Горіння газоподібного палива.

Бувають такі види горіння газоподібного палива:

1. Нормальне горіння.

2. Горіння в турбулентному потоці.

3. Дифузійне горіння.

1. Нормальне горіння. Після загорання полум’я розповсюджується за рахунок постійної передачі теплоти від згорівших порцій палива до нових порцій, які поступили для горіння.

Якщо полум’я розповсюджується в нерухливому середовищі, або середовищі, яке рухається ламінарно, то теплота поширюється за рахунок теплопровідності. Такий процес горіння називається нормальним горінням.

При нормальному горінні швидкість переміщення полум’я залежить від теплопровідності. Таку швидкість переміщення полум’я називають нормальною швидкістю горіння. Вона залежить від складу горючої суміші, попередньої температури підігріву суміші і тиску. Підвищення температури попереднього підігріву горючої суміші приводить до значного збільшення швидкості горіння.

2. Горіння в турбулентному потоці. Цей вид горіння більше поширений чим горіння в спокійному середовищі. Горіння в турбулентному потоці можна розглядати, як більш складніший вид нормального горіння. Швидкість турбулентного горіння залежить від турбулентності потоку. Чим більше турбулентність, тим більша швидкість горіння палива.

3. Дифузійне горіння. Воно проводить тоді, коли проходить перемішування газу і повітря і горіння проходить в одному об’ємі. Головну роль при дифузійному горіння має процес перемішування газу і повітря. Дифузійне горіння може проходити в ламінарному, турбулентному і перехідному режимах. Частіше всього дифузійне горіння має турбулентний вид.

Розрахунки горіння палива.

При розрахунках горіння палива визначають :

1. Теплоту згорання палива і тепловий еквівалент .

2. Кількість повітря для горіння одиниці (1 кг., 1м³) палива;

3. Кількість і склад продуктів горіння;

4. Температуру горіння палива.

Кількість повітря для горіння палива, кількість і склад продуктів

горіння визначають на основі даних про палива і реакцій горіння елементів і складових речовин даного палива. Для розрахунків можна прийняти, що повітря складається із 21% О₂ і 79% N₂ (по об’єму) , тобто N₂більше в повітрі від О₂ в

По масі повітря складається із 23,2 % О₂; 76,8 % N₂, тобто N₂ більше О₂в

На прикладі горіння С визначимо кількість повітря для горіння і кількість одержаних при цьому продуктів горіння. Розрахунок ведемо на 1 кг С.

С + О₂ = СО₂

Молекулярна маса С= 12 кмоль; О₂=32 кмоль ,СО₂ = 44 к моль.

Із реакції С + О₂= СО₂, видно, що 12 + 32 = 44Для згорання 12 кг С потрібно 32 кг О₂ при цьому одержимо 44 кг СО₂. А для згорання 1 кг С потрібно ₂ Одержано

С + О₂ = СО₂

1 + 2,67= 3,67

Разом з киснем поступає N₂, якого по масі в 3,31 рази більше О₂

N₂= 2,67 3,31 = 8,79 кг.

Таким чином, для горіння 1 кг С потрібно повітря

О₂ + N₂ = 2,67 + 8,79 = 11,46 кг.

Азот в горінні участі не приймає і повністю переходить в продукти згорання.

Правильність проведеного розрахунку необхідно провірити по матеріальному балансу горіння.

Поступило С – 1 кг

О₂ – 2,67 кг.

N₂ - 8,79 кг.

В с ь о г о : 12,46 кг.

Одержано продуктів горіння

СО₂ – 3,67 кг.

N₂ - 8, 79 кг.

В с ь о г о : 12,46 кг.

Приход дорівнює розходу, значить розрахунок горіння Спроведений правильно.

Розглянемо горіння газоподібного палива на прикладі горіння Н₂

Н₂ + ½ О₂ = Н₂О

Із реакції горіння видно, що для горіння 1м³ Н₂ потрібно 0,5м³ О₂ при цьому отримуємо 1м³ Н₂О.

З О₂ поступає N₂, якого в повітрі більше О₂в 3,762рази.

N₂ поступить 3,762 0,5 =1,88 м³Таким чином потрібно повітря

О₂ + N₂ = 0,5 + 1,88 =2,38 м³

Одержано продуктів горіння Н₂О +N₂ = 1м³ + 1,88 = 2,88 м³

Теоретичними витратами повітря називаються мінімальна кількість повітря, одержана розрахунком, яка необхідна для повного горіння одиниці ( 1кг, 1м³)палива (L_o, )Практично для горіння паливапотрібно більше повітря, чим одержано розрахунком (L_n)

Коефіцієнтом витрат повітря називається відношення n =

Для газоподібного палива n = 1,05 : 1,1

Для рідкого палива n = 1,1 : 1,25

Для твердого палива n = 1,2 : 1,7 .

Температура горіння палива. Розрізняють калориметричну ,теоретичну і практичну температури горіння палива.

Калориметричною температурою t_к горіння називається температура, яку мали б продукти горіння при відсутності втрат теплоти в навколишнє середовище і на дисоціацію.

Вся теплота іде тільки на нагрів продуктів згорання. Калориметрична температура являється розрахунковою величиною.

Теоретичною температурою горіння t_т називається температура , яку мали б продукти горіння при відсутності втрат теплоти на дисоціацію СО₂ і Н₂О, яка проходить при високих температурах.

2 СО₂ 2 СО + О₂ - Q

2H₂O 2 H₂ + О₂ - Q

Ця температура також являється розрахунковою величиною.

Практичною температурою горіння t пр. називається дійсна температура в печі з урахуванням втрат на дисоціацію і теплопередачу в навколишнє середовище.

Цю температуру визначають, як частину від калориметричної температури.

t пр. =h . tк

деh -коефіцієнт, який залежить від конструкції печі чи топки.h=0,62: 0,82

Для визначення t к застосовують приближений метод.

Послідовність визначення t к :

1. Визначити теплоту згорання палива

2. Визначити об’єм продуктів горіння на одиницю палива і склад продуктів горіння в %

3. Визначити дійсну тепломісткість 1м³ продуктів горіння

кДж / м³

4. По і пг визначити приблизну температуру t, якавідповідає даній тепломісткості (Додаток 2, Долатав Г.П.)

5. Визначаємо тепломісткість продуктів горіння притемпературі t.