Определение теоретически необходимого количества воздуха

Горение – это реакция соединения горючих элементов топлива (H, C, S) с окислителем.

Горение называют химически полным, если в результате процесса горения образуются продукты полного окисления.

При отсутствии избыточного кислорода состав продуктов сгорания при полном горении выражается уравнением:

Если в процессе горения образуются газообразные продукты неполного окисления (CO, Hи др.), то горение называется химически неполным.

Теоретически необходимым количеством воздуха (V⁰) называется объем воздуха при нормальных условиях, который требуется для полного сгорания единицы топлива или.

Для определения данной величины V⁰ запишем стехиометрические химические реакции горения.

Для твердого и жидкого топлива, состав которых выражается в процентах веса, эти реакции (стехиометрические соотношения) имеют вид:

12кг+32кг=44кг 4кг+32кг=36кг 32кг+32кг=64кг или

1кг+кг=кг 1кг+8кг=9кг 1кг+1кг=2кг

Согласно закону сохранения масс (где 12, 32, 44 и т.д. – атомарные и молекулярные веса реагирующих веществ и продуктов реакций.

На основании вышеприведенных реакций и учитывая, что воздух содержит 21% кислорода по объёму, получим:

, где - вес О₂ для окисления 1кг топлива

- плотность кислорода при нормальных условиях (- молекулярный вес О₂, - объём 1 кмоля идеального газа при н.у.)

.

Для газообразного топлива состав выражается в процентах объема. Запишем стехиометрические соотношения процесса окисления горючих компонентов газообразного топлива, учитывая, что 1 кмоль любого газа при нормальных условиях занимает один и тот же объем (22,41 нм³/кмоль). Закона сохранения объёма не существует.

2H+O=2HO; 2CO + O= 2CO; CH+2O=CO+2HO

2м 1м³ 2м³ 2м³ 1м³ 2м³ 1м³ 2м³ 1м³ 2м³

1м³ 0.5м³ 1м³ 1м³ 0,5м³ 1м³

2HS+3O=2HO+2SO

2м³ 3м³ 2м³ 2м³

1м³ 1.5м³ 1м³ 1м³

Таким образом, теоретически необходимый объем воздуха для сжигания газ. топлива

,

где H, CO … - в процентах объема.

Коэффициент избытка воздуха

Поскольку процесс перемешивания топлива с воздухом неидеален, то для обеспечения полного сгорания топлива, необходимо подавать воздуха в топку больше .

Коэффициентом избытка воздуха (α) называется отношение действительного количества воздуха ( ) к теоретически необходимому ( ).

- для твердого топлива;

- для газа и мазута (топка под разрежением);

- для газа и мазута (топка “под наддувом”).

Определение объёмов продуктов сгорания

При полном сгорании топлива и α=1 объем газа состоит из объема трехатомных газов, объема азота и объема водяных паров.

, где

=+- объем трехатомных газов

- объем сухих газов

Для определения объема указанных составляющих, снова используем вышеприведенные реакции горения.

При сжигании твердого и жидкого топлива (состав в % веса)

Дата добавления: 2014-01-20