Temperatura di combustione del cherosene nell'aria

Stabilità chimica

Considerando le proprietà chimiche della benzina, è necessario concentrarsi su quanto tempo la composizione degli idrocarburi rimarrà invariata, poiché con un lungo immagazzinamento, i componenti più leggeri scompaiono e le prestazioni sono notevolmente ridotte.
In particolare, il problema è acuto se si ottiene un carburante di grado superiore (AI 95) dalla benzina con un numero minimo di ottano aggiungendo propano o metano alla sua composizione. Le loro proprietà antiurto sono superiori a quelle dell'isoottano, ma si dissipano anche istantaneamente.

Secondo GOST, la composizione chimica del carburante di qualsiasi marca deve essere invariata per 5 anni, soggetta alle regole di stoccaggio. Ma in effetti, spesso anche il carburante appena acquistato ha già un numero di ottano inferiore a quello specificato.

La colpa è dei venditori senza scrupoli, che aggiungono gas liquefatto a contenitori con carburante, il cui tempo di conservazione è scaduto e il contenuto non soddisfa i requisiti di GOST. Di solito, allo stesso carburante vengono aggiunte quantità diverse di gas per ottenere un numero di ottano di 92 o 95. La conferma di tali trucchi è l'odore pungente del gas alla stazione di rifornimento.

Metodi di determinazione del punto di infiammabilità

Esiste un metodo di crogiolo aperto e chiuso (contenitore per prodotti petroliferi). Le temperature ottenute differiscono a causa della quantità di vapori accumulati.

Il metodo del crogiolo aperto include:

1. Pulizia della benzina dall'umidità utilizzando cloruro di sodio.
2. Riempire il crogiolo fino a un certo livello.
3. Riscaldare il contenitore a una temperatura di 10 gradi inferiore al risultato atteso.
4. Accensione di un bruciatore a gas sopra la superficie.
5. Al momento dell'accensione viene registrato il punto di infiammabilità.

Il metodo del crogiolo chiuso differisce in quanto la benzina nel contenitore viene costantemente miscelata. Quando il coperchio viene aperto, il fuoco si accende automaticamente.

L'apparecchio per il punto di infiammabilità è costituito dai seguenti componenti:

• riscaldatore elettrico (potenza da 600 watt);
• capacità di 70 millilitri;
• agitatore di rame;
• accenditore elettrico oa gas;
• termometro.

A seconda dei risultati, le sostanze infiammabili sono classificate:

• particolarmente pericoloso (a un punto di infiammabilità inferiore a -200 ° C);
• pericoloso (da -200C a + 230C);
• pericoloso a temperature elevate (da 230 ° C a 610 ° C).

Velocità - Combustione - Carburante

Qual è il costo reale di 1 litro di benzina
La velocità di combustione del carburante aumenta notevolmente se la miscela combustibile è in un intenso movimento a vortice (turbolento). Di conseguenza, l'intensità del trasferimento di calore turbolento può essere molto superiore a quella della diffusione molecolare.

La velocità di combustione del carburante dipende da una serie di ragioni discusse più avanti in questo capitolo e, in particolare, dalla qualità della miscelazione del carburante con l'aria. Il tasso di combustione del carburante è determinato dalla quantità di carburante bruciato per unità di tempo.

Il tasso di combustione del carburante e, di conseguenza, il tasso di rilascio di calore sono determinati dalle dimensioni della superficie di combustione. La polvere di carbone con una dimensione massima delle particelle di 300 - 500 micron ha una superficie di combustione decine di migliaia di volte più grande del combustibile a griglie a catena smistata grossolana.

La velocità di combustione del carburante dipende dalla temperatura e dalla pressione nella camera di combustione, aumentando con il loro aumento. Pertanto, dopo l'accensione, la velocità di combustione aumenta e diventa molto alta all'estremità della camera di combustione.

La velocità di combustione del carburante è influenzata anche dalla velocità del motore. Con un aumento del numero di giri, la durata della fase si riduce.

La turbolenza del flusso di gas aumenta notevolmente la velocità di combustione del carburante a causa di un aumento della superficie di combustione e della velocità di propagazione del fronte di fiamma con un aumento della velocità di trasferimento di calore.

Quando si utilizza una miscela magra, la velocità di combustione viene rallentata. Pertanto, la quantità di calore ceduta dai gas alle parti aumenta e il motore si surriscalda. Segni di una miscela troppo magra sono lampi nel carburatore e nel collettore di aspirazione.

La turbolenza del flusso di gas aumenta bruscamente la velocità di combustione del carburante a causa dell'aumento della superficie di combustione e la velocità di propagazione del fronte di fiamma a causa dell'aumento della velocità di trasferimento di calore.

Gli alcani normali hanno il numero di cetano massimo, che caratterizza la velocità di combustione del carburante in un motore.

La composizione della miscela di lavoro influisce notevolmente sulla velocità di combustione del carburante nel motore. Queste condizioni si verificano al coeff.

L'influenza della qualità dello sviluppo del processo di combustione è determinata dalla velocità di combustione del carburante nella fase principale. Quando una grande quantità di combustibile viene bruciata in questa fase, i valori di pz e Tz aumentano, la percentuale di combustibile post-combustione diminuisce durante il processo di espansione e l'indice di politropo nz diventa maggiore. Questo sviluppo del processo è più favorevole, poiché si ottiene il miglior utilizzo del calore.

Nel processo di lavoro del motore, il valore della velocità di combustione del carburante è molto importante. La velocità di combustione è intesa come la quantità (massa) di combustibile che reagisce (brucia) per unità di tempo.

Numerosi fenomeni generali indicano che il tasso di combustione del carburante nei motori è del tutto naturale, non casuale. Ciò è indicato dalla riproducibilità di cicli più o meno univoci nel cilindro del motore, che, di fatto, determina il funzionamento stabile dei motori. Negli stessi motori, la natura protratta della combustione è sempre osservata con miscele magre. Il duro lavoro del motore, che si verifica ad un alto tasso di reazioni di combustione, si osserva, di regola, nei motori diesel senza compressore e il lavoro dolce - nei motori con accensione da una scintilla elettrica. Ciò indica che la formazione e l'accensione della miscela fondamentalmente diverse provocano una variazione regolare della velocità di combustione. Con un aumento del numero di giri del motore, la durata della combustione diminuisce nel tempo e nell'angolo di rotazione dell'albero motore aumenta. Le curve cinetiche dell'andamento della combustione nei motori sono di natura simile alle curve cinetiche di una serie di reazioni chimiche che non sono direttamente correlate ai motori e che si verificano in condizioni diverse.

Gli esperimenti indicano la dipendenza dell'intensità del trasferimento di calore radiante dalla velocità di combustione del carburante. Con una rapida combustione alla base della torcia, si sviluppano temperature più elevate e si intensifica il trasferimento di calore. La disomogeneità del campo di temperatura, insieme a diverse concentrazioni di particelle emettenti, porta alla disomogeneità del grado di oscurità della fiamma. Tutto quanto sopra crea grandi difficoltà per la determinazione analitica della temperatura del radiatore e del grado di oscurità del forno.

Con una fiamma laminare (vedere la Sezione 3 per maggiori dettagli), la velocità di combustione del carburante è costante e Q 0; il processo di combustione è silenzioso. Tuttavia, se la zona di combustione è turbolenta, e questo è il caso in esame, anche se il consumo di carburante è mediamente costante, la velocità di combustione locale cambia nel tempo e per un elemento di piccolo volume Q.Q. La turbolenza disturba continuamente la fiamma; in un dato momento, la combustione è limitata da questa fiamma o da una serie di fiamme che occupano una posizione casuale nella zona di combustione.

Combustibile gassoso

Il carburante gassoso è una miscela di vari gas: metano, etilene e altri idrocarburi, monossido di carbonio, anidride carbonica o anidride carbonica, azoto, idrogeno, idrogeno solforato, ossigeno e altri gas, nonché vapore acqueo.

Il metano (CH4) è il principale costituente di molti gas naturali. Il suo contenuto in gas naturali raggiunge il 93 ... 98%. La combustione di 1 m3 di metano rilascia ~ 35800 kJ di calore.

I combustibili gassosi possono contenere anche piccole quantità di etilene (C2H4). La combustione di 1 m3 di etilene fornisce ~ 59.000 kJ di calore.

Oltre al metano e all'etilene, i combustibili gassosi contengono anche composti idrocarburici, come propano (C3H8), butano (C4H10), ecc. La combustione di questi idrocarburi produce più calore della combustione dell'etilene, ma la loro quantità è insignificante nei gas combustibili .

L'idrogeno (H2) è 14,5 volte più leggero dell'aria. La combustione di 1 m3 di idrogeno rilascia ~ 10 800 kJ di calore. Molti gas combustibili, diversi dal gas di cokeria, contengono quantità relativamente piccole di idrogeno. Nel gas di cokeria, il suo contenuto può raggiungere il 50 ... 60%.

Il monossido di carbonio (CO) è il principale componente combustibile del gas d'altoforno. La combustione di 1 m3 di questo gas produce ~ 12.770 kJ di calore. Questo gas è incolore, inodore e altamente tossico.

L'idrogeno solforato (H2S) è un gas pesante con un odore sgradevole ed è altamente tossico. In presenza di idrogeno solforato nel gas aumenta la corrosione delle parti metalliche del forno e del gasdotto. L'effetto dannoso dell'idrogeno solforato è potenziato dalla presenza di ossigeno e umidità nel gas. La combustione di 1 m3 di idrogeno solforato rilascia ~ 23 400 kJ di calore.

Il resto dei gas: CO2, N2, O2 e vapore acqueo sono componenti di zavorra, poiché con un aumento del contenuto di questi gas nel carburante, il contenuto dei suoi componenti combustibili diminuisce. La loro presenza porta ad una diminuzione della temperatura di combustione del carburante. Un contenuto di ossigeno libero> 0,5% nei combustibili gassosi è considerato pericoloso per motivi di sicurezza.

Ebollizione - benzina

Numero di ottano Composizione della benzina

La benzina inizia a bollire a una temperatura relativamente bassa e procede in modo molto intenso.

La fine del punto di ebollizione della benzina non è specificata.

L'inizio dell'ebollizione della benzina è inferiore a 40 C, la fine è 180 C, la temperatura di inizio cristallizzazione non è superiore a 60 C. L'acidità della benzina non supera 1 mg / 100 ml.

Il punto di ebollizione finale della benzina secondo GOST è 185 C e quello effettivo è 180 C.

Il punto di ebollizione finale della benzina è la temperatura alla quale una porzione standard (100 ml) della benzina di prova viene completamente distillata (fatta bollire) dal pallone di vetro in cui si trovava nel frigorifero-ricevitore.

Il punto di ebollizione finale della benzina non deve superare i 200-225 C.Per le benzine per aviazione, il punto di ebollizione finale è molto più basso, raggiungendo in alcuni casi fino a 120 C.

MPa, il punto di ebollizione della benzina è 338 K, la sua massa molare media è 120 kg / kmol e il calore di vaporizzazione è 252 kJ / kg.

Il punto di ebollizione iniziale della benzina, ad esempio 40 per la benzina per aviazione, indica la presenza di frazioni leggere e basso-bollenti, ma non indica il loro contenuto. Il punto di ebollizione della prima frazione del 10%, o temperatura iniziale, caratterizza le proprietà iniziali della benzina, la sua volatilità e la tendenza a formare blocchi di gas nel sistema di alimentazione della benzina. Più basso è il punto di ebollizione della frazione del 10%, più è facile avviare il motore, ma anche maggiore è la possibilità che si formino blocchi di gas, che possono causare interruzioni nell'erogazione del carburante e persino spegnere il motore. Un punto di ebollizione troppo alto della frazione di avviamento rende difficile avviare il motore a basse temperature ambiente, il che porta a perdite di benzina.

Una diminuzione della fine del punto di ebollizione delle benzine di reforming porta a un deterioramento della loro resistenza alla detonazione. Sono necessari calcoli economici e di ricerca per affrontare questo problema.Va notato che nella pratica estera di un certo numero di paesi, vengono attualmente prodotte e utilizzate benzina per motori con un punto di ebollizione di 215-220 ° C.

Una diminuzione della fine del punto di ebollizione delle benzine di reforming porta a un deterioramento della loro resistenza alla detonazione. Sono necessari calcoli economici e di ricerca per affrontare questo problema. Va notato che nella pratica estera di un certo numero di paesi, vengono attualmente prodotte e utilizzate benzina per motori con un punto di ebollizione di 215-220 ° C.

Se il punto di ebollizione finale della benzina è alto, le frazioni pesanti in essa contenute potrebbero non evaporare e, quindi, non bruciarsi nel motore, il che comporterà un aumento del consumo di carburante.

L'abbassamento del punto di ebollizione finale delle benzina di prima distillazione porta ad un aumento della loro resistenza alla detonazione. Le benzine di prima linea a basso numero di ottani hanno numeri di ottano rispettivamente di 75 e 68 e sono utilizzate come componenti delle benzine per motori.

Combustione - benzina

Design e principio di funzionamento Sistema di iniezione diretta benzina Bosch Motronic MED 7

La combustione di benzina, cherosene e altri idrocarburi liquidi avviene nella fase gassosa. La combustione può avvenire solo quando la concentrazione di vapori di carburante nell'aria è entro certi limiti, individuali per ciascuna sostanza. Se nell'aria IB è contenuta una piccola quantità di vapori di carburante, la combustione non avverrà, così come nel caso in cui ci siano troppi vapori di carburante e non abbastanza ossigeno.

Quando la benzina brucia, è noto che si forma uno strato omotermico, il cui spessore aumenta con il tempo.

Quando la benzina brucia, si formano acqua e anidride carbonica. Può questo servire come conferma sufficiente che la benzina non è un elemento?

Quando la benzina, il cherosene e altri liquidi vengono bruciati nei serbatoi, la frantumazione del flusso di gas in volumi separati e la combustione di ciascuno di essi separatamente sono particolarmente chiaramente visibili.

Quando la benzina e il petrolio vengono bruciati in serbatoi di grande diametro, il carattere del riscaldamento differisce in modo significativo da quello descritto sopra. Quando bruciano, appare uno strato riscaldato, il cui spessore aumenta naturalmente nel tempo e la temperatura è la stessa della temperatura sulla superficie del liquido. Sotto di esso, la temperatura del liquido scende rapidamente e diventa quasi uguale alla temperatura iniziale. La natura delle curve mostra che durante la combustione, la benzina si scompone in due strati: uno superiore e uno inferiore.

Ad esempio, bruciare benzina nell'aria è chiamato processo chimico. In questo caso viene rilasciata energia, pari a circa 1300 kcal per 1 mole di benzina.

L'analisi dei prodotti di combustione della benzina e degli oli sta diventando estremamente importante, poiché la conoscenza della composizione individuale di tali prodotti è necessaria per lo studio dei processi di combustione nel motore e per lo studio dell'inquinamento atmosferico.

Pertanto, quando la benzina viene bruciata in ampi serbatoi, fino al 40% del calore rilasciato a seguito della combustione viene consumato per la radiazione.

tavolo 76 mostra la velocità di combustione della benzina con additivi tetranitro-metano.

Gli esperimenti hanno dimostrato che la velocità della combustione della benzina dalla superficie del serbatoio è significativamente influenzata dal suo diametro.

Con l'aiuto del GPS-600, i vigili del fuoco hanno affrontato con successo l'eliminazione della combustione della benzina che si è riversata lungo i binari ferroviari, garantendo il movimento degli operatori del tronco nel luogo in cui i serbatoi erano accoppiati.Dopo averli scollegati, con un pezzo di filo di contatto, hanno attaccato 2 serbatoi di benzina all'autopompa e li hanno tirati fuori dalla zona dell'incendio.

Durante la combustione della benzina è stato notato un aumento particolarmente elevato della velocità di riscaldamento dal vento. Quando la benzina bruciava in un serbatoio di 2 64 m ad una velocità del vento di 1 3 m / s, la velocità di riscaldamento era di 9 63 mm / min e ad una velocità del vento di 10 m / s, la velocità di riscaldamento aumentava a 17 1 mm / min.

Temperatura di accensione e altri parametri

La combustione del carbone è una reazione chimica di ossidazione del carbonio che avviene ad una temperatura iniziale elevata con intenso rilascio di calore. Ora è più semplice: il carbone non può accendersi come la carta; per l'accensione è necessario un preriscaldamento a 370-700 ° C, a seconda della marca del carburante.

Momento chiave. L'efficienza della combustione del carbone in un forno o una caldaia a combustibile solido domestico è caratterizzata non dalla temperatura massima, ma dalla completezza della combustione. Ogni molecola di carbonio si combina con due particelle di ossigeno nell'aria per formare anidride carbonica CO2. Il processo si riflette nella formula chimica.

Se limiti la quantità di ossigeno in entrata (copri il ventilatore, metti la caldaia TT in modalità fumante), invece di CO2, si forma monossido di carbonio CO che viene emesso nel camino, l'efficienza della combustione diminuirà in modo significativo. Per ottenere un'elevata efficienza, è necessario fornire condizioni favorevoli:

1. I carboni bruni si accendono a una temperatura di +370 ° C, pietra - 470 ° C, antracite - 700 gradi. È necessario il preriscaldamento dell'unità di riscaldamento con legna (bricchetti di segatura).
2. L'aria viene fornita al focolare in eccesso, il fattore di sicurezza è 1,3-1,5.
3. La combustione è supportata dall'elevata temperatura dei carboni ardenti che giacciono sulla griglia. È importante garantire il passaggio dell'ossigeno attraverso l'intero spessore del combustibile, poiché l'aria si muove attraverso il cassetto cenere per il naturale tiraggio del camino.

Commento. Le uniche eccezioni sono le stufe di tipo Bubafonya fatte in casa e le caldaie cilindriche per la combustione superiore, dove l'aria viene immessa nel forno dall'alto verso il basso.

La temperatura di combustione teorica e il trasferimento di calore specifico di vari combustibili sono mostrati nella tabella comparativa. È evidente che, in condizioni ideali, qualsiasi carburante rilascerà il massimo calore quando interagisce con il volume d'aria richiesto.

In pratica, non è realistico creare tali condizioni, quindi l'aria viene fornita con un po 'di eccesso. La temperatura di combustione reale della lignite in una caldaia TT convenzionale è compresa tra 700 ... 800 ° C, pietra e antracite - 800 ... 1100 gradi.

Se esageri con la quantità di ossigeno, l'energia inizierà a essere spesa per riscaldare l'aria e semplicemente volerà nel tubo, l'efficienza del forno diminuirà notevolmente. Inoltre, la temperatura del fuoco può raggiungere i 1500 ° C. Il processo assomiglia a un normale fuoco: la fiamma è grande, c'è poco calore. Nel video viene presentato un esempio di combustione efficiente del carbone con un bruciatore a storta su una caldaia automatica:

Temperatura - combustione - carburante

L'intensità dell'irraggiamento del lavoratore dipende dalla temperatura di combustione del combustibile nel forno, dalle dimensioni del foro di carico, dallo spessore delle pareti del forno in corrispondenza del foro di carico e, infine, dalla distanza alla quale il lavoratore si trova dalla carica buco.

La temperatura praticamente raggiungibile 1L è la temperatura di combustione del carburante in condizioni reali. Nel determinare il suo valore, vengono prese in considerazione le perdite di calore nell'ambiente, la durata del processo di combustione, il metodo di combustione e altri fattori.

L'aria in eccesso influisce notevolmente sulla temperatura di combustione del carburante.Quindi, ad esempio, la temperatura effettiva di combustione del gas naturale con un eccesso di aria del 10% è di 1868 ° C, con un eccesso del 20% di 1749 ° C e con un eccesso di aria del 100% scende a 1167 C.D'altra parte , il preriscaldamento dell'aria, andando alla combustione del carburante, aumenta la temperatura della sua combustione. Quindi, quando si brucia gas naturale (1Max 2003 C) con aria riscaldata a 200 C, la temperatura di combustione sale a 2128 C e quando l'aria viene riscaldata a 400 C - fino a 2257 C.

Quando si riscalda l'aria e il combustibile gassoso, la temperatura di combustione del combustibile aumenta e, di conseguenza, aumenta anche la temperatura dello spazio di lavoro del forno. In molti casi, raggiungere le temperature richieste per un dato processo tecnologico è impossibile senza un elevato riscaldamento dell'aria e del combustibile gassoso. Ad esempio, la fusione dell'acciaio in forni a focolare aperto, per la quale la temperatura della torcia (flusso di gas in fiamme) nello spazio di fusione dovrebbe essere 1800-2000 C, sarebbe impossibile senza riscaldare aria e gas a 1000-1200 C.Quando riscaldando forni industriali a basso contenuto calorico di combustibile locale (legna da ardere umida, torba, lignite), il loro lavoro senza riscaldare l'aria è spesso addirittura impossibile.

Si può vedere da questa formula che la temperatura di combustione del carburante può essere aumentata aumentando il suo numeratore e diminuendo il denominatore. La dipendenza della temperatura di combustione di vari gas dal rapporto di eccesso d'aria è mostrata in Fig.

L'aria in eccesso influisce anche bruscamente sulla temperatura di combustione del carburante. Quindi, la resa termica del gas naturale con un eccesso d'aria del 10% - 1868 C, con un eccesso d'aria del 20% - 1749 C e con un eccesso del 100% è pari a 1167 C.

Se la temperatura di giunzione calda è limitata solo dalla temperatura di combustione del combustibile, l'utilizzo del recupero consente di aumentare la temperatura Тт aumentando la temperatura dei prodotti della combustione e quindi aumentare l'efficienza complessiva del TEG.

L'arricchimento dell'esplosione con ossigeno porta ad un aumento significativo della temperatura di combustione del combustibile. Come i dati del grafico in Fig. 17, la temperatura teorica di combustione del combustibile è associata all'arricchimento dell'esplosione con ossigeno da una dipendenza, praticamente lineare fino al contenuto di ossigeno nell'esplosione del 40%. A gradi di arricchimento più elevati, la dissociazione dei prodotti della combustione inizia ad avere un effetto significativo, a seguito del quale le curve della dipendenza dalla temperatura dal grado di arricchimento dell'esplosione si discostano dalle linee rette e si avvicinano asintoticamente alle temperature limitanti per un dato carburante. Pertanto, la dipendenza considerata della temperatura di combustione del carburante dal grado di arricchimento di ossigeno dell'esplosione ha due regioni: una regione di arricchimenti relativamente bassi, dove esiste una dipendenza lineare, e una regione di arricchimenti elevati (oltre il 40%), dove l'aumento della temperatura ha un carattere decadente.

Un importante indicatore termotecnico del funzionamento del forno è la temperatura del forno, che dipende dalla temperatura di combustione del combustibile e dalla natura del consumo di calore.

Le ceneri del carburante, a seconda della composizione delle impurità minerali, alla temperatura di combustione del carburante possono essere fuse in pezzi di scoria. La caratteristica della cenere di combustibile in funzione della temperatura è riportata nella tabella. MA.

Il valore di tmaK nella tabella. IV - З - temperatura di combustione calorimetrica (teorica) del carburante.

Le perdite di calore attraverso le pareti dei forni verso l'esterno (nell'ambiente) riducono la temperatura di combustione del combustibile.

Combustione di carburante

La combustione del carburante è un processo di ossidazione di componenti combustibili che avviene ad alte temperature ed è accompagnato dal rilascio di calore. La natura della combustione è determinata da molti fattori, tra cui il metodo di combustione, il design del forno, la concentrazione di ossigeno, ecc. Ma le condizioni del corso, la durata ei risultati finali dei processi di combustione dipendono in gran parte dalla composizione , caratteristiche fisiche e chimiche del carburante.

Composizione del carburante

I combustibili solidi includono carbone e lignite, torba, scisti bituminosi, legno. Questi tipi di combustibili sono composti organici complessi formati principalmente da cinque elementi: carbonio C, idrogeno H, ossigeno O, zolfo S e azoto N. Il carburante contiene anche umidità e minerali non combustibili, che formano ceneri dopo la combustione. L'umidità e la cenere sono la zavorra esterna del carburante, mentre l'ossigeno e l'azoto sono interni.

L'elemento principale della parte combustibile è il carbonio, determina il rilascio della maggior quantità di calore. Tuttavia, maggiore è la percentuale di carbonio in un combustibile solido, più difficile è accenderlo. Durante la combustione, l'idrogeno rilascia 4,4 volte più calore del carbonio, ma la sua quota nella composizione dei combustibili solidi è piccola. L'ossigeno, non essendo un elemento generatore di calore e legando idrogeno e carbonio, riduce il calore di combustione, quindi è un elemento indesiderabile. Il suo contenuto è particolarmente alto in torba e legno. La quantità di azoto nei combustibili solidi è piccola, ma è in grado di formare ossidi dannosi per l'ambiente e per l'uomo. Lo zolfo è anche un'impurità nociva, emette poco calore, ma gli ossidi che ne derivano portano alla corrosione del metallo delle caldaie e all'inquinamento dell'atmosfera.

Specifiche del carburante e loro influenza sul processo di combustione

Le caratteristiche tecniche più importanti del combustibile sono: calore di combustione, resa in sostanze volatili, proprietà del residuo non volatile (coke), contenuto di ceneri e contenuto di umidità.

Calore di combustione del carburante

Il potere calorifico è la quantità di calore rilasciata durante la combustione completa di un'unità di massa (kJ / kg) o volume di combustibile (kJ / m3). Distinguere tra calore di combustione superiore e inferiore. Il più alto include il calore rilasciato durante la condensazione dei vapori contenuti nei prodotti della combustione. Quando il combustibile viene bruciato nei forni delle caldaie, i fumi di scarico hanno una temperatura alla quale l'umidità è allo stato vaporoso. Pertanto, in questo caso, viene utilizzato un calore di combustione inferiore, che non tiene conto del calore di condensazione del vapore acqueo.

La composizione e il potere calorifico netto di tutti i depositi di carbone noti sono stati determinati e riportati nelle caratteristiche calcolate.

Rilascio di materia volatile

Quando il combustibile solido viene riscaldato senza accesso all'aria sotto l'influenza di alte temperature, il vapore acqueo viene prima rilasciato, quindi si verifica la decomposizione termica delle molecole con il rilascio di sostanze gassose, chiamate sostanze volatili.

Il rilascio di sostanze volatili può avvenire nell'intervallo di temperatura da 160 a 1100 ° C, ma in media - nell'intervallo di temperatura di 400-800 ° C. La temperatura dell'inizio del rilascio di sostanze volatili, la quantità e la composizione dei prodotti gassosi dipendono dalla composizione chimica del carburante. Più il carburante è chimicamente vecchio, minore è il rilascio di sostanze volatili e maggiore è la temperatura del loro inizio di rilascio.

I volatili forniscono un'accensione anticipata del particolato e hanno un effetto significativo sulla combustione del carburante. I combustibili giovani - torba, lignite - si accendono facilmente, bruciano rapidamente e quasi completamente. Al contrario, i combustibili con pochi volatili, come l'antracite, sono più difficili da accendere, bruciano molto più lentamente e non bruciano completamente (con una maggiore perdita di calore).

Proprietà dei residui non volatili (coke)

La parte solida del carburante che rimane dopo il rilascio di sostanze volatili, costituita principalmente da carbonio e una parte minerale, è chiamata coke. Il residuo di coke può essere, a seconda delle proprietà dei composti organici inclusi nella massa combustibile: incrostato, debolmente incrostato (distrutto dall'esposizione), polverulento. Antracite, torba, lignite danno un residuo polveroso non volatile. La maggior parte dei carboni bituminosi sono sinterizzati, ma non sempre fortemente. Il residuo appiccicoso o polverulento non volatile dà carboni bituminosi con una resa molto elevata di volatili (42-45%) e con una resa molto bassa (inferiore al 17%).

La struttura del residuo di coke è importante quando si brucia il carbone in forni a griglia.Durante la combustione in caldaie elettriche, le prestazioni del coke non sono molto importanti.

Contenuto di ceneri

Il combustibile solido contiene la maggior quantità di impurità minerali non combustibili. Si tratta principalmente di argilla, silicati, pirite di ferro, ma possono essere inclusi anche ossido di ferro, solfati, carbonati e silicati di ferro, ossidi di vari metalli, cloruri, alcali, ecc. La maggior parte di essi cade durante l'estrazione mineraria sotto forma di rocce, tra le quali si trovano i giacimenti di carbone, ma ci sono anche sostanze minerali che sono passate nel combustibile dai formatori di carbone o nel processo di conversione della sua massa originale.

Quando il carburante viene bruciato, le impurità minerali subiscono una serie di reazioni, a seguito delle quali si forma un residuo solido non combustibile chiamato cenere. Il peso e la composizione della cenere non sono identici al peso e alla composizione delle impurità minerali del carburante.

Le proprietà della cenere svolgono un ruolo importante nell'organizzazione del funzionamento della caldaia e del forno. Le sue particelle, portate via dai prodotti della combustione, abradono le superfici riscaldanti ad alte velocità, e alle basse velocità si depositano su di esse, il che porta ad un deterioramento del trasferimento di calore. La cenere trasportata nel camino può nuocere all'ambiente, per evitarlo è necessaria l'installazione di raccoglitori di cenere.

Una proprietà importante delle ceneri è la sua fusibilità; distinguono tra ceneri refrattarie (sopra i 1425 ° C), mediamente fondenti (1200-1425 ° C) e bassofondenti (meno di 1200 ° C). La cenere che ha superato la fase di fusione e si è trasformata in una massa sinterizzata o fusa è chiamata scoria. La temperatura caratteristica della fusibilità delle ceneri è di grande importanza per garantire il funzionamento affidabile delle superfici del forno e della caldaia; la corretta scelta della temperatura dei gas in prossimità di queste superfici eliminerà le scorie.

Contenuto di umidità

L'umidità è una componente indesiderabile del carburante, insieme alle impurità minerali è zavorra e riduce il contenuto della parte combustibile. Inoltre, riduce il valore termico, poiché è necessaria energia aggiuntiva per la sua evaporazione.

L'umidità nel carburante può essere interna o esterna. L'umidità esterna è contenuta nei capillari o intrappolata sulla superficie. Con l'età chimica, la quantità di umidità capillare diminuisce. Più piccoli sono i pezzi di carburante, maggiore è l'umidità superficiale. L'umidità interna entra nella materia organica.

Il contenuto di umidità nel carburante riduce il calore di combustione e porta ad un aumento del consumo di carburante. Allo stesso tempo, aumentano i volumi dei prodotti della combustione, aumentano le perdite di calore con i gas di scarico e diminuisce l'efficienza della caldaia. L'elevata umidità in inverno porta al congelamento del carbone, difficoltà di macinazione e diminuzione della fluidità.

Metodi di combustione del combustibile a seconda del tipo di forno

I principali tipi di dispositivi di combustione:

• stratificato,
• Camera.

Forni a strati sono destinati alla combustione di combustibili solidi grumosi. Possono essere densi e fluidificati. Quando brucia in uno strato denso, l'aria di combustione passa attraverso lo strato senza influire sulla sua stabilità, cioè la gravità delle particelle in fiamme supera la pressione dinamica dell'aria. Quando vengono bruciate in un letto fluido, a causa della maggiore velocità dell'aria, le particelle entrano in uno stato di "ebollizione". In questo caso, si verifica una miscelazione attiva dell'ossidante e del carburante, a causa della quale viene intensificata la combustione del carburante.

A forni a camera bruciare combustibili solidi polverizzati, liquidi e gassosi. I forni a camera si suddividono in ciclonici e a torcia. Durante la combustione della torcia, le particelle di carbone non devono superare i 100 micron, bruciano nel volume della camera di combustione. La combustione ciclonica consente una granulometria maggiore; sotto l'influenza delle forze centrifughe, vengono lanciate sulle pareti del forno e bruciano completamente in un flusso vorticoso in una zona ad alta temperatura.

Combustione di carburante. Le fasi principali del processo

Nel processo di combustione del combustibile solido, si possono distinguere alcune fasi: riscaldamento ed evaporazione dell'umidità, sublimazione di sostanze volatili e formazione di residui di coke, combustione di sostanze volatili e coke e formazione di scorie. Questa divisione del processo di combustione è relativamente arbitraria, poiché sebbene queste fasi procedano in sequenza, si sovrappongono parzialmente l'una all'altra. Quindi, la sublimazione delle sostanze volatili inizia prima dell'evaporazione finale di tutta l'umidità, la formazione dei volatili avviene contemporaneamente al processo della loro combustione, così come l'inizio dell'ossidazione del residuo di coke precede la fine della combustione dei volatili, e il la postcombustione del coke può avvenire anche dopo la formazione di scorie.

Il tempo di flusso di ciascuna fase del processo di combustione è in gran parte determinato dalle proprietà del carburante. La fase di combustione del coke dura più a lungo, anche per combustibili ad alto rendimento volatile. Vari fattori operativi e caratteristiche progettuali del forno hanno un impatto significativo sulla durata delle fasi del processo di combustione.

1. Preparazione del carburante prima dell'accensione

Il combustibile che entra nel forno viene riscaldato, per cui, in presenza di umidità, evapora e il combustibile si asciuga. Il tempo necessario per il riscaldamento e l'asciugatura dipende dalla quantità di umidità e dalla temperatura alla quale il combustibile viene fornito al dispositivo di combustione. Per i combustibili con un alto contenuto di umidità (torba, carbone bruno umido), la fase di riscaldamento ed essiccazione è relativamente lunga.

Il combustibile viene fornito ai forni sovrapposti a una temperatura vicina alla temperatura ambiente. Solo in inverno, quando il carbone si congela, la sua temperatura è inferiore a quella del locale caldaia. Per la combustione in forni a torcia e vortex, il combustibile viene sottoposto a frantumazione e macinazione, accompagnate da essiccazione con aria calda o fumi. Maggiore è la temperatura del carburante in ingresso, minore è il tempo e il calore necessari per riscaldarlo fino alla temperatura di accensione.

L'essiccazione del combustibile nel forno avviene a causa di due fonti di calore: calore convettivo dei prodotti della combustione e calore radiante di una torcia, rivestimento e scoria.

Nei forni a camera, il riscaldamento viene effettuato principalmente a causa della prima fonte, cioè mescolando i prodotti della combustione al combustibile nel punto della sua introduzione. Pertanto, uno dei requisiti importanti per la progettazione di dispositivi per l'introduzione di combustibile nel forno è garantire un'aspirazione intensiva dei prodotti della combustione. Una temperatura più alta nel focolare contribuisce anche a ridurre i tempi di riscaldamento e asciugatura. A tal fine, quando si bruciano combustibili con l'inizio del rilascio di volatili ad alte temperature (oltre 400 ° C), i nastri incendiari vengono realizzati in forni a camera, cioè chiudono i tubi di schermatura con un materiale termoisolante refrattario per ridurre la loro percezione del calore.

Quando si brucia il combustibile in un letto, il ruolo di ciascun tipo di fonte di calore è determinato dal design del forno. Nei forni con griglie a catena, il riscaldamento e l'asciugatura sono effettuati principalmente dal calore radiante della torcia. Nei forni con griglia fissa e alimentazione di combustibile dall'alto, il riscaldamento e l'essiccazione si verificano a causa dei prodotti della combustione che si muovono attraverso lo strato dal basso verso l'alto.

Nel processo di riscaldamento a temperature superiori a 110 ° C, inizia la decomposizione termica delle sostanze organiche che compongono i combustibili. I composti meno forti sono quelli che contengono una quantità significativa di ossigeno. Questi composti si decompongono a temperature relativamente basse con la formazione di volatili e un residuo solido, costituito principalmente da carbonio.

I combustibili giovani nella composizione chimica, contenenti molto ossigeno, hanno una bassa temperatura di inizio del rilascio di sostanze gassose e ne danno una percentuale più alta. I combustibili con un basso contenuto di composti di ossigeno hanno una bassa resa di volatilità e un punto di infiammabilità più elevato.

Il contenuto di molecole nei combustibili solidi che si decompongono facilmente quando riscaldati influisce anche sulla reattività del residuo non volatile.Innanzitutto, la decomposizione della massa combustibile avviene principalmente sulla superficie esterna del carburante. Con un ulteriore riscaldamento, iniziano a verificarsi reazioni pirogenetiche all'interno delle particelle di carburante, la pressione aumenta e il guscio esterno si rompe. Quando vengono bruciati combustibili con un alto rendimento di sostanze volatili, il residuo di coke diventa poroso e ha una superficie maggiore rispetto al residuo solido denso.

2. Il processo di combustione di composti gassosi e coke

La combustione vera e propria del carburante inizia con l'accensione di sostanze volatili. Durante il periodo di preparazione del carburante, si verificano reazioni a catena ramificata di ossidazione di sostanze gassose, inizialmente queste reazioni procedono a basse velocità. Il calore rilasciato viene percepito dalle superfici del forno ed è parzialmente accumulato sotto forma di energia di molecole in movimento. Quest'ultimo porta ad un aumento della velocità delle reazioni a catena. Ad una certa temperatura, le reazioni di ossidazione procedono a una velocità tale che il calore rilasciato copre completamente l'assorbimento di calore. Questa temperatura è il punto di infiammabilità.

La temperatura di accensione non è costante, dipende sia dalle proprietà del carburante che dalle condizioni nella zona di accensione, in media è 400-600 ° C. Dopo l'accensione della miscela gassosa, un'ulteriore autoaccelerazione delle reazioni di ossidazione provoca un aumento della temperatura. Per mantenere la combustione, è necessaria una fornitura continua di sostanze ossidanti e combustibili.

L'accensione di sostanze gassose porta all'avvolgimento della particella di coke in un involucro antincendio. La combustione del coke inizia quando termina la combustione dei volatili. La particella solida si riscalda fino a raggiungere una temperatura elevata e quando la quantità di sostanze volatili diminuisce, lo spessore dello strato limite di combustione diminuisce, l'ossigeno raggiunge la superficie calda del carbonio.

La combustione del coke inizia a una temperatura di 1000 ° C ed è il processo più lungo. Il motivo è che, in primo luogo, la concentrazione di ossigeno diminuisce e, in secondo luogo, le reazioni eterogenee procedono più lentamente di quelle omogenee. Di conseguenza, la durata della combustione di una particella di combustibile solido è determinata principalmente dal tempo di combustione del residuo di coke (circa 2/3 del tempo totale). Per i combustibili con un alto rendimento di volatili, il residuo solido è inferiore a ½ della massa iniziale delle particelle, quindi la loro combustione avviene rapidamente e la possibilità di underburning è bassa. I combustibili vecchi chimicamente hanno una particella densa, la cui combustione richiede quasi tutto il tempo trascorso nella fornace.

Il residuo di coke della maggior parte dei combustibili solidi è principalmente, e per alcune specie, interamente composto da carbonio. La combustione del carbonio solido avviene con la formazione di monossido di carbonio e anidride carbonica.

Condizioni ottimali per la dissipazione del calore

La creazione di condizioni ottimali per la combustione del carbonio è la base per la corretta costruzione di un metodo tecnologico per la combustione di combustibili solidi nelle unità caldaia. I seguenti fattori possono influenzare il raggiungimento del massimo rilascio di calore nel forno: temperatura, eccesso d'aria, formazione della miscela primaria e secondaria.

Temperatura... Il rilascio di calore durante la combustione del carburante dipende in modo significativo dal regime di temperatura del forno. A temperature relativamente basse, nel nucleo della torcia si verifica una combustione incompleta delle sostanze combustibili; nei prodotti della combustione rimangono monossido di carbonio, idrogeno e idrocarburi. A temperature comprese tra 1000 e 1800-2000 ° C, è possibile ottenere la combustione completa del carburante.

Aria in eccesso... La generazione di calore specifico raggiunge il suo valore massimo con una combustione completa e un rapporto unitario di eccesso d'aria. Con una diminuzione del rapporto aria in eccesso, il rilascio di calore diminuisce, poiché la mancanza di ossigeno porta all'ossidazione di meno carburante. Il livello di temperatura diminuisce, le velocità di reazione diminuiscono, il che porta a una forte diminuzione del rilascio di calore.

Un aumento del rapporto di eccesso d'aria maggiore dell'unità riduce la generazione di calore anche più di una mancanza d'aria.In condizioni reali di combustione del combustibile nei forni caldaia, non si raggiungono i valori limite di cessione di calore, poiché vi è una combustione incompleta. Dipende in gran parte da come sono organizzati i processi di formazione della miscela.

Processi di miscelazione... Nei forni a camera, la formazione della miscela primaria si ottiene essiccando e miscelando il combustibile con l'aria, fornendo parte dell'aria (primaria) alla zona di preparazione, creando una torcia spalancata con un'ampia superficie e un'elevata turbolizzazione, utilizzando aria riscaldata.

Nei forni a strati, il compito principale di miscelazione è fornire la quantità d'aria richiesta a diverse zone di combustione sulla griglia.

Al fine di garantire la postcombustione dei prodotti gassosi di combustione incompleta e del coke, vengono organizzati processi di formazione della miscela secondaria. Questi processi sono facilitati da: l'alimentazione di aria secondaria ad alta velocità, la creazione di tale aerodinamica, alla quale si ottiene un riempimento uniforme dell'intero forno con una torcia e, di conseguenza, il tempo di permanenza dei gas e delle particelle di coke nel forno aumenta.

3. Formazione di scorie

Nel processo di ossidazione della massa combustibile del combustibile solido, si verificano anche cambiamenti significativi nelle impurità minerali. Le sostanze a basso punto di fusione e le leghe con un basso punto di fusione dissolvono i composti refrattari.

Un prerequisito per il normale funzionamento delle caldaie è la rimozione ininterrotta dei prodotti della combustione e delle scorie risultanti.

Durante la combustione a strati, la formazione di scorie può portare a una combustione meccanica insufficiente: le impurità minerali avvolgono le particelle di coke incombuste o le scorie viscose possono bloccare i passaggi dell'aria, bloccando l'accesso dell'ossigeno al coke in fiamme. Per ridurre il surriscaldamento, vengono utilizzate varie misure: nei forni con griglie a catena, il tempo trascorso sulla griglia delle scorie viene aumentato e vengono eseguiti frequenti shuraing.

Nei forni a strati, la scoria viene rimossa in forma secca. Nei forni a camera, la rimozione delle scorie può essere secca o liquida.

Pertanto, la combustione del carburante è un processo fisico-chimico complesso, che è influenzato da un gran numero di fattori diversi, ma tutti devono essere presi in considerazione durante la progettazione di caldaie e forni.

Combustione - benzina

La combustione della benzina con detonazione è accompagnata dalla comparsa di forti colpi di metallo, fumo nero sullo scarico, aumento del consumo di benzina, diminuzione della potenza del motore e altri fenomeni negativi.

La combustione della benzina nel motore dipende anche dal rapporto di aria in eccesso. Ai valori a 0 9 - j - 1 1, la velocità dei processi di ossidazione pre-fiamma nella miscela di lavoro è la più alta. Pertanto, a questi valori di a, si creano le condizioni più favorevoli per l'inizio della detonazione.

Dopo la combustione della benzina, la massa totale di tali inquinanti è aumentata in modo significativo insieme alla ridistribuzione generale delle loro quantità. La percentuale di benzene nella condensa dei gas di scarico delle automobili era approssimativamente da 1 a 7 volte superiore a quella della benzina; il contenuto di toluene era 3 volte superiore e il contenuto di xilene 30 volte superiore. È noto che in questo caso si formano composti dell'ossigeno e il numero di ioni, caratteristico dei composti insaturi più pesanti della serie olefinica o cicloparaffinica e della serie acetilene o diene, in particolare quest'ultima, aumenta bruscamente. In generale, le modifiche alla camera di Haagen-Smit somigliavano alle modifiche necessarie per rendere la composizione dei tipici campioni di scarico dei veicoli simili a quelli dei campioni di smog di Los Angeles.

Il potere calorifico della benzina dipende dalla sua composizione chimica. Pertanto, gli idrocarburi ricchi di idrogeno (ad esempio, gli idrocarburi paraffinici) hanno un potere calorifico di grande massa.

I prodotti della combustione della benzina si espandono nel motore a combustione interna lungo il polytrope n1 27 da 30 a 3 at. La temperatura iniziale dei gas è 2100 C; la composizione di massa dei prodotti della combustione di 1 kg di benzina è la seguente: CO23 135 kg, H2 1 305 kg, O20 34 kg, N2 12 61 kg.Determina il lavoro di espansione di questi gas se 2 g di benzina vengono immessi nel cilindro contemporaneamente.

Quando la benzina viene bruciata da una centrale termica, si formano depositi di carbonio che contengono ossido di piombo.

Quando la benzina viene bruciata nei motori a combustione interna alternativi, quasi tutti i prodotti formati vengono portati via con i gas di scarico. Solo una parte relativamente piccola dei prodotti della combustione incompleta di carburante e olio, una piccola quantità di composti inorganici formati da elementi introdotti con carburante, aria e olio, si deposita sotto forma di depositi di carbonio.

Quando la benzina brucia con piombo tetraetile, si forma apparentemente ossido di piombo, che fonde solo a una temperatura di 900 ° C e può evaporare a una temperatura molto elevata, superando la temperatura media nel cilindro del motore. Per prevenire la deposizione di ossido di piombo nel motore, nel fluido etilico vengono introdotte sostanze speciali - scavenger. Gli idrocarburi alogenati sono usati come spazzini. Di solito si tratta di composti contenenti bromo e cloro, che bruciano e legano anche il piombo in nuovi composti di bromuro e cloruro.

Quando la benzina viene bruciata da una centrale termica, si formano depositi di carbonio che contengono ossido di piombo.

Durante la combustione di benzina contenente TPP puro, una placca di composti di piombo si deposita nel motore. La composizione del liquido etilico di grado R-9 (in peso): piombo tetraetile 54 0%, bromoetano 33 0%, monocloronaftalene 6 8 0 5%, carica - aviazione - benzina - fino al 100%; tingere di rosso scuro 1 g per 1 kg di miscela.

Quando la benzina contenente TPP viene bruciata, nel motore si forma ossido di fistola a bassa volatilità; Poiché il punto di fusione dell'ossido di piombo è piuttosto elevato (888), una parte di esso (circa il 10%, contando sul piombo introdotto con la benzina) si deposita come residuo solido sulle pareti della camera di combustione, candele e valvole, il che porta a una rapida avaria del motore.

Quando la benzina viene bruciata nel motore di un'auto, si formano anche molecole più piccole e l'energia rilasciata viene distribuita in un volume maggiore.

I gas incandescenti dalla combustione della benzina fluiscono attorno allo scambiatore di calore 8 (all'interno dal lato della camera di combustione e ulteriormente, attraverso le finestre 5 all'esterno, passando attraverso la camera dei gas di scarico 6) e riscaldano l'aria nel canale dello scambiatore di calore. Successivamente, i gas di scarico caldi vengono alimentati attraverso il tubo di scarico 7 sotto la coppa e riscaldano il motore dall'esterno, e l'aria calda dallo scambiatore di calore viene convogliata attraverso lo sfiato nel basamento e riscalda il motore dall'interno. In 1 5 - 2 minuti dopo l'inizio del riscaldamento, la candeletta viene spenta e la combustione nel riscaldatore continua senza la sua partecipazione. Dopo 7-13 minuti dal momento in cui si riceve un impulso per avviare il motore, l'olio nel basamento si riscalda fino a una temperatura di 30 C (a una temperatura ambiente fino a -25 C) e l'unità inizia a pulsare, dopodiché il riscaldatore è spento.

Temperatura di combustione

Nell'ingegneria del calore, si distinguono le seguenti temperature di combustione dei gas: potenza termica, calorimetrica, teorica ed effettiva (calcolata). La capacità termica tx è la temperatura massima dei prodotti della combustione completa del gas in condizioni adiabatiche con un coefficiente di eccesso d'aria a = 1.0 e ad una temperatura del gas e dell'aria pari a 0 ° C:

tx = Qh / (IVcv) (8.11)

dove QH è il potere calorifico più basso del gas, kJ / m3; IVcp - la somma dei prodotti dei volumi di anidride carbonica, vapore acqueo e azoto formati durante la combustione di 1 m3 di gas (m3 / m3) e le loro capacità termiche volumetriche medie a pressione costante nell'intervallo di temperatura da 0 ° С a tx (kJ / (m3 * ° С).

A causa della variabilità della capacità termica dei gas, la potenza termica è determinata con il metodo delle approssimazioni successive. Come parametro iniziale si assume il suo valore per il gas naturale (= 2000 ° C), con a = 1.0, si determinano i volumi dei componenti dei prodotti della combustione, secondo tabella.8.3, si trova la loro capacità termica media e poi, secondo la formula (8.11), si calcola la capacità termica del gas. Se, come risultato del calcolo, risulta essere inferiore o superiore a quella accettata, viene impostata una temperatura diversa e il calcolo viene ripetuto. La potenza termica dei comuni gas semplici e complessi quando bruciano in aria secca è riportata nella tabella. 8.5. Quando si brucia gas nell'aria atmosferica contenente circa 1 wt. % di umidità, la produzione di calore diminuisce di 25-30 ° С.

La temperatura di combustione calorimetrica tK è la temperatura determinata senza tener conto della dissociazione del vapore acqueo e dell'anidride carbonica, ma tenendo conto dell'effettiva temperatura iniziale del gas e dell'aria. Differisce dalla potenza termica tx in quanto le temperature del gas e dell'aria, nonché il coefficiente di eccesso d'aria a, sono ricavati dai loro valori effettivi. Puoi determinare tK dalla formula:

tê = (Qн + qphys) / (ΣVcp) (8.12)

dove qphys è il contenuto di calore (calore fisico) di gas e aria, misurato da 0 ° C, kJ / m3.

I gas di petrolio naturali e liquefatti di solito non vengono riscaldati prima della combustione e il loro volume rispetto al volume dell'aria di combustione è piccolo.

Tabella 8.3.

Capacità termica volumetrica media dei gas, kJ / (m3 • ° С)

Pertanto, quando si determina la temperatura calorimetrica, il contenuto di calore dei gas può essere ignorato. Quando si bruciano gas a basso potere calorifico (generatore, altoforno, ecc.), Il loro contenuto di calore (specialmente riscaldato prima della combustione) ha un effetto molto significativo sulla temperatura calorimetrica.

La dipendenza della temperatura calorimetrica del gas naturale di composizione media in aria con una temperatura di 0 ° C e un'umidità dell'1% dal coefficiente di eccesso d'aria a è riportata in tabella. 8.5, per il GPL quando viene bruciato in aria secca - nella tabella. 8.7. Dati della tabella. 8.5-8.7 è possibile essere guidati con sufficiente precisione quando si stabilisce la temperatura calorimetrica di combustione di altri gas naturali, che sono relativamente simili nella composizione, e gas idrocarburici di quasi tutte le composizioni. Se è necessario ottenere una temperatura elevata quando si bruciano gas con bassi coefficienti di eccesso d'aria, nonché aumentare l'efficienza dei forni, in pratica l'aria viene riscaldata, il che porta ad un aumento della temperatura calorimetrica (vedi Tabella 8.6) .

Tabella 8.4.

Capacità di riscaldamento dei gas in aria secca

Tabella 8.5.

Temperature calorimetriche e teoriche di combustione del gas naturale in aria con t = 0 ° С e umidità 1% * in funzione del coefficiente di eccesso d'aria a

>

La temperatura teorica di combustione tT è la temperatura massima determinata in modo analogo alla temperatura calorimetrica tK, ma con una correzione per reazioni endotermiche (che richiedono calore) di dissociazione di anidride carbonica e vapore acqueo, procedendo con aumento di volume:

СО2 ‹–› СО + 0,5О2 - 283 mJ / mol (8,13)

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

Ad alte temperature, la dissociazione può portare alla formazione di gruppi atomici di idrogeno, ossigeno e ossidrile OH. Inoltre, la combustione del gas produce sempre una certa quantità di ossido di azoto. Tutte queste reazioni sono endotermiche e portano ad una diminuzione della temperatura di combustione.

Tabella 8.6.

Temperatura calorimetrica della combustione del gas naturale tó, ° С, a seconda del rapporto tra l'eccesso di aria secca e la sua temperatura (valori arrotondati)

Tabella 8.7.

Temperatura di combustione calorimetrica tK del propano commerciale in aria secca con t = 0 ° С a seconda del coefficiente di eccesso d'aria a

La temperatura di combustione teorica può essere determinata utilizzando la seguente formula:

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

dove qduc è il consumo totale di calore per la dissociazione di СО2 e Н2О nei prodotti di combustione, kJ / m3; IVcp - la somma del prodotto del volume e della capacità termica media dei prodotti della combustione, tenendo conto della dissociazione per 1 m3 di gas.

Come puoi vedere dalla tabella. 8.8, a temperature fino a 1600 ° C, il grado di dissociazione può essere trascurato e la temperatura teorica di combustione può essere considerata uguale alla temperatura calorimetrica. A temperature più elevate, il grado di dissociazione può ridurre significativamente la temperatura nell'area di lavoro. In pratica non vi è particolare esigenza, la temperatura di combustione teorica deve essere determinata solo per forni ad alta temperatura funzionanti ad aria preriscaldata (ad esempio forni a focolare aperto). Non è necessario per gli impianti di caldaie.

La temperatura effettiva (calcolata) dei prodotti della combustione td è la temperatura che si raggiunge in condizioni reali nel punto più caldo della fiamma. È inferiore a quella teorica e dipende dalla dispersione termica nell'ambiente, dal grado di trasferimento di calore dalla zona di combustione per irraggiamento, dalla durata del processo di combustione nel tempo, ecc. Le temperature medie effettive nei forni di forni e caldaie sono determinato dal bilancio termico o approssimativamente dalla temperatura di combustione teorica o calorimetrica, a seconda della temperatura nei forni con introduzione in essi di fattori di correzione stabiliti sperimentalmente:

td = t (8,16)

dove n - t. n. coefficiente pirometrico entro:

• per forni termici e di riscaldamento di alta qualità con isolamento termico - 0,75-0,85;
• per forni sigillati senza isolamento termico - 0,70-0,75;
• per forni caldaia schermati - 0,60-0,75.

In pratica è necessario conoscere non solo le temperature di combustione adiabatica sopra riportate, ma anche le temperature massime che si verificano nella fiamma. I loro valori approssimativi sono generalmente stabiliti sperimentalmente con metodi spettrografici. Le temperature massime che si manifestano in una fiamma libera ad una distanza di 5-10 mm dalla sommità del fronte conico di combustione sono riportate in tabella. 8.9. L'analisi dei dati presentati mostra che le temperature massime nella fiamma sono inferiori alla resa termica (a causa del consumo di calore per la dissociazione di H2O e CO2 e per l'allontanamento del calore dalla zona di fiamma).

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Combustione - prodotto petrolifero

La combustione dei prodotti petroliferi nell'argine del serbatoio viene eliminata dall'immediato rifornimento di schiuma.

La combustione dei prodotti petroliferi nell'argine del serbatoio viene eliminata mediante l'immediata fornitura di schiuma.

Durante la combustione dei prodotti petroliferi, il loro punto di ebollizione (vedi Tabella 69) aumenta gradualmente a causa della distillazione frazionata in corso, in relazione alla quale aumenta anche la temperatura dello strato superiore.

Quando si brucia olio nel serbatoio, la parte superiore della cintura superiore del serbatoio è esposta alla fiamma. Quando si brucia olio a un livello inferiore, l'altezza del lato libero del serbatoio a contatto con la fiamma può essere significativa. In questa modalità di combustione, il serbatoio potrebbe collassare. L'acqua degli ugelli antincendio o degli anelli di irrigazione fissi, che cade sulla parte esterna delle pareti superiori del serbatoio, li raffredda (Fig.15.1), prevenendo così un incidente e la diffusione di olio nel rilevato, creando condizioni più favorevoli per l'uso della schiuma aria-meccanica.

Interessanti i risultati dello studio della combustione dei prodotti petroliferi e delle loro miscele.

La sua temperatura durante la combustione dei prodotti petroliferi è: benzina 1200 C, cherosene del trattore 1100 C, gasolio 1100 C, petrolio greggio 1100 C, olio combustibile 1000 C.Quando si brucia legna in cataste, la temperatura della fiamma turbolenta raggiunge 1200-1300 C.

Studi particolarmente ampi nel campo della fisica della combustione dei prodotti petroliferi e della loro estinzione sono stati condotti negli ultimi 15 anni presso l'Istituto centrale di ricerca per la difesa antincendio (TsNIIPO), l'Istituto per l'energia dell'Accademia delle scienze dell'URSS (ENIN) e una serie di altri istituti di ricerca e di istruzione.

Un esempio di catalisi negativa è la soppressione della combustione dei prodotti petroliferi con l'aggiunta di idrocarburi alogenati.

L'acqua favorisce la formazione di schiuma e la formazione di emulsioni durante la combustione di prodotti petroliferi con un punto di infiammabilità di 120 ° C e superiore. L'emulsione, coprendo la superficie del liquido, lo isola dall'ossigeno presente nell'aria e ne impedisce anche la fuoriuscita di vapori.

La combustione di gas idrocarburi liquefatti in serbatoi isotermici non differisce dalla combustione di prodotti petroliferi. La velocità di combustione in questo caso può essere calcolata mediante la formula (13) o determinata sperimentalmente. La particolarità della combustione dei gas liquefatti in condizioni isotermiche è che la temperatura dell'intera massa di liquido nel serbatoio è uguale al punto di ebollizione a pressione atmosferica. Per idrogeno, metano, etano, propano e butano, queste temperature sono rispettivamente - 252, - 161, - 88, - 42 e 0 5 C.

Ricerche e pratiche di spegnimento degli incendi hanno dimostrato che per arrestare la combustione di un prodotto petrolifero, la schiuma deve ricoprire completamente tutta la sua superficie con uno strato di un certo spessore. Tutte le schiume con un basso tasso di espansione sono inefficaci nello spegnimento degli incendi dei prodotti petroliferi nei serbatoi al livello inferiore di allagamento. La schiuma, che cade da una grande altezza (6-8 m) sulla superficie del carburante, viene immersa e avvolta in una pellicola di carburante, si brucia o collassa rapidamente. Solo la schiuma con una molteplicità di 70-150 può essere lanciata in un serbatoio in fiamme con getti incernierati.