tats... tatsächlich, z.b. geg.abgastemp. nach Kessel verl... Verluste gelb unterlegte Zahlen sind vorgegeben! folgende Werte sind zu berechnen: 1. wie groß ist die adiabate RG-Temperatur? 2. welcher Nutzenergiestrom kann bei geg. Abgastemp. gewonnen werden? zunächst werden die spezif.wärmekapazitäten ermittelt: cpm Bst kj/nm3k cpm Luft kj/nm3k T RG ad 2200 C... Annahme... ergibt: cpm RG ad kj/nm3k T RG ad C... berechnet T RG tats 160 C... vorgegeben... ergibt: cpm RG tats kj/nm3k Energiebilanzdaten: Leistungsbilanzdaten: V BG 8.33E+00 Nm³/s gesamte zugeführte EnergieQ BG+L 40,673.6 kj/nm³ BG ,946.3 kw abgeführte Energien zufolge: RG Q RG 2,431.5 kj/nm³ BG... 20,262.4 kw 330,000.0 Nm³ RG /h Verluste an die Umgebung Q verl kj/nm³ BG... 6,000.0 kw Nutzenergie Q N 37,522.1 kj/nm³ BG ,683.9 kw thermischer Wirkungsgrad 92.3% zufolge Annahme einer Temperatur T RG ad ergibt sich aus der Nachrechnung daraus ein Berechnungswert. Die Annahme muss nun geändert werden, bis dieser dem Berechnungwert gleich wird --> dieser Vorgang heißt ITERATION!
6 Brennkammerdimensionierung: auf Basis einer Minsdestverweilzeit sollen das Volumen und die Abmaße einer Brennkammer berechnet werden: Mindestverweilzeit 1.0 s bei quadratisch-quaderförmiger BK: bei zylindrischer BK: Verh. Höhe:Seitenlänge 2 Verhältn. Höhe:Durchmesser 1.5 BK-Gastemperatur 1100 C BK-Druck 950 mbar Rauchgasstrom 330,000.0 Nm³ RG /h... siehe vorherige Rechnung! RG Betriebsvolumenstrom 1,769,732.7 Bm³/h Bm³/s BK Volumen m³ BK Grundflächenlänge 6.26 m BK Durchmesser 7.47 m BK Höhe m BK Höhe m
7 Berechnung der adiabaten Rauchgastemperatur sowie des Nutzwäremstromes: Brennstoff-, Verbrennungsluft- und Rauchgasmengen und -Zusammensetzungen (Analysen) und Temperaturen, Heizwert des Brennstoffs. zu berechnen sind: spezif.wärmekapazitäten, adiabate Verbrennungstemperatur. Dieses Berechnungsblatt berechnet gleichzeitig die adiabate Verbrennungstemperatur als auch den Nutzwärmestrom wenn die Rauchgastemperatur (=Abgastemperatur) vorgegeben ist. gegebene Daten: V CH4 50,000.0 Nm3/h T CH4 10 C V L 10 Nm3/Nm³ BG T L 350 C V RG 11 Nm3/Nm³ BG f 2.0%... Energieverlust an die Umgebung in % vom Heizwert Hu Hu Bst 36,000 kj/nm3 BG RG-Analyse: INDIZES: x CO vol% BG... Brenngas x H2O vol% RG... Rauchgas x N vol% L.. Luft x O vol% ad... adiabat x summe vol% tats... tatsächlich, z.b. geg.abgastemp. nach Kessel verl... Verluste gelb unterlegte Zahlen sind vorgegeben! folgende Werte sind zu berechnen: 1. wie groß ist die adiabate RG-Temperatur? 2. welcher Nutzenergiestrom kann bei geg. Abgastemp. gewonnen werden? zunächst werden die spezif.wärmekapazitäten ermittelt: cpm Bst kj/nm3k cpm Luft kj/nm3k T RG ad 2200 C... Annahme... ergibt: cpm RG ad kj/nm3k T RG ad C... berechnet T RG tats 160 C... vorgegeben... ergibt: cpm RG tats kj/nm3k Energiebilanzdaten: Leistungsbilanzdaten: V BG 1.39E+01 Nm³/s gesamte zugeführte EnergieQ BG+L 40,673.6 kj/nm³ BG ,910.6 kw abgeführte Energien zufolge: RG Q RG 2,431.5 kj/nm³ BG... 33,770.7 kw 550,000.0 Nm³ RG /h Verluste an die Umgebung Q verl kj/nm³ BG... 10,000.0 kw Nutzenergie Q N 37,522.1 kj/nm³ BG ,139.9 kw thermischer Wirkungsgrad 92.3% zufolge Annahme einer Temperatur T RG ad ergibt sich aus der Nachrechnung daraus ein Berechnungswert. Die Annahme muss nun geändert werden, bis dieser dem Berechnungwert gleich wird --> dieser Vorgang heißt ITERATION!
8 Brennkammerdimensionierung: auf Basis einer Minsdestverweilzeit sollen das Volumen und die Abmaße einer Brennkammer berechnet werden: Mindestverweilzeit 1.0 s bei quadratisch-quaderförmiger BK: bei zylindrischer BK: Verh. Höhe:Seitenlänge 2 Verhältn. Höhe:Durchmesser 1.5 BK-Gastemperatur 1100 C BK-Druck 950 mbar Rauchgasstrom 550,000.0 Nm³ RG /h... siehe vorherige Rechnung! RG Betriebsvolumenstrom 2,949,554.5 Bm³/h Bm³/s BK Volumen m³ BK Grundflächenlänge 7.43 m BK Durchmesser 8.86 m BK Höhe m BK Höhe m
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