Forbrændingstemperatur for petroleum i luft

Kemisk stabilitet

I betragtning af de kemiske egenskaber ved benzin er det nødvendigt at fokusere på, hvor længe sammensætningen af ​​carbonhydrider forbliver uændret, da lettere komponenter forsvinder med lang opbevaring og ydeevnen reduceres kraftigt.
Specielt er problemet akut, hvis der blev opnået et højere brændstof (AI 95) fra benzin med et minimum oktantal ved at tilsætte propan eller methan til dets sammensætning. Deres anti-knock egenskaber er højere end isooctane, men de forsvinder også med det samme.

Ifølge GOST skal den kemiske sammensætning af brændstof af ethvert mærke være uændret i 5 år, underlagt opbevaringsregler. Men faktisk har selv det nyindkøbte brændstof ofte allerede et oktantal under det angivne.

Ikke-samvittighedsfulde sælgere er skyld i dette, der tilføjer flydende gas til containere med brændstof, hvis opbevaringstid er udløbet, og indholdet opfylder ikke kravene i GOST. Normalt tilsættes forskellige mængder gas til det samme brændstof for at opnå et oktantal på 92 eller 95. Bekræftelse af sådanne tricks er den skarpe lugt af gas ved tankstationen.

Metoder til bestemmelse af flammepunkt

Der er en metode til åben og lukket digel (beholder til olieprodukter). De opnåede temperaturer varierer på grund af mængden af ​​akkumulerede dampe.

Metoden med åben digel inkluderer:

1. Rengøring af benzin fra fugt ved hjælp af natriumchlorid.
2. Påfyldning af diglen til et bestemt niveau.
3. Opvarmning af beholderen til en temperatur 10 grader under det forventede resultat.
4. Tænding af en gasbrænder over overfladen.
5. I antændelsestidspunktet registreres flammepunktet.

Den lukkede digelmetode adskiller sig ved, at benzin i beholderen konstant blandes. Når låget åbnes, bringes ilden automatisk op.

Flammepunktsapparatet består af følgende komponenter:

• elektrisk varmelegeme (effekt fra 600 watt);
• kapacitet på 70 milliliter;
• omrører af kobber;
• elektrisk eller gasantænding;
• termometer.

Afhængig af resultaterne klassificeres brandfarlige stoffer:

• særlig farlig (ved et flammepunkt under -200C);
• farligt (fra -200C til + 230C);
• farligt ved forhøjede temperaturer (fra 230C til 610C).

Hastighed - Forbrænding - Brændstof

Hvad er den reelle pris for 1 liter benzin
Brændstofforbrændingshastigheden stiger kraftigt, hvis den brændbare blanding er i intens vortex (turbulent) bevægelse. Følgelig kan intensiteten af ​​turbulent varmeoverførsel være meget højere end for molekylær diffusion.

Forbrændingshastigheden for brændstof afhænger af en række årsager, der diskuteres senere i dette kapitel, og især af kvaliteten af ​​blanding af brændstof med luft. Forbrændingshastigheden bestemmes af mængden af ​​brændt brændstof pr. Tidsenhed.

Brændselsforbrændingshastigheden og følgelig varmeudløsningshastigheden bestemmes af størrelsen på forbrændingsoverfladen. Kulstøv med en maksimal partikelstørrelse på 300 - 500 mikron har en forbrændingsoverflade titusindvis af gange større end groft sorteret kæderistbrændstof.

Hastigheden af ​​brændstofforbrænding afhænger af temperaturen og trykket i forbrændingskammeret og øges med deres stigning. Derfor, efter tænding, stiger forbrændingshastigheden og bliver meget høj i slutningen af ​​forbrændingskammeret.

Brændselsforbrændingshastigheden påvirkes også af motorhastigheden. Med en stigning i antallet af omdrejninger reduceres fasens varighed.

Turbulensen af ​​gasstrømmen øger brændstofforbrændingshastigheden kraftigt på grund af en forøgelse af forbrændingsoverfladearealet og udbredelseshastigheden af ​​flammefronten med en stigning i hastigheden for varmeoverførsel.

Når du kører på en mager blanding, nedsættes forbrændingshastigheden. Derfor øges mængden af ​​varme, som gasser afgiver til dele, og motoren bliver overophedet. Tegn på en for mager blanding er blink i karburatoren og indsugningsmanifolden.

Turbulensen af ​​gasstrømmen øger brændstofforbrændingshastigheden kraftigt på grund af stigningen i forbrændingsoverfladearealet og udbredelseshastigheden af ​​flammefronten på grund af stigningen i hastigheden for varmeoverførsel.

Normale alkaner har det maksimale cetantal, der karakteriserer forbrændingshastigheden i en motor.

Sammensætningen af ​​arbejdsblandingen påvirker i høj grad forbrændingshastigheden i motoren. Disse betingelser finder sted ved koeff.

Indflydelsen af ​​kvaliteten af ​​udviklingen af ​​forbrændingsprocessen bestemmes af hastigheden af ​​forbrændingshastigheden i hovedfasen. Når en stor mængde brændstof forbrændes i denne fase, stiger værdierne for pz og Tz, andelen af ​​efterbrændende brændstof falder under ekspansionsprocessen, og polytropeindekset nz bliver større. Denne udvikling af processen er mest gunstig, da den bedste varmeudnyttelse opnås.

I motorens arbejdsproces er værdien af ​​brændstofforbrændingshastigheden meget vigtig. Forbrændingshastigheden forstås som mængden (masse) af brændstof, der reagerer (brændende) pr. Tidsenhed.

En række generelle fænomener indikerer, at forbrændingshastigheden i motorer er ret naturlig, ikke tilfældig. Dette er angivet ved reproducerbarheden af ​​mere eller mindre entydige cyklusser i motorcylinderen, hvilket faktisk bestemmer motorernes stabile drift. I de samme motorer observeres den langvarige karakter af forbrænding altid med magre blandinger. Hårdt arbejde af motoren, der forekommer ved en høj hastighed af forbrændingsreaktioner, observeres som regel i kompressorløse dieselmotorer og blødt arbejde - i motorer med tænding fra en elektrisk gnist. Dette indikerer, at grundlæggende forskellig blandingsdannelse og -antænding forårsager en regelmæssig ændring i forbrændingshastigheden. Med en stigning i antallet af motoromdrejninger falder forbrændingens varighed med tiden, og i krumtapakslens rotationsvinkel øges den. De kinetiske kurver for forbrændingsforløbet i motorer har samme karakter som de kinetiske kurver for et antal kemiske reaktioner, der ikke er direkte relateret til motorer og forekommer under forskellige forhold.

Eksperimenter indikerer afhængigheden af ​​intensiteten af ​​strålevarmeoverførslen af ​​brændstofforbrændingshastigheden. Med hurtig forbrænding ved fakkelens rod udvikles højere temperaturer og varmeoverførslen intensiveres. Temperaturfeltets inhomogenitet sammen med forskellige koncentrationer af emitterende partikler fører til inhomogenitet af graden af ​​flammesvarthed. Alt det ovenstående skaber store vanskeligheder for den analytiske bestemmelse af temperaturen på radiatoren og ovnens sorthed.

Med en laminær flamme (se afsnit 3 for flere detaljer) er forbrændingshastigheden for brændstof konstant og Q 0; forbrændingsprocessen er tavs. Men hvis forbrændingszonen er turbulent, og dette er tilfældet under overvejelse, ændres den lokale forbrændingshastighed, selvom brændstofforbruget i gennemsnit er konstant i tid og for et lille volumenelement Q.Q. Turbulens forstyrrer konstant flammen; på ethvert givet tidspunkt er forbrændingen begrænset af denne flamme eller en række flammer, der indtager en tilfældig position i forbrændingszonen.

Gasformigt brændstof

Gasformigt brændstof er en blanding af forskellige gasser: methan, ethylen og andre kulbrinter, kulilte, kuldioxid eller kuldioxid, nitrogen, brint, hydrogensulfid, ilt og andre gasser samt vanddamp.

Metan (CH4) er hovedbestanddelen af ​​mange naturlige gasser. Dens indhold i naturgasser når 93 ... 98%. Forbrænding af 1 m3 methan frigiver ~ 35 800 kJ varme.

Gasformige brændstoffer kan også indeholde små mængder ethylen (C2H4). Forbrænding af 1 m3 ethylen giver ~ 59.000 kJ varme.

Ud over methan og ethylen indeholder gasformige brændstoffer også carbonhydridforbindelser, såsom propan (C3H8), butan (C4H10) osv. Forbrændingen af ​​disse carbonhydrider producerer mere varme end forbrændingen af ​​ethylen, men deres mængde er ubetydelig i brændbare gasser .

Brint (H2) er 14,5 gange lettere end luft. Forbrændingen af ​​1 m3 brint frigiver ~ 10 800 kJ varme. Mange brændbare gasser, bortset fra koksovnsgas, indeholder relativt små mængder brint. I koksovnsgas kan dets indhold nå op på 50 ... 60%.

Kulilte (CO) er den vigtigste brændbare komponent i højovnsgas. Forbrændingen af ​​1 m3 af denne gas producerer ~ 12.770 kJ varme. Denne gas er farveløs, lugtfri og meget giftig.

Hydrogensulfid (H2S) er en tung gas med en ubehagelig lugt og er meget giftig. I nærvær af hydrogensulfid i gassen øges korrosionen af ​​metaldelene i ovnen og gasledningen. Den skadelige virkning af hydrogensulfid forstærkes af tilstedeværelsen af ​​ilt og fugt i gassen. Forbrænding af 1 m3 hydrogensulfid frigiver ~ 23 400 kJ varme.

Resten af ​​gasserne: CO2, N2, O2 og vanddamp er ballastkomponenter, da indholdet af dets brændbare komponenter falder med en stigning i indholdet af disse gasser i brændstoffet. Deres tilstedeværelse fører til et fald i brændstoffets forbrændingstemperatur. Et indhold af> 0,5% frit ilt i gasformige brændstoffer betragtes som farligt af sikkerhedsmæssige årsager.

Kogning - benzin

Oktan nummer Benzinsammensætning

Benzin begynder at koge ved en relativt lav temperatur og fortsætter meget intensivt.

Slutningen af ​​benzins kogepunkt er ikke specificeret.

Begyndelsen af ​​kogning af benzin er under 40 ° C, slutningen er 180 ° C, temperaturen for begyndelsen af ​​krystallisation er ikke højere end 60 ° C. Benzins surhedsgrad overstiger ikke 1 mg / 100 ml.

Slutkogepunktet for benzin i henhold til GOST er 185 C, og den aktuelle er 180 C.

Slutkogepunktet for benzin er den temperatur, ved hvilken en standard (100 ml) del af testbenzin er fuldstændigt destilleret (kogt væk) fra glaskolben, hvori den var placeret, i køleskabsmodtageren.

Det endelige kogepunkt for benzin bør ikke overstige 200 - 225 C. For luftfart benzin er det endelige kogepunkt meget lavere og når i nogle tilfælde op til 120 C.

MPa, kogepunktet for benzin er 338 K, dets gennemsnitlige molære masse er 120 kg / kmol, og fordampningsvarmen er 252 kJ / kg.

Det indledende kogepunkt for benzin, for eksempel 40 for luftfartsbenzin, indikerer tilstedeværelsen af ​​lette, lavkogende fraktioner, men angiver ikke deres indhold. Kogepunktet for den første 10% fraktion eller starttemperatur karakteriserer benzinens startegenskaber, dens flygtighed såvel som tendensen til at danne gaslåse i benzinforsyningssystemet. Jo lavere kogepunktet for 10% -fraktionen er, jo lettere er det at starte motoren, men også jo større er muligheden for dannelse af gaslåse, hvilket kan forårsage afbrydelser i brændstoftilførslen og endda stoppe motoren. Startfraktionens for høje kogepunkt gør det vanskeligt at starte motoren ved lave omgivelsestemperaturer, hvilket fører til tab af benzin.

Et fald i slutningen af ​​kogepunktet for reformering af benzin fører til en forringelse af deres detonationsmodstand. Forskning og økonomiske beregninger er nødvendige for at løse dette problem.Det skal bemærkes, at der i fremmed praksis i en række lande produceres og anvendes motorbensiner med et kogepunkt på 215 - 220 C.

Et fald i slutningen af ​​kogepunktet for reformering af benzin fører til en forringelse af deres detonationsmodstand. Forskning og økonomiske beregninger er nødvendige for at løse dette problem. Det skal bemærkes, at der i fremmed praksis i en række lande produceres og anvendes motorbensiner med et kogepunkt på 215 - 220 C.

Hvis benzins slutkogepunkt er højt, kan de tunge fraktioner, der er indeholdt i den, muligvis ikke fordampe og derfor ikke brænde ud i motoren, hvilket vil føre til øget brændstofforbrug.

Sænkning af slutkogepunktet for lige kørte benzin fører til en stigning i deres detonationsmodstand. Straight-run benzin med lav oktan har oktantal på henholdsvis 75 og 68 og bruges som komponenter i motorgasiner.

Forbrænding - benzin

Design og driftsprincip Bosch Motronic MED 7 direkte benzinindsprøjtningssystem

Forbrænding af benzin, petroleum og andre flydende kulbrinter sker i gasfasen. Forbrænding kan kun forekomme, når koncentrationen af ​​brændstofdamp i luften er inden for visse grænser, individuelt for hvert stof. Hvis der er en lille mængde brændstofdampe i IB-luften, vil der ikke forekomme forbrænding, såvel som i tilfælde, hvor der er for meget brændstofdampe og ikke nok ilt.

Når benzin brænder, er det kendt, at der dannes et homotermisk lag, hvis tykkelse stiger med tiden.

Når der brænder benzin, dannes der vand og kuldioxid. Kan dette tjene som tilstrækkelig bekræftelse på, at benzin ikke er et element?

Når benzin, petroleum og andre væsker forbrændes i tanke, er knusningen af ​​gasstrømmen i separate volumener og forbrændingen af ​​hver af dem særskilt tydelig.

Når benzin og olie brændes i tanke med stor diameter, adskiller karakteren af ​​opvarmning sig væsentligt fra den ovenfor beskrevne. Når de brænder, vises et opvarmet lag, hvis tykkelse naturligt stiger over tid, og temperaturen er den samme som temperaturen på overfladen af ​​væsken. Under den falder væskens temperatur hurtigt og bliver næsten den samme som den oprindelige temperatur. Kurvens beskaffenhed viser, at benzin under forbrænding nedbrydes i to lag - et øvre og et nedre.

For eksempel kaldes forbrænding af benzin i luften en kemisk proces. I dette tilfælde frigives energi svarende til ca. 1300 kcal pr. 1 mol benzin.

Analyse af forbrændingsprodukterne fra benzin og olier bliver meget vigtig, da viden om den individuelle sammensætning af sådanne produkter er nødvendig til undersøgelse af forbrændingsprocesser i motoren og til undersøgelse af luftforurening.

Når benzin brændes i brede tanke, forbruges således op til 40% af den varme, der frigøres som følge af forbrændingen, til stråling.

Bord 76 viser forbrændingshastigheden af ​​benzin med tetranitro-methanadditiver.

Eksperimenter har vist, at hastigheden på benzin, der brænder fra tankens overflade, er væsentligt påvirket af dens diameter.

Ved hjælp af GPS-600 klarede brandmændene med succes fjernelsen af ​​forbrænding af benzin, der spildte langs jernbanesporet, hvilket sikrede bevægelsen af ​​bagagerumoperatørerne til det sted, hvor tankene blev koblet.Efter at have afbrudt dem med et stykke kontaktledning, fastgjorde de 2 tanke med benzin til brandmaskinen og trak dem ud af brandzonen.

En særlig stor stigning i opvarmningshastigheden fra vinden blev bemærket ved benzinforbrænding. Når der brændte benzin i en tank på 2 64 m ved en vindhastighed på 1 3 m / s, var opvarmningshastigheden 9 63 mm / min, og ved en vindhastighed på 10 m / s steg opvarmningshastigheden til 17 1 mm / min.

Antændelsestemperatur og andre parametre

Forbrænding af kul er en kemisk reaktion af carbonoxidation, der forekommer ved en høj starttemperatur med intens varmeudløsning. Nu er det enklere: kulbrændstof kan ikke antænde som papir; forvarmning til 370-700 ° C kræves til tænding afhængigt af mærket brændstof.

Nøgle øjeblik. Effektiviteten af ​​kulforbrænding i en ovn eller en husholdning med fast brændsel er ikke kendetegnet ved den maksimale temperatur, men af ​​forbrændingens fuldstændighed. Hvert kulmolekyle kombineres med to iltpartikler i luften til dannelse af kuldioxid CO2. Processen afspejles i den kemiske formel.

Hvis du begrænser mængden af ​​indgående ilt (dæk blæseren, skift TT-kedlen til ulmende tilstand), i stedet for CO2 dannes kulilte CO og udsendes i skorstenen, vil forbrændingseffektiviteten falde betydeligt. For at opnå høj effektivitet er det nødvendigt at give gunstige betingelser:

1. Brune kul antænder ved en temperatur på +370 ° C, sten - 470 ° C, antracit - 700 grader. Forvarmning af varmeenheden med træ (savsmuldsbriketter) er påkrævet.
2. Luft tilføres brændkammeret i overskud, sikkerhedsfaktoren er 1,3-1,5.
3. Forbrænding understøttes af den høje temperatur af de varme kul, der ligger på risten. Det er vigtigt at sikre, at ilt passerer gennem hele brændstoffets tykkelse, da luft bevæger sig gennem askeskålen på grund af det naturlige skorstensudkast.

Kommentar. De eneste undtagelser er hjemmelavede komfurer af Bubafonya-type og cylindriske kedler til øvre forbrænding, hvor luft ledes ind i ovnen fra top til bund.

Den teoretiske forbrændingstemperatur og specifik varmeoverførsel af forskellige brændstoffer er vist i sammenligningstabellen. Det bemærkes, at brændstof under ideelle forhold frigiver maksimal varme, når det interagerer med den krævede luftmængde.

I praksis er det urealistisk at skabe sådanne forhold, så luften forsynes med noget overskud. Den reelle forbrændingstemperatur for brunkul i en konventionel TT-kedel er inden for 700 ... 800 ° C, sten og antracit - 800 ... 1100 grader.

Hvis du overdriver det med mængden af ​​ilt, begynder energien at blive brugt på opvarmning af luften og simpelthen flyve ind i røret, ovnens effektivitet vil mærkbart falde. Desuden kan ildens temperatur nå 1500 ° C. Processen ligner en almindelig brand - flammen er stor, der er lidt varme. Et eksempel på effektiv forbrænding af kul med en retortbrænder på en automatisk kedel præsenteres i videoen:

Temperatur - forbrænding - brændstof

Intensiteten af ​​arbejderens bestråling afhænger af forbrændingstemperaturen for brændstoffet i ovnen, størrelsen på opladningshullet, tykkelsen af ​​ovnvæggene ved opladningshullet og endelig på afstanden, hvor arbejdstageren er fra opladningen hul.

Den praktisk opnåelige temperatur 1L er forbrændingstemperaturen for brændstoffet under reelle forhold. Ved bestemmelse af dens værdi tages der hensyn til varmetab til miljøet, varigheden af ​​forbrændingsprocessen, forbrændingsmetoden og andre faktorer.

Overskydende luft påvirker brændstoffets forbrændingstemperatur dramatisk.Så for eksempel er den faktiske forbrændingstemperatur for naturgas med et 10% luftoverskud 1868 C, med et 20% overskud på 1749 C og med et 100% overskud af luft, falder det til 1167 C. På den anden side , forvarmning af luft, der går til forbrænding af brændstof, øger temperaturen på dets forbrænding. Så når man forbrænder naturgas (1Max 2003 C) med luft opvarmet til 200 C, stiger forbrændingstemperaturen til 2128 C, og når luften opvarmes til 400 C - op til 2257 C.

Ved opvarmning af luft og gasformigt brændstof stiger brændstoffets forbrændingstemperatur, og følgelig stiger temperaturen i ovnens arbejdsområde også. I mange tilfælde er det umuligt at nå de krævede temperaturer til en given teknologisk proces uden høj opvarmning af luft og gasformigt brændstof. For eksempel vil stålsmeltning i ovne med åben ild, hvor temperaturen på fakkelen (strøm af brændende gasser) i smelteområdet skal være 1800 - 2000 C, være umulig uden opvarmning af luft og gas til 1000 - 1200 C. Når opvarmning af industrielle ovne med lavt kalorieindhold lokalt brændstof (fugtigt brænde, tørv, brunkul), deres arbejde uden opvarmning af luften er ofte endog umuligt.

Det kan ses af denne formel, at forbrændingstemperaturen for brændstoffet kan øges ved at øge dens tæller og mindske nævneren. Afhængigheden af ​​forskellige gassers forbrændingstemperatur af det overskydende luftforhold er vist i fig.

Overskydende luft påvirker også brændstoffets forbrændingstemperatur kraftigt. Så varmeeffekten af ​​naturgas med et overskud af luft på 10% - 1868 C, med et overskud af luft på 20% - 1749 C og med et 100% overskud er lig med 1167 C.

Hvis den varme forbindelsestemperatur kun er begrænset af brændstoffets forbrændingstemperatur, gør brugen af ​​rekuperation det muligt at øge temperaturen Тт ved at øge temperaturen på forbrændingsprodukterne og dermed øge TEG's samlede effektivitet.

Berikningen af ​​eksplosionen med ilt fører til en signifikant stigning i brændstoffets forbrændingstemperatur. Som grafdataene i fig. 17, er den teoretiske temperatur for brændselsforbrænding forbundet med berigelsen af ​​eksplosionen med ilt ved en afhængighed, som praktisk talt er lineær op til iltindholdet i eksplosionen på 40%. Ved højere berigelsesgrader begynder dissociationen af ​​forbrændingsprodukter at have en signifikant virkning, hvilket resulterer i, at temperaturkurvens kurver på eksplosionsberigelsesgraden afviger fra lige linier og asymptotisk nærmer sig temperaturen, der begrænser for en given brændstof. Således har den betragtede afhængighed af brændstofforbrændingstemperaturen af ​​graden af ​​iltberigelse af eksplosionen to regioner - et område med relativt lav berigelse, hvor der er en lineær afhængighed, og et område med høj berigelse (over 40%), hvor temperaturstigningen har en henfaldende karakter.

En vigtig termoteknisk indikator for ovnens drift er ovntemperaturen, der afhænger af brændstoffets forbrændingstemperatur og arten af ​​varmeforbruget.

Brændstoffets aske kan, afhængigt af sammensætningen af ​​de minerale urenheder, ved temperaturen ved forbrændingen af ​​brændstoffet smeltes sammen i stykker slagge. Karakteristikken for brændstofaske afhængigt af temperaturen er angivet i tabellen. MEN.

Værdien af ​​tmaK i tabel. IV - З - kalorimetrisk (teoretisk) forbrændingstemperatur.

Varmetab gennem ovnens vægge udefra (ind i miljøet) reducerer forbrændingstemperaturen på brændstoffet.

Forbrænding af brændstof

Brændstofforbrænding er en proces med oxidation af brændbare komponenter, der forekommer ved høje temperaturer og ledsages af frigivelse af varme. Forbrændingens art bestemmes af mange faktorer, herunder forbrændingsmetoden, ovnens design, koncentrationen af ​​ilt osv. Men forløbet, varigheden og de endelige resultater af forbrændingsprocesserne afhænger stort set af sammensætningen , brændstofets fysiske og kemiske egenskaber.

Brændstofsammensætning

Faste brændstoffer inkluderer kul og brunkul, tørv, olieskifer, træ. Disse typer brændstoffer er komplekse organiske forbindelser, der hovedsageligt dannes af fem grundstoffer - kulstof C, brint H, ilt O, svovl S og kvælstof N. Brændstoffet indeholder også fugt og ikke-brændbare mineraler, som danner aske efter forbrænding. Fugt og aske er den ydre forkobling af brændstoffet, mens ilt og kvælstof er internt.

Hovedelementet i den brændbare del er kulstof, det bestemmer frigivelsen af ​​den største mængde varme. Jo større andelen kulstof i et fast brændsel er, jo sværere er det dog at antænde. Under forbrændingen frigiver brint 4,4 gange mere varme end kulstof, men dets andel i sammensætningen af ​​faste brændstoffer er lille. Oxygen, der ikke er et varmegenererende element og binder hydrogen og kulstof, reducerer forbrændingsvarmen, derfor er det et uønsket element. Dens indhold er især højt i tørv og træ. Mængden af ​​kvælstof i faste brændstoffer er lille, men den er i stand til at danne oxider, der er skadelige for miljøet og mennesker. Svovl er også en skadelig urenhed, den udsender lidt varme, men de resulterende oxider fører til korrosion af kedlens metal og forurening af atmosfæren.

Brændstofspecifikationer og deres indflydelse på forbrændingsprocessen

De vigtigste tekniske egenskaber ved brændstof er: forbrændingsvarme, udbytte af flygtige stoffer, egenskaber af ikke-flygtige rester (koks), askeindhold og fugtindhold.

Varme til forbrænding af brændstof

Brændværdien er den mængde varme, der frigøres under fuldstændig forbrænding af en masseenhed (kJ / kg) eller volumen brændstof (kJ / m3). Skel mellem højere og lavere forbrændingsvarme. Den højeste inkluderer varmen, der frigøres under kondensering af dampe indeholdt i forbrændingsprodukterne. Når brændstof forbrændes i kedelovne, har udstødningsgasserne en temperatur, hvor fugt er i dampform. Derfor anvendes i dette tilfælde en lavere forbrændingsvarme, som ikke tager højde for varmen fra kondens af vanddamp.

Sammensætningen og nettoværdien af ​​alle kendte kulaflejringer er bestemt og angivet i de beregnede egenskaber.

Frigivelse af flygtige stoffer

Når fast brændsel opvarmes uden adgang til luft under indflydelse af høj temperatur, frigøres vanddamp først, og derefter opstår termisk nedbrydning af molekyler med frigivelse af gasformige stoffer, kaldet flygtige stoffer.

Frigivelse af flygtige stoffer kan forekomme i temperaturområdet fra 160 til 1100 ° C, men i gennemsnit - i temperaturområdet 400-800 ° C. Temperaturen i begyndelsen af ​​frigivelsen af ​​flygtige stoffer, mængden og sammensætningen af ​​gasformige produkter afhænger af den kemiske sammensætning af brændstoffet. Jo kemisk ældre brændstoffet er, desto lavere frigørelse af flygtige stoffer og jo højere temperatur er det, når de frigøres.

Flygtige stoffer giver tidligere antændelse af partiklerne og har en betydelig indvirkning på forbrændingen af ​​brændstof. Brændstoffer, der er unge i alderen - tørv, brunkul - antændes let, brænder hurtigt og næsten fuldstændigt. Omvendt er brændstoffer med lave flygtige stoffer, såsom antracit, sværere at antænde, brænder meget langsommere og brænder ikke helt (med øget varmetab).

Ikke-flygtige restkoncentrationer (koks)

Den faste del af brændstoffet, der er tilbage efter frigivelsen af ​​flygtige stoffer, der hovedsageligt består af kulstof og en mineralsk del, kaldes koks. Koksresten kan, afhængigt af egenskaberne af organiske forbindelser, der er inkluderet i den brændbare masse, være: kage, svagt kage (ødelagt ved eksponering), pulveragtig. Antracit, tørv, brunkul giver en pulverformig ikke-flygtig rest. De fleste bituminøse kul er sintret, men ikke altid stærkt. Klæbrig eller pulverformig ikke-flygtig rest giver bituminøse kul med et meget højt udbytte af flygtige stoffer (42-45%) og med et meget lavt udbytte (mindre end 17%).

Strukturen på koksresterne er vigtig, når der forbrændes kul i ristovne.Når man fyrer i kedler, er koksydelsen ikke særlig vigtig.

Askeindhold

Fast brændsel indeholder den største mængde ikke-brændbare mineralurenheder. Disse er primært ler, silicater, jernpyrit, men jernoxid, sulfater, carbonater og silicater af jern, oxider af forskellige metaller, chlorider, baser osv. Kan også inkluderes. De fleste af dem falder under minedrift i form af klipper, mellem hvilke kulesømme ligger, men der er også mineralske stoffer, der er passeret ind i brændstoffet fra kuldannere eller i færd med at omdanne dets oprindelige masse.

Når brændstof forbrændes, gennemgår mineralurenheder en række reaktioner, hvorved der dannes en fast ikke-brændbar rest kaldet aske. Vægten og sammensætningen af ​​asken er ikke identisk med vægten og sammensætningen af ​​mineralets urenheder i brændstoffet.

Askegenskaber spiller en vigtig rolle i tilrettelæggelsen af ​​kedel- og ovndriften. Dens partikler, båret væk af forbrændingsprodukterne, slibes opvarmningsoverfladerne ved høje hastigheder, og ved lave hastigheder afsættes de på dem, hvilket fører til en forringelse af varmeoverførslen. Aske, der føres ind i skorstenen, kan skade miljøet. For at undgå dette kræves installation af askeopsamlere.

En vigtig egenskab ved aske er dens smeltbarhed; de skelner mellem ildfast (over 1425 ° C), mediumsmeltende (1200-1425 ° C) og lavtsmeltende (mindre end 1200 ° C) aske. Aske, der har passeret smeltetrinnet og forvandlet til en sintret eller smeltet masse, kaldes slagge. Askefusibilitetens temperaturkarakteristik er af stor betydning for at sikre pålidelig drift af ovnen og kedeloverfladerne. Det korrekte valg af temperaturen på gasserne nær disse overflader eliminerer slagging.

Vandindhold

Fugt er en uønsket komponent i brændstoffet, den er sammen med mineralske urenheder ballast og reducerer indholdet af den brændbare del. Derudover reducerer den termiske værdi, da der kræves yderligere energi til fordampningen.

Fugtigheden i brændstoffet kan være intern eller ekstern. Ekstern fugt er indeholdt i kapillærerne eller fanget på overfladen. Med den kemiske alder falder mængden af ​​kapillærfugtighed. Jo mindre brændstofstykkerne er, desto større overfladefugtighed. Intern fugt trænger ind i det organiske materiale.

Fugtindholdet i brændstoffet reducerer forbrændingsvarmen og fører til en stigning i brændstofforbruget. Samtidig stiger volumenerne af forbrændingsprodukter, varmetabet med udstødningsgasser øges, og kedlenhedens effektivitet falder. Høj luftfugtighed om vinteren fører til frysning af kul, vanskeligheder med formaling og nedsat flydbarhed.

Metoder til forbrænding af brændstof afhængigt af typen af ​​ovn

De vigtigste typer forbrændingsanordninger:

• lagdelt,
• kammer.

Lagovne er beregnet til forbrænding af klumpet fast brændsel. De kan være tætte og fluidiserede. Ved forbrænding i et tæt lag passerer forbrændingsluften gennem laget uden at påvirke dets stabilitet, dvs. tyngdekraften af ​​de brændende partikler overstiger det dynamiske tryk i luften. Når de brændes i et fluidiseret leje, på grund af den øgede lufthastighed, går partiklerne i en "kogende" tilstand. I dette tilfælde forekommer aktiv blanding af oxidationsmidlet og brændstoffet, på grund af hvilket brændstofforbrændingen intensiveres.

PÅ kammerovne brænde fast pulveriseret brændstof såvel som flydende og gasformigt. Kammerovne er opdelt i cykloniske og blussende. Under blussforbrænding bør kulpartikler ikke være mere end 100 mikron, de brænder i forbrændingskammerets volumen. Cyklonisk forbrænding tillader en større partikelstørrelse; under indflydelse af centrifugalkræfter kastes de på ovnens vægge og brænder helt ud i en hvirvlende strøm i en højtemperaturzone.

Forbrænding af brændstof. De vigtigste faser af processen

Under processen med at brænde fast brændsel kan der skelnes mellem visse trin: opvarmning og fordampning af fugt, sublimering af flygtige stoffer og dannelse af koksrester, forbrænding af flygtige stoffer og koks og dannelse af slagge. Denne opdeling af forbrændingsprocessen er relativt vilkårlig, da skønt disse trin fortsætter sekventielt, overlapper de delvist hinanden. Så sublimering af flygtige stoffer begynder inden den endelige fordampning af al fugt, dannelsen af ​​flygtige stoffer sker samtidig med processen med deres forbrænding, ligesom begyndelsen af ​​oxidation af koksresten går forud for afslutningen af ​​forbrændingen af ​​flygtige stoffer, og efterforbrænding af koks kan også fortsætte efter dannelsen af ​​slagge.

Strømningstiden for hvert trin i forbrændingsprocessen bestemmes stort set af brændstofets egenskaber. Forbrændingstrinnet med koks varer længst, selv for brændstoffer med et højt flygtigt udbytte. Forskellige driftsfaktorer og designfunktioner i ovnen har en betydelig indvirkning på varigheden af ​​forbrændingsprocessens faser.

1. Forberedelse af brændstof inden antændelse

Brændstoffet, der kommer ind i ovnen, opvarmes, hvilket resulterer i, at det i nærværelse af fugt fordamper, og brændstoffet tørrer op. Den tid, der kræves til opvarmning og tørring, afhænger af mængden af ​​fugt og den temperatur, ved hvilken brændstoffet tilføres forbrændingsanordningen. For brændstoffer med et højt fugtindhold (tørv, våde brune kul) er opvarmnings- og tørringstrinnet relativt langt.

Brændstof tilføres stablede ovne ved en temperatur tæt på omgivelsestemperaturen. Kun om vinteren, når kul fryser, er temperaturen lavere end i kedelrummet. Til forbrænding i flare- og hvirvelovne udsættes brændstoffet for knusning og formaling ledsaget af tørring med varm luft eller røggasser. Jo højere temperaturen på det indgående brændstof, jo mindre tid og varme er der behov for at opvarme det til antændelsestemperaturen.

Brændstoftørring i ovnen opstår på grund af to varmekilder: konvektiv varme fra forbrændingsprodukter og strålingsvarme fra en fakkel, foring og slagge.

I kammerovne udføres opvarmning hovedsageligt på grund af den første kilde, det vil sige blanding af forbrændingsprodukter til brændstoffet ved introduktionspunktet. Derfor er et af de vigtige krav til design af enheder til indføring af brændstof i ovnen at sikre intensiv sugning af forbrændingsprodukter. En højere temperatur i brændkammeret bidrager også til en kortere opvarmnings- og tørretid. Til dette formål, når der brændes brændstof med begyndelsen af ​​frigivelse af flygtige stoffer ved høje temperaturer (mere end 400 ° C), er der lavet brandbånd i kammerovne, dvs. de lukker skærmrørene med et ildfast varmeisolerende materiale for at reducere deres varmeopfattelse.

Når man brænder brændstof i en seng, bestemmes rollen for hver type varmekilde af ovnens design. I ovne med kædegitter udføres opvarmning og tørring hovedsageligt af fakkelens strålevarme. I ovne med fast rist og brændstoftilførsel ovenfra sker opvarmning og tørring på grund af forbrændingsprodukter, der bevæger sig gennem laget fra bunden op.

I processen med opvarmning ved temperaturer over 110 ° C begynder termisk nedbrydning af organiske stoffer, der udgør brændstofferne. De mindst stærke forbindelser er dem, der indeholder en betydelig mængde ilt. Disse forbindelser nedbrydes ved relativt lave temperaturer med dannelse af flygtige stoffer og en fast rest, der hovedsageligt består af kulstof.

Brændstoffer med ung kemisk sammensætning, der indeholder meget ilt, har en lav temperatur i begyndelsen af ​​frigivelsen af ​​luftformige stoffer og giver en højere procentdel af dem. Brændstoffer med et lavt indhold af iltforbindelser har et lavt flygtighedsudbytte og et højere flammepunkt.

Indholdet af molekyler i faste brændstoffer, der let nedbrydes ved opvarmning, påvirker også reaktiviteten af ​​den ikke-flygtige rest.For det første sker nedbrydningen af ​​den brændbare masse hovedsageligt på den ydre overflade af brændstoffet. Ved yderligere opvarmning begynder pyrogenetiske reaktioner at forekomme inde i brændstofpartiklerne, trykket stiger i dem, og den ydre skal brydes. Når brændstoffer med et højt udbytte af flygtige stoffer forbrændes, bliver koksresten porøs og har en større overflade sammenlignet med den tætte faste rest.

2. Processen med forbrænding af gasformige forbindelser og koks

Den egentlige forbrænding af brændstof begynder med antændelse af flygtige stoffer. I løbet af brændstofforberedelsesperioden forekommer forgrenede kædereaktioner af oxidation af luftformige stoffer, først begynder disse reaktioner med lave hastigheder. Den frigivne varme opfattes af ovnens overflader og akkumuleres delvist i form af energi af bevægelige molekyler. Sidstnævnte fører til en stigning i hastigheden af ​​kædereaktioner. Ved en bestemt temperatur forløber oxidationsreaktioner i en sådan hastighed, at den frigivne varme fuldstændigt dækker varmeabsorptionen. Denne temperatur er flammepunktet.

Tændingstemperaturen er ikke konstant, det afhænger både af brændstofets egenskaber og af forholdene i antændelseszonen, i gennemsnit er det 400-600 ° C. Efter antændelse af den gasformige blanding forårsager yderligere selvacceleration af oxidationsreaktioner en stigning i temperaturen. For at opretholde forbrændingen kræves en kontinuerlig tilførsel af oxidationsmiddel og brændbare stoffer.

Tænding af luftformige stoffer fører til indkapsling af kokspartikler i en brandkonvolut. Forbrænding af koks begynder, når forbrændingen af ​​flygtige stoffer slutter. Den faste partikel opvarmes til en høj temperatur, og når mængden af ​​flygtige stoffer aftager, falder tykkelsen af ​​det grænseforbrændende lag, ilt når den varme kulstofoverflade.

Forbrænding af koks begynder ved en temperatur på 1000 ° C og er den længste proces. Årsagen er, at for det første iltkoncentrationen falder, og for det andet går heterogene reaktioner langsommere end homogene. Som et resultat bestemmes forbrændingsvarigheden af ​​en fast brændstofpartikel hovedsageligt af forbrændingstiden for koksresten (ca. 2/3 af den samlede tid). For brændstoffer med et højt udbytte af flygtige stoffer er den faste rest mindre end ½ af den oprindelige partikelmasse, derfor forbrændes der hurtigt og muligheden for underforbrænding er lav. Kemisk gamle brændstoffer har en tæt partikel, hvis forbrænding tager næsten hele tiden brugt i ovnen.

Koksresterne fra de fleste faste brændstoffer er hovedsageligt og for nogle arter fuldstændigt sammensat af kulstof. Forbrændingen af ​​fast kulstof sker med dannelsen af ​​kulilte og kuldioxid.

Optimale betingelser for varmeafledning

Oprettelsen af ​​optimale betingelser for forbrænding af kulstof er grundlaget for den korrekte konstruktion af en teknologisk metode til forbrænding af faste brændstoffer i kedelenheder. Følgende faktorer kan påvirke opnåelsen af ​​den højeste varmetilførsel i ovnen: temperatur, overskydende luft, dannelse af primær og sekundær blanding.

Temperatur... Varmeafgivelse under forbrænding af brændstof afhænger væsentligt af ovnens temperaturregime. Ved relativt lave temperaturer forekommer ufuldstændig forbrænding af brændbare stoffer i brænderkernen; kulilte, brint og kulbrinter forbliver i forbrændingsprodukterne. Ved temperaturer fra 1000 til 1800-2000 ° C opnås fuldstændig forbrænding af brændstoffet.

Overskydende luft... Specifik varmeproduktion når sin maksimale værdi med fuldstændig forbrænding og et overskydende luftforhold af enhed. Med et fald i det overskydende luftforhold falder varmetilførslen, da iltmangel fører til oxidation af mindre brændstof. Temperaturniveauet falder, reaktionshastighederne falder, hvilket fører til et kraftigt fald i varmetilførslen.

En stigning i det overskydende luftforhold større end enhed reducerer varmeproduktionen endnu mere end mangel på luft.Under reelle forhold med forbrænding af brændstof i kedelovne nås grænseværdierne for frigivelse af varme ikke, da der er ufuldstændig forbrænding. Det afhænger i høj grad af, hvordan blandingsdannelsesprocesserne er organiseret.

Blandingsprocesser... I kammerovne opnås primærblanding ved at tørre og blande brændstof med luft, forsyne en del af luften (primær) til forberedelseszonen, hvilket skaber en vidåben brænder med en bred overflade og høj turbulisering ved hjælp af opvarmet luft.

I lagdelte ovne er den primære blandingsopgave at levere den krævede mængde luft til forskellige forbrændingszoner på risten.

For at sikre efterforbrænding af gasformige produkter med ufuldstændig forbrænding og koks er processer med dannelse af sekundær blanding organiseret. Disse processer letter ved: tilførsel af sekundær luft med høj hastighed, oprettelse af sådan aerodynamik, hvor ensartet fyldning af hele ovnen med en fakkel opnås og følgelig opholdstiden for gasser og kokspartikler i ovnen øges.

3. Slaggedannelse

Under processen med oxidation af den brændbare masse af fast brændsel forekommer der også væsentlige ændringer i mineralurenheder. Lavtsmeltende stoffer og legeringer med lavt smeltepunkt opløser ildfaste forbindelser.

En forudsætning for den normale drift af kedler er uafbrudt fjernelse af forbrændingsprodukter og den resulterende slagge.

Under lagforbrænding kan slaggedannelse føre til mekanisk forbrænding - mineralske urenheder omslutter uforbrændte kokspartikler, eller viskøs slagge kan blokere luftpassager og blokere iltadgang til den brændende koks. For at reducere forbrænding anvendes forskellige foranstaltninger - i ovne med kædegitter øges tiden på slaggeristen, og der udføres hyppig skylning.

I lagdelte ovne fjernes slaggen i tør form. I kammerovne kan fjernelse af slagge være tør eller flydende.

Således er brændstofforbrænding en kompleks fysisk-kemisk proces, der påvirkes af et stort antal forskellige faktorer, men alle skal tages i betragtning ved design af kedler og ovne.

Forbrænding - benzin

Forbrænding af benzin med detonation ledsages af udseendet af skarpe metalstød, sort røg på udstødningen, en stigning i benzinforbruget, et fald i motorkraft og andre negative fænomener.

Forbrændingen af ​​benzin i motoren afhænger også af det overskydende luftforhold. Ved værdierne a 0 9 - j - 11 er hastigheden af ​​pre-flamme oxidationsprocesser i arbejdsblandingen den højeste. Derfor, ved disse værdier af a, skabes de mest gunstige betingelser for begyndelsen af ​​detonation.

Efter forbrændingen af ​​benzin steg den samlede masse af sådanne forurenende stoffer betydeligt sammen med den generelle omfordeling af deres mængder. Procentdelen af ​​benzen i kondensatet af biludstødningsgasser var ca. 1 til 7 gange højere end i benzin; toluenindholdet var 3 gange højere, og xylenindholdet var 30 gange højere. Det er kendt, at der i dette tilfælde dannes iltforbindelser, og antallet af ioner, der er karakteristiske for tungere umættede forbindelser i olefin- eller cycloparaffinserien og acetylen- eller dien-serien, især sidstnævnte, stiger kraftigt. Generelt lignede ændringerne i Haagen-Smit-kammeret de nødvendige ændringer for at gøre sammensætningen af ​​typiske køretøjsudstødningsprøver svarende til dem fra Los Angeles-smogprøven.

Benzinens brændværdi afhænger af dets kemiske sammensætning. Derfor har kulbrinter, der er rige på brint (for eksempel paraffiniske), en stor masseforbrændingsvarme.

Benzinforbrændingsprodukter udvides i forbrændingsmotoren langs polytrope n1 27 fra 30 til 3 ved. Den indledende temperatur på gasser er 2100 C; massesammensætningen af ​​forbrændingsprodukter på 1 kg benzin er som følger: CO23 135 kg, H2 1 305 kg, O20 34 kg, N2 12 61 kg.Bestem udvidelsesarbejdet for disse gasser, hvis 2 g benzin føres ind i cylinderen på samme tid.

Når der forbrændes benzin fra et termisk kraftværk, dannes der kulstofaflejringer, der indeholder blyoxid.

Når benzin forbrændes i frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer, transporteres næsten alle de dannede produkter med udstødningsgasserne. Kun en relativt lille del af produkterne med ufuldstændig forbrænding af brændstof og olie, en lille mængde uorganiske forbindelser dannet af grundstoffer indført med brændstof, luft og olie, deponeres i form af kulstofaflejringer.

Når benzin forbrændes med tetraethylbly, dannes der tilsyneladende blyoxid, som kun smelter ved en temperatur på 900 ° C og kan fordampe ved en meget høj temperatur, der overstiger den gennemsnitlige temperatur i motorcylinderen. For at forhindre aflejring af blyoxid i motoren introduceres specielle stoffer i ethylvæsken - opfangere. De halogenerede carbonhydrider anvendes som affaldsmidler. Normalt er dette forbindelser, der indeholder brom og chlor, som også brænder og binder bly i nye bromid- og chloridforbindelser.

Når der forbrændes benzin fra et termisk kraftværk, dannes der kulstofaflejringer, der indeholder blyoxid.

Under forbrændingen af ​​benzin indeholdende ren TPP deponeres en plak af blyforbindelser i motoren. Sammensætningen af ​​ethyl-flydende kvalitet R-9 (efter vægt): tetraethyl-bly 54 0%, bromethan 33 0%, monochloronaphthalen 6 8 0 5%, fyldstof - luftfart - benzin - op til 100%; farve mørk rød 1 g pr. 1 kg af blandingen.

Når der brændes benzin indeholdende TPP, dannes fisteloxid med lav flygtighed i motoren; da blyoxids smeltepunkt er ret højt (888), afsættes en del af det (ca. 10%, regnet med bly, der er introduceret med benzin) som en fast rest på væggene i forbrændingskammeret, stearinlys og ventiler, hvilket fører til en hurtig motorfejl.

Når benzin brændes i en bilmotor, dannes der også mindre molekyler, og den frigivne energi fordeles i et større volumen.

Gasser, der glødes fra forbrændingen af ​​benzin, strømmer rundt om varmeveksleren 8 (indvendigt fra siden af ​​forbrændingskammeret og videre gennem vinduerne 5 udenfor, der passerer gennem udstødningsgaskammeret 6) og opvarmer luften i varmevekslerkanalen. Derefter ledes varme udstødningsgasser gennem udstødningsrøret 7 under sumpen og varmer motoren op udefra, og varm luft fra varmeveksleren føres gennem udluftningen ind i krumtaphuset og opvarmer motoren indefra. I 1 5 - 2 minutter efter opvarmningens start slukkes gløderøret, og forbrændingen i varmeren fortsætter uden deltagelse. Efter 7 - 13 minutter fra tidspunktet for modtagelse af en puls til start af motoren opvarmes olien i krumtaphuset til en temperatur på 30 ° C (ved en omgivelsestemperatur på op til -25 ° C), og enheden starter pulser, hvorefter varmeren er slukket.

Forbrændingstemperatur

Ved varmekonstruktion skelnes mellem følgende forbrændingstemperaturer for gasser: varmeydelse, kalorimetrisk, teoretisk og faktisk (beregnet). Varmekapacitet tx er den maksimale temperatur for produkterne med komplet gasforbrænding under adiabatiske forhold med en overskydende luftkoefficient a = 1,0 og ved en gas- og lufttemperatur lig med 0 ° C:

tx = Qh / (IVcv) (8.11)

hvor QH er den laveste brændværdi af gas, kJ / m3; IVcp - summen af ​​produkterne af mængden af ​​kuldioxid, vanddamp og nitrogen dannet under forbrændingen af ​​1 m3 gas (m3 / m3) og deres gennemsnitlige volumetriske varmekapacitet ved konstant tryk inden for temperaturområdet fra 0 ° С til tx (kJ / (m3 * ° С).

På grund af uoverensstemmelsen mellem gassernes varmekapacitet bestemmes varmeydelsen ved metoden med successive tilnærmelser. Som den oprindelige parameter tages dens værdi for naturgas (= 2000 ° C), med a = 1,0, bestemmes volumenet af komponenterne i forbrændingsprodukter ifølge tabellen.8.3, findes deres gennemsnitlige varmekapacitet, og derefter beregnes varmekapaciteten for gassen ifølge formlen (8.11). Hvis det som et resultat af beregningen viser sig at være lavere eller højere end den accepterede, indstilles en anden temperatur, og beregningen gentages. Varmeydelsen fra almindelige enkle og komplekse gasser, når de brænder i tør luft, er angivet i tabellen. 8.5. Ved forbrænding af gas i atmosfærisk luft indeholdende ca. 1 vægtprocent. % fugt, varmeproduktion falder med 25-30 ° С.

Den kalorimetriske forbrændingstemperatur tK er den temperatur, der bestemmes uden at tage hensyn til dissociationen af ​​vanddamp og kuldioxid, men under hensyntagen til den faktiske starttemperatur for gas og luft. Det adskiller sig fra varmeydelsen tx ved, at gas- og lufttemperaturen såvel som den overskydende luftkoefficient a tages fra deres faktiske værdier. Du kan bestemme tK ved hjælp af formlen:

tк = (Qн + qphys) / (ΣVcp) (8.12)

hvor qphys er varmeindholdet (fysisk varme) i gas og luft målt fra 0 ° C, kJ / m3.

Naturlige og flydende petroleumsgasser opvarmes normalt ikke før forbrændingen, og deres volumen i forhold til forbrændingsluftens volumen er lille.

Tabel 8.3.

Gennemsnitlig volumetrisk varmekapacitet for gasser, kJ / (m3 • ° С)

Derfor, når man bestemmer den kalorimetriske temperatur, kan gassens varmeindhold ignoreres. Ved forbrænding af gasser med en lav brændværdi (generator, højovn osv.) Har deres varmeindhold (især opvarmet før forbrænding) en meget signifikant effekt på den kalorimetriske temperatur.

Afhængigheden af ​​den kalorimetriske temperatur af naturgas med den gennemsnitlige sammensætning i luft med en temperatur på 0 ° C og en fugtighed på 1% af den overskydende luftkoefficient a er angivet i tabel. 8.5 til LPG, når det brændes i tør luft - i tabel. 8.7. Tabeldata. 8.5-8.7 er det muligt at blive styret med tilstrækkelig nøjagtighed ved fastlæggelse af den kalorimetriske forbrændingstemperatur for andre naturlige gasser, som er relativt ens i sammensætning og carbonhydridgasser med næsten enhver sammensætning. Hvis det er nødvendigt at opnå en høj temperatur ved forbrænding af gasser med lave overskydende luftkoefficienter samt at øge effektiviteten af ​​ovne, opvarmes luften i praksis, hvilket fører til en stigning i den kalorimetriske temperatur (se tabel 8.6) .

Tabel 8.4.

Opvarmningskapacitet for gasser i tør luft

Tabel 8.5.

Kalorimetriske og teoretiske temperaturer af naturgasforbrænding i luft med t = 0 ° С og fugtighed 1% * afhængigt af den overskydende luftkoefficient a

>

Den teoretiske forbrændingstemperatur tT er den maksimale temperatur bestemt på samme måde som den kalorimetriske temperatur tK, men med en korrektion for endotermiske (krævende varme) reaktioner af dissociation af kuldioxid og vanddamp, fortsætter med en stigning i volumen:

СО2 ‹–› СО + 0.5О2 - 283 mJ / mol (8.13)

Н2О ‹–› Н2 + 0,5О2 - 242 mJ / mol (8,14)

Ved høje temperaturer kan dissociation føre til dannelse af atombrint, ilt og OH-hydroxylgrupper. Derudover producerer forbrænding af gas altid en vis mængde nitrogenoxid. Alle disse reaktioner er endotermiske og fører til et fald i forbrændingstemperaturen.

Tabel 8.6.

Kalorimetrisk temperatur af naturgasforbrænding tу, ° С, afhængigt af forholdet mellem overskydende tør luft og dens temperatur (afrundede værdier)

Tabel 8.7.

Kalorimetrisk forbrændingstemperatur tK for kommerciel propan i tør luft med t = 0 ° С afhængigt af den overskydende luftkoefficient a

Den teoretiske forbrændingstemperatur kan bestemmes ved hjælp af følgende formel:

tT = (Qн + qphys - qdis) / (ΣVcp) (8.15)

hvor qduc er det samlede varmeforbrug til dissociation af СО2 og Н2О i forbrændingsprodukter, kJ / m3; IVcp - summen af ​​volumenproduktet og den gennemsnitlige varmekapacitet for forbrændingsprodukter under hensyntagen til dissociation pr. 1 m3 gas.

Som du kan se fra tabellen. 8,8 ved temperaturer op til 1600 ° C kan dissociationsgraden ignoreres, og den teoretiske forbrændingstemperatur kan tages lig med den kalorimetriske temperatur. Ved højere temperaturer kan graden af ​​dissociation reducere temperaturen i arbejdsområdet betydeligt. I praksis er der ikke noget specielt behov for dette, den teoretiske forbrændingstemperatur skal kun bestemmes for højtemperaturovne, der arbejder på forvarmet luft (for eksempel ovne med åben ild). Der er ikke behov for dette for kedelanlæg.

Den aktuelle (beregnede) temperatur af forbrændingsprodukterne td er den temperatur, der nås under reelle forhold på det varmeste punkt i flammen. Den er lavere end den teoretiske og afhænger af varmetabet til miljøet, graden af ​​varmeoverførsel fra forbrændingszonen ved stråling, længden af ​​forbrændingsprocessen i tiden osv. Faktiske gennemsnitstemperaturer i ovne til ovne og kedler er bestemt af varmebalancen eller omtrent ved den teoretiske eller kalorimetriske forbrændingstemperatur på ovnens temperatur med indførelse af eksperimentelt etablerede korrektionsfaktorer i dem:

td = t (8,16)

hvor n - t. n. pyrometrisk koefficient inden for:

• til varme- og opvarmningsovne af høj kvalitet med varmeisolering - 0,75-0,85;
• til forseglede ovne uden varmeisolering - 0,70-0,75;
• til afskærmede kedelovne - 0,60-0,75.

I praksis er det nødvendigt at kende ikke kun de adiabatiske forbrændingstemperaturer, der er angivet ovenfor, men også de maksimale temperaturer, der forekommer i flammen. Deres omtrentlige værdier fastlægges normalt eksperimentelt ved hjælp af spektrografiske metoder. De maksimale temperaturer, der opstår i en fri flamme i en afstand på 5-10 mm fra toppen af ​​den koniske forbrændingsfront, er angivet i tabellen. 8.9. En analyse af de præsenterede data viser, at de maksimale temperaturer i flammen er mindre end varmeydelsen (på grund af varmeforbruget til dissociation af H2O og CO2 og fjernelse af varme fra flammezonen).

• hjem
• Vejviser
• Forbrændingsegenskaber for gasser
• Forbrændingstemperatur

Forbrænding - olieprodukt

Forbrænding af olieprodukter i tankfarmens dæmning elimineres ved øjeblikkelig tilførsel af skum.

Forbrænding af olieprodukter i tankfarmens dæmning elimineres ved øjeblikkelig tilførsel af skum.

Under forbrændingen af ​​olieprodukter stiger deres kogepunkt (se tabel 69) gradvist på grund af den igangværende fraktionerede destillation, i forbindelse med hvilken temperaturen i det øverste lag også stiger.

Ved forbrænding af olie i tanken udsættes den øverste del af tankens øvre bælte for flammen. Ved forbrænding af olie på et lavere niveau kan højden på den frie side af tanken i kontakt med flammen være betydelig. I denne forbrændingsmetode kan reservoiret kollapse. Vand fra branddyser eller fra stationære vandingsringe, der falder på den ydre del af tankens øvre vægge, afkøler dem (fig.15.1), hvilket forhindrer en ulykke og spredning af olie ind i dæmningen, hvilket skaber gunstigere betingelser for brugen af ​​luftmekanisk skum.

Resultaterne af at studere forbrændingen af ​​olieprodukter og deres blandinger er interessante.

Dens temperatur under forbrændingen af ​​olieprodukter er: benzin 1200 C, traktor petroleum 1100 C, dieselbrændstof 1100 C, råolie 1100 C, brændselsolie 1000 C. Når man brænder træ i stakke, når temperaturen på den turbulente flamme 1200 - 1300 C.

Særligt store undersøgelser inden for fysik af forbrænding af olieprodukter og slukning deraf er gennemført i løbet af de sidste 15 år på Central Research Institute of Fire Defense (TsNIIPO), Energy Institute of the USSR Academy of Sciences (ENIN) og en række andre forsknings- og uddannelsesinstitutter.

Et eksempel på negativ katalyse er undertrykkelse af forbrændingen af ​​olieprodukter med tilsætning af halogenerede carbonhydrider.

Vand fremmer skumdannelse og dannelse af emulsioner under forbrænding af olieprodukter med et flammepunkt på 120 ° C og derover. Emulsionen, der dækker væskeoverfladen, isolerer den fra iltet i luften og forhindrer også udslip af dampe fra den.

Forbrænding af flydende kulbrintegasser i isotermiske tanke adskiller sig ikke fra forbrændingen af ​​olieprodukter. Forbrændingshastigheden kan i dette tilfælde beregnes ved formlen (13) eller bestemmes eksperimentelt. Det særegne ved forbrændingen af ​​flydende gasser under isotermiske forhold er, at temperaturen for hele væskemassen i tanken er lig med kogepunktet ved atmosfærisk tryk. For hydrogen, methan, ethan, propan og butan er disse temperaturer henholdsvis - 252, - 161, - 88, - 42 og 0 5 C.

Forskning og praksis med slukning af brande har vist, at for at stoppe forbrændingen af ​​et olieprodukt skal skummet dække hele sin overflade med et lag af en vis tykkelse. Alle skum med lav ekspansionshastighed er ineffektive til at slukke brande af olieprodukter i tanke på det lavere niveau af oversvømmelse. Skum, der falder fra en stor højde (6-8 m) på overfladen af ​​brændstoffet, dyppes og indhylles i en film af brændstof, brænder ud eller kollapser hurtigt. Kun skum med en mangfoldighed på 70-150 kan kastes i en brændende tank med hængslede stråler.