题目
一个小型的低污染排放的地面燃气轮机,在满负荷下运行(3950kw),此时的当量比为0.286,空气流量为15.9kg/s。等效燃料(天然气)成分为C1.16H4.32,求:燃料的质量流率及其运行的空燃比。
一个小型的低污染排放的地面燃气轮机,在满负荷下运行(3950kw),此时的当量比为0.286,空气流量为15.9kg/s。等效燃料(天然气)成分为C1.16H4.32,求:燃料的质量流率及其运行的空燃比。
题目解答
答案
解:已知:
,
,
,
求:
和(A/F)
按定义:
解析
步骤 1：计算等效燃料的分子量
等效燃料的分子量由碳和氢的原子量和数量决定。碳的原子量为12.01，氢的原子量为1.008。等效燃料的分子量为：
${M}_{fuel} = 1.16 \times 12.01 + 4.32 \times 1.008 = 18.286 \, \text{g/mol}$
步骤 2：计算燃料的当量比
当量比是燃料的当量比，即燃料的化学计量比。对于C1.16H4.32，其化学计量比为：
$a = \frac{x + y}{4} = \frac{1.16 + 4.32}{4} = 1.37$
其中，x为碳原子数，y为氢原子数。
步骤 3：计算空燃比
空燃比是空气与燃料的质量比。根据当量比的定义，空燃比为：
$(A/F) = 4.76 \times a \times \frac{M_{air}}{M_{fuel}}$
其中，$M_{air}$为空气的平均分子量，取28.85 g/mol。代入数值计算得：
$(A/F) = 4.76 \times 1.37 \times \frac{28.85}{18.286} = 16.82$
步骤 4：计算燃料的质量流率
燃料的质量流率可以通过空气流量和空燃比计算得到：
$m_{fuel} = \frac{m_{air}}{(A/F)}$
其中，$m_{air}$为空气流量，取15.9 kg/s。代入数值计算得：
$m_{fuel} = \frac{15.9}{16.82} = 0.945 \, \text{kg/s}$
等效燃料的分子量由碳和氢的原子量和数量决定。碳的原子量为12.01，氢的原子量为1.008。等效燃料的分子量为：
${M}_{fuel} = 1.16 \times 12.01 + 4.32 \times 1.008 = 18.286 \, \text{g/mol}$
步骤 2：计算燃料的当量比
当量比是燃料的当量比，即燃料的化学计量比。对于C1.16H4.32，其化学计量比为：
$a = \frac{x + y}{4} = \frac{1.16 + 4.32}{4} = 1.37$
其中，x为碳原子数，y为氢原子数。
步骤 3：计算空燃比
空燃比是空气与燃料的质量比。根据当量比的定义，空燃比为：
$(A/F) = 4.76 \times a \times \frac{M_{air}}{M_{fuel}}$
其中，$M_{air}$为空气的平均分子量，取28.85 g/mol。代入数值计算得：
$(A/F) = 4.76 \times 1.37 \times \frac{28.85}{18.286} = 16.82$
步骤 4：计算燃料的质量流率
燃料的质量流率可以通过空气流量和空燃比计算得到：
$m_{fuel} = \frac{m_{air}}{(A/F)}$
其中，$m_{air}$为空气流量，取15.9 kg/s。代入数值计算得：
$m_{fuel} = \frac{15.9}{16.82} = 0.945 \, \text{kg/s}$