Объем кислорода, необходимого для сгорания газообразного
топлива и образующихся продуктов сгорания, подсчитывают на основе
уравнения горения компонентов, входящих в состав газообразного
топлива:
оксид углерода CO+0.5O2+1.88N2=CO2+1.88N2
водород H2+0.5O2+1.88N2=H2O+1.88N2
Предельные углеводороды:
метан CH4+2O2+7.52N2=CO2+2H2O+7.52N2;
этан С2H6+3.5O2+13.16N2=2CO2+3H2O+13.16N2;
пропан С3H8+5O2+18.8N2=3CO2+4H2O+18.8N2;
бутан C4H10+6.5O2+24.44N2=4CO2+5H2O+24.44N2;
пентан C5H12+8O2+30.08N2=5CO2+6H2O+30.08N2.
Непредельные углеводороды (с одной двойной связью):
этилен C2H4+3O2+11.28N2=2CO2+2H2O+11.28N2;
пропилен С3H6+4.5O2+16.92N2=3CO2+3H2O+16.92N2;
сероводород H2S+1.5O2+5.64N2=SO2+H2O+5.64N2.
В соответствии с приведенными выше уравнениями горения компонентов газового топлива* объем кислорода, необходимый для сгорания 1 м3 газа, подсчитывают по формуле, м3/м3 газа
|
Объем воздуха , необходимый для сгорания 1 м3 газового
топлива в стехиометрических условиях, подсчитывают, исходя из содержания в воздухе 21% кислорода по объему, м3/м3 газа:
|
|
|
|
где - концентрация кислорода в окислителе, %.
При сжигании топлива с теоретическим количеством окислителя образуется соответственно и теоретическое количество продуктов
полного сгорания , состоящих из следующих компонентов, м3/м3 газа:
|
Объемы двуокиси углерода (II) и серы (II), образующиеся при сжигании топлива, не изменяются при различном расходе окислителя, а также объем образующегося водяного пара останется постоянным, если используется абсолютно сухой окислитель.
Объем продуктов сгорания за вычетом объема водяных паров называется объемом сухих газов
VС.Г.=VΣ-VH2O
В практике теплотехнических расчетов объем сухих трехатомных продуктов сгорания VRO2 определяется совместно, м3/м3 газа
VRO2=VCO2+VSO2
поскольку количество двуокиси серы SO2 в продуктах сгорания обычно невелико, а теплофизические свойства обоих газов близки. В этом случае теплоемкость, теплопроводность и другие характеристики сухих трехатомных продуктов сгорания принимаются как для двуокиси углерода СО2.
Выход сухих трехатомных газов, м3/м3 газа
| |||||
| |||||
| |||||
|
Где, ит.д.-
содержание соответствующих углерод - и серосодержащих газов в газовом топливе.
Теоретический выход азота складывается из азота воздуха и азота, Процентный состав продуктов горения определяют следующим образом, %:
|
|
содержащегося в газовом топливе, м3/м3 газа:
| |||
| |||
Действительный выход азота, м^м3 газа
|
где α- коэффициент расхода воздуха.
Теоретический выход водяных паров определяется с учетом содержания водорода и влаги в топливе и водяных паров, содержащихся в воздухе, используемом в качестве окислителя. Содержание в воздухе водяных паров принимают около 1 мас. % (1,6 об. %), так как влагосодержание воздуха dв=10- 16 г/м3 сухого воздуха при относительной влажности φ=50-60% и температуре 20..30оС.
|
|
а с учетом содержания в 1 м3 газа d грамм влаги и содержания в воздухе 1мас. % влаги м3/м3 газа:
| |||
| |||
Для определения действительного выхода водяных паров в формулу вместо теоретического расхода воздуха необходимо подставить
действительный расход воздуха ∙ α.
|
м3/м3 газа
|
|
|
Перевод м3 в кг производят путем умножения на плотность
(приложение 2).
Материальный баланс процесса горения на 100 м3 газа составляется по форме табл. 1
Таблица 1