Горючее – смесь газов и паров
Лекции.ИНФО


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 (jобъемн, %).

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:

 

Vвтеор = , 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 %);

VГГ – объем газовой смеси, м3.

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

Vвпр = Vвтеор × 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:

 

Vвтеор = = 8,1 м3

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

Vвпр = Vвтеор × 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

Vв(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

Vв(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

Vв(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

 

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

 

Сопоставим полученные значения.

Vв(Н)теор : Vв(С)теор : Vв(S)теор :Vв(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:

 

Vвтеор = Vв(С)теор × + Vв(Н)теор × + Vв(S)теор × - Vв(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:

 

Vвтеор =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:

 

Vвтеор = 5 × = 27,7 м3

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

Vвпр = Vвтеор × a = 27,7 × 1,5 = 41,6 м3.

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 83;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная