Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Горение газа. Реакции горения газообразного топлива.





Горение – это процесс быстрого окисления С и Н топлива, сопровождаемый выделением тепла, света и продуктов сгорания.

Реакции горения описываются стехиометрическими уравнениями, характеризующими качественные и количественные стороны реакции до ее начала и после завершения.

2+02=2Н20+Q

2СО+02=2СО2+Q

СН4+2O2=CO2+2H2O+Q

При горении в воздухе учитывают, что соотношение между азотом и кислородом N2/O2=79/21=3,76.

2+02+3,76N2=2Н20+3,76N2+Q

СН4+3,5O2+3,5∙3,76N2 =2CO2+3H2+3,5∙3,76N2 +Q

C3H8+5O2+5∙3,76N2=3CO2 +4H2O+5∙3,76N2+Q

Общая формула горения углеводора:

CnHm+(n+m/4)O2+3,76(n+m/4)N2=nCO2+(m/2)H2O+3,76(n+m/4)N2+Q

Из этого выражения следует, что при сжигании 1-го нормального м3 углеводорода CnHm требуется (n+m/4) нормального м3 кислорода и 4,76 (n+m/4) нормального м3 воздуха.

 

Определение количества воздуха необходимого для сжигания газа и выход продуктов сгорания

CnHm+(n+m/4)O2+3,76(n+m/4)N2=nCO2+(m/2)H2O+3,76(n+m/4)N2+Q

Т.е. для сжигания 1 м3 газа CnHmтребуется (n+m/4) м3 кислорода или 4,76(n+m/4) м3 воздуха.Таким образом для природного газа, в составе которого отсуствуетCO и Н2 количество кислорода необходимого для сжигания газа может быть определено по выражению:

V02=0,01∑(n+m/4)CnHm

А теоретическое количество воздуха

V0=0,0476(n+m/4)CnHm

CnHm-объёмное содержание углеводородов входящих в состав газовой смеси.

При влажном воздухе:

V0 вл=V0+0,00124dвV0

dв–влагосодержание воздуха) г/м3.

Трубочные процессы ведутся с некоторым избытком воздуха, поэтому действительное количество воздуха определяют:

Vд=αV0вл

Α-коэф. Избытка воздуха. Зависит от типа горелки( 1,05…2)

В состав продуктов сгорания входят углекислый газ, водяные пары, азот, кислород, иногда SO2. Их количество определяется стехиометрическими уравнениями горения.

Количество CO2 образ. При сгорании 1 м3газообр. Топлива зависит отсодержание углерода в компонентах смеси и в балласте топлива:



Vсо2=0,01(∑nCnHm+C02+CO)

CO2 ,CO- объёмные доли(в процентах) содержания углекислого газа и окиси углерода в смеси.

При наличии в газообр. Топливе сероводорода в состав продуктов сгорания входит сернистый ангидрид(SO2)

Vso2=0,01H2S

H2S-объёмное содержание сероводорода в смеси.

Количество образующихся водяных паров слагается из V паров, получаемых в результате сгорания водорода, входящего в углеводород, и из других соединений водяных паров, содержащихся в газ Топливе в виде балласта и поступивших с воздухом.

VH2O=0,01(∑(m/2)CnHm+H2S+H2+0,00124(dг-αV0dг))

H2-объёмное содержание водорода в топливе

dг-влагосодержание газа г/м3

Количество кислорода входящее в состав продуктов сгорания определяется коэффициентом избытка воздуха, при котором ведётся процесс горения.

V02=0,21(α-1)V0

Содержание азота также определяется коэффициентом избытка воздуха и наличием азота в балласте топлива:

VN2=0,79αV0+0,01N2

N2-объёмное содержание азота в газоаом топливе.

Полный объём продуктов сгорания 1 м3 газообр. Топлива составит:

Vпр.сгор.=VCO2+VSO2+VH2O+VO2+VN2

 

 

 

 

 

 

 

 

Температуры горения газа.

Основное количество тепла, выделяющегося при сжигании газа расходуется на нагрев продуктов сгорания до определённой температуры.

Различают следующие температуры горения газов:

-жаропроизводительность

-калориметрическую

-теоретическую

-действительную

Жаропроизводительность - это t продуктов полного сгорания горючих газов в адиабатических условиях при α=1 и при первоначальной t газа и воздуха = 00С.

Qн=iпр. сгор = V пр. сгор∙Ср пр. сгор∙tж

iпр. сгор-теплосодержание продуктов сгорания кДж/м3

tж-жаропроизводительность,0С.

tж= Qн/ V пр. сгор∙Ср пр. сгор= Qн/(Vco2∙Cр СО2 +VН20 ∙Ср H20 + VN2∙Ср N2)

Vco2 VН20 VN2 –объем сотавных частей продуктов сгорания 1 м3 газа.

Ср –средняя объёмная теплоёмкость при P=const. составных частей продуктов сгорания.

В формуле используется средняя теплоёмкость, так как Ср- величина непостоянная, растёт с повышением температуры.

tж:для метана 2043 0С ; для пропана 21100С ; для водорода 22350С

Эти данные при горении в сухом воздухе.

При содержании 2 % по массе влаги температура понижается на 25-300С

Калориметрическая- t горения газа, учитывающая коэф. Избытка воздуха и физическое тепло газа и воздуха, т.е принимается действительные значения тем-ры. другими словами это t до которой нагрелись бы продукты полного сгорания, если бы всё тепло топлива и воздуха пошло на их нагрев.

Qн+iг+iв=iпр.сгор.

iгiв- энтальпия газа и воздуха кДж/м3

Написав уравнение в развёрнутом виде и решив его относительно калорим. тем-ры Получим:

 

Tг tв –исходная темпетатура газа и воздуха.

Tк ≈1900 0C,

- расход газа,

теоретическое количество воздуха необходимое для сжигания 1 метра куб. газа.

Физическое тепло газа и воздуха следует учитывать, если они перед сжиганием нагреты свыше 100 0C, так как при меньших t эта величина незначительна по сравнению с теплотой сгорания.

 

Теоретическая температура горения учитывает потери тепла за счёт химической неполноты сгорания и при эндотермических реакциях диссоциации продуктов сгорания.

CO2↔CO+0,5O2-Q

H2O↔H2+0,5O2-Q ;

Qx- потери теплоты за счёт химической неполноты сгорания и на диссациацию СО2 и Н20.

При t до 1500 0C(имеет место в топках котлов и пром. Печей) величину Qx можно не учитывать так как в этом случае диссоциирует ничтожная доля продуктов сгорания. При более высоких температурах надо учитывать.).

Действительная темература горения достигается в реальных условиях сжигания топлива, она ниже теоретической, так как при ее определении учитываются теплопотери в окружающую среду, длительность процесса горения, метод сжигания газа и другие факторы.

tд= tт∙ηп

ηп-опытный пирометрический коэффициент .Для большинства топок котлов и печей 0,65. Для наиболее совершенных 0,8- 0,85









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.