Горючее – смесь газов и паров

 

Природный, попутный нефтяной газ, промышленные газы (доменный, коксовый, генераторный и т.п.) представляют собой смеси газов. Состав газов выражается обычно в объемных процентах (j^объемн, %).

Алгоритм расчета в данном случае следующий: для каждого горючего компонента вычисляется теоретическое количество воздуха с учетом его концентрации в смеси, и полученные концентрации суммируются. Формула для расчета теоретического объема воздуха для сгорания газовой смеси имеет следующий вид:

 

V_в^теор = , м³, (2.6)

где b₁, b₂, b₃ – стехиометрические коэффициенты при воздухе в уравнении реакции горения для каждого горючего компонента газовой смеси;

j₁, j₂, j₃ – концентрации каждого горючего компонента смеси (в объемных %);

j (О₂) – процентное содержание кислорода в горючем газе (в объемных %);

V_ГГ – объем газовой смеси, м³.

Если горение протекает с избытком воздуха, то практический объем воздуха рассчитывают по уже известной формуле:

V_в^пр = V_в^теор × a.

Расчет объема воздуха, необходимого для горения газовой смеси

Пример 2.6. Определить объем воздуха, необходимого для полного сгорания 10 м3 доменного газа следующего состава (в % объемных): оксид углерода (II) СО – 27 %, водород Н2 – 3 %, углекислый газ СО2 – 13 %, метан СН4 – 1 %, азот N2 – 56 %. Горение протекает при a = 1, 3.

1. Определяем стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции горения для каждого горючего компонента газовой смеси. Горючими газами в этой смеси являются угарный газ СО, водород Н₂ и метан СН₄.

 

СО + 0, 5(О₂ + 3, 76N₂) = СО₂ + 0, 5× 3, 76N₂ b₁ = 0, 5

Н₂ + 0, 5(О₂ + 3, 76N₂) = Н₂О +0, 5× 3, 76N₂ b₂ = 0, 5

СН₄ + 2(О₂ + 3, 76N₂) = СО₂ + 2Н₂О +2× 3, 76N₂ b₃ = 2

2. По формуле (3.6) определяем теоретический объем воздуха, необходимый для горения данной газовой смеси:

 

V_в^теор = = 8, 1 м³

3. С учетом коэффициента избытка воздуха реально на сгорание данной газовой смеси будет затрачено воздуха

V_в^пр = V_в^теор × a = 8, 1 × 1, 3 = 10, 5 м³.

 

Горючее – сложное вещество с известным элементным составом

 

Состав таких веществ выражается в массовых долях (w, %) каждого элемента. При горении кислород воздуха расходуется на окисление углерода С, водорода Н, серы S и других горючих составляющих.

 

Рассчитаем, какой теоретический объем воздуха необходим для сгорания 1 кг каждого элемента при нормальных условиях.

1 кг х м³

С + (О₂ + 3, 76N₂) = СО₂ + 3, 76N₂

12 кг 4, 76× 22, 4 м³

V_в(С)^теор = х = = 8, 885 м³ – объем воздуха для сгорания 1 кг углерода.

 

1 кг х м³

Н + 0, 25(О₂ + 3, 76N₂) = 0, 5Н₂О + 0, 25× 3, 76N₂

1 кг 0, 25× 4, 76× 22, 4 м³

V_в(Н)^теор = х = = 26, 656 м³ – объем воздуха для сгорания 1 кг водорода.

 

1 кг х м³

S + (О₂ + 3, 76N₂) = SО₂ + 3, 76N₂

32 кг 4, 76× 22, 4 м³

V_в(S)^теор = х = = 3, 332 м³ – объем воздуха для сгорания 1 кг серы.

 

Углерод, водород и сера являются основными составляющими большинства органических соединений. Значительное число органических веществ имеют в своем составе кислород, и, следовательно, воздуха на горение будет затрачено меньше.

Рассчитаем объем воздуха, в котором содержится 1 кг кислорода.

 

32 кг О₂ - 4, 76× 22, 4 м³ воздуха

1 кг - х м³

 

V_в(О)^теор = х = = 3, 332 м³ – объем воздуха, содержащий 1 кг кислорода.

 

Сопоставим полученные значения.

V_в(Н)^теор: V_в(С)^теор: V_в(S)^теор: V_в(О)^теор =

= 26, 665: 8, 885: 3, 332: 3, 332 = 1: 1/3: 1/8: 1/8

 

Теоретическое количество воздуха для сгорания 1 кг вещества сложного элементного состава в общем виде можно записать следующим образом:

 

V_в^теор = V_в(С)^теор × + V_в(Н)^теор × + V_в(S)^теор × - V_в(О)^теор × , м³ (2.7)

где

w (С), w (Н), w (S), w (О) – массовые доли элементов в веществе, %.

 

После подстановки в формулу (2.7) полученных выше расчетных значений теоретический объем воздуха для сгорания заданной массы (m)вещества сложного элементного состава при нормальных условиях определяется по формуле:

 

V_в^теор =m × 0, 267 , м³/кг. (2.8)

 

Расчет объема воздуха, необходимого для горения вещества сложного элементного состава

Пример 2.7. Определить объем воздуха, необходимого для полного сгорания 5 кг торфа следующего состава (в %): С – 56, 4 %, Н – 5, 04 %, О – 24, 0 %, S – 0, 06 %, N – 3, 6 %, зола – 10, 9 %. Горение протекает при a = 1, 5, условия нормальные.

 

1. По формуле (3.8) определяем теоретический объем воздуха, необходимый для горения данной массы образца торфа:

 

V_в^теор = 5 × = 27, 7 м³

2. С учетом коэффициента избытка воздуха реально на сгорание данной массы образца торфа будет затрачено воздуха

V_в^пр = V_в^теор × a = 27, 7 × 1, 5 = 41, 6 м³.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. А. Турбина. В. Вода. В. Горючее. Г. Воздух. Д. Крылья.
2. АСР процесса газовой абсорбции.
3. Бетонная смесь и ее свойства
4. Влагомеры для газов и твердых тел.
5. Газовая гангрена спорообразующая клостридиальная инфекция.
6. Газовые законы. Закон Авогадро. Молярный объем газа
7. Газовые редукторы-испарители
8. Газовый фильтр с электромагнитным клапаном
9. ГОРЕНИЕ ГАЗО- И ПАРОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
10. Горючее – сложное вещество с известным элементным составом
11. Датчики расхода жидкостей и газов