Определение необходимых для горения объёмов кислорода и воздуха

Цель работы: изучить методы и освоить практические навыки расчётов горения топлива на примере сжигания смеси газов.

Важные понятия и определения:

1) Теплота сгорания топлива
2) Количество окислителя (кислорода и воздуха), необходимого для горения

1) Теплота сгорания топлива:
- для метана (полная реакция горения)
- (не полная реакция горения)
При горении топлива, выделяется большое количество тепла.

Теплота сгорания – это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м³газа.

Как видно из реакции в продуктах сгорания присутствуют пары воды. В зависимости от того, в каком виде водяной пар находится в дымовых газах, различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.

Высшая теплота сгорания () соответствует условию, при котором продукты горения охлаждаются до (293 К), а пары воды конденсируются и охлаждаются до . При этом выделяется две составляющие тепла: теплота нагрева с 293 К до 373 К (418 кДж/кг),а также скрытая теплота парообразования испарения 2256,8 кДж/кг. Итого выделяется 2675,5 кДж/кг. Низшая теплота сгорания () соответствует условию, при котором содержащаяся в продуктах сгорания влага в виде пара охлаждается до температуры и не конденсируется.

При этом выделяется:
,

На практике в реальных условиях, к сожалению, выделяется только низшая теплота сгорания.

2) Количество окислителя (воздуха) необходимого для горения определяется по уравнению реакции горения. Определённое количество является теоретическим. Для реального сжигания всегда подают несколько большее количество окислителя, т.к. есть потери. На 10 – 20 % больше.

Коэффициент избытка воздуха:
- реальный объём, - теоретический объём.

Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и визуально по цвету и характеру пламени.

Выполните практическую часть и ответьте письменно на вопросы:

1.Вариант 2 вариант

Назовите горючие вещества в составе природного газа.
Что такое горение?
Какие условия считают нормальными, а какие и стандартными условиями?
Когда происходит самовоспламенение?
Что такое зажигание? Когда оно возникает?
Назовите пределы воспламеняемости.
Что представляет собой пламя?
Как можно определить полноту сгорания топлива?
В чем особенности полного и неполного горения топлива?
Что представляют собой ламинарное и турбулентное горение?

Практическая часть. Образец. Рассмотрим горение газа состоящего из: 1) 93,48% метана (); 2) 3,85% этана (); 3) 0,67% пропана (); 4) 0,3% бутана (); 0,75% углекислого газа (СО₂) и 0,95% азота (). Найти объёмы необходимых для горения кислорода и воздуха ( и ).
I. Определение необходимого количества воздуха:
1)
Из реакции видно, что для горения 1 моля нужно 2 моля . 1 моль любого газа занимает 22,4 , это значит, что для сжигания 1 метана, нужно 2 .

Известно, что в сухом воздухе содержится 21% , а остальное азот (), 79%.

.
2) - для этана;

.
3) - для пропана;

.
4) - для бутана;

.
Поскольку, реальное топливо – это смесь горючих газов, то общий расход воздуха определяется суммированием для отдельно горючих компонентов.
.