Хемијска стабилност
Узимајући у обзир хемијска својства бензина, неопходно је усредсредити се на то колико дуго ће састав угљоводоника остати непромењен, јер дугим складиштењем лагане компоненте нестају и перформансе се знатно смањују.
Нарочито је проблем акутан ако се гориво вишег степена (АИ 95) добије од бензина са минималним октанским бројем додавањем пропана или метана у његов састав. Њихова својства против удараца већа су од својстава изооктана, али се истог тренутка расипају.
Према ГОСТ-у, хемијски састав горива било које марке мора бити непромењен 5 година, подложно правилима складиштења. У ствари, често чак и ново купљено гориво већ има октански број испод наведеног.
За то су криви бескрупулозни продавци, који додају течни гас у контејнере са горивом, чије је време складиштења истекло, а садржај не испуњава захтеве ГОСТ-а. Обично се у исто гориво додају различите количине гаса да би се добио октански број 92 или 95. Потврда таквих трикова је оштар мирис гаса на пумпи.
Методе одређивања тачке паљења
Постоји метода отвореног и затвореног лонца (контејнер за нафтне производе). Добијене температуре се разликују због количине нагомиланих пара.
Метода отвореног лонца укључује:
- Чишћење бензина од влаге помоћу натријум хлорида.
- Пуњење лонца до одређеног нивоа.
- Загревање контејнера на температуру од 10 степени испод очекиваног резултата.
- Паљење горионика на гас изнад површине.
- У тренутку паљења бележи се тачка паљења.
Метода затвореног лонца разликује се по томе што се бензин у контејнеру стално меша. Када се поклопац отвори, ватра се аутоматски подстиче.
Апарат са тачком паљења састоји се од следећих компоненти:
- електрични грејач (снага од 600 вати);
- капацитет од 70 милилитара;
- бакарна мешалица;
- електрични или плински упаљач;
- термометар.
Зависно од резултата, запаљиве материје се класификују:
- посебно опасно (на тачки паљења испод -200Ц);
- опасно (од -200Ц до + 230Ц);
- опасно на повишеним температурама (од 230Ц до 610Ц).
Брзина - Сагоревање - Гориво
Колика је стварна цена 1 литра бензина
Брзина сагоревања горива се знатно повећава ако је запаљива смеша у интензивном вртложном (турбулентном) кретању. Сходно томе, интензитет турбулентног преноса топлоте може бити много већи од интензитета молекуларне дифузије.
Брзина сагоревања горива зависи од низа разлога о којима ће бити речи касније у овом поглављу, а посебно од квалитета мешања горива са ваздухом. Брзина сагоревања горива одређује се количином сагорелог горива у јединици времена.
Брзина сагоревања горива и, сходно томе, брзина ослобађања топлоте одређују се величином површине сагоревања. Угљена прашина максималне величине честица од 300 - 500 микрона има површину сагоревања десетине хиљада пута већу од грубог сортираног ланчаног горива.
Брзина сагоревања горива зависи од температуре и притиска у комори за сагоревање, повећавајући се њиховим повећањем. Због тога се након паљења брзина сагоревања повећава и постаје врло висока на крају коморе за сагоревање.
На брзину сагоревања горива утиче и брзина мотора. Са повећањем броја обртаја, трајање фазе се смањује.
Турбуленција протока гаса нагло повећава брзину сагоревања горива услед повећања површине сагоревања и брзине ширења фронта пламена са повећањем брзине преноса топлоте.
Када се ради на мршавој смеши, брзина сагоревања је успорена. Због тога се повећава количина топлоте коју гасови дају деловима и мотор се прегрева. Знаци прекомерне смеше су блицеви у карбуратору и усисном колектору.
Турбуленција протока гаса нагло повећава брзину сагоревања горива услед повећања површине сагоревања и брзине ширења фронта пламена због повећања брзине преноса топлоте.
Нормални алкани имају максималан цетански број, који карактерише брзину сагоревања горива у мотору.
Састав радне смеше у великој мери утиче на брзину сагоревања горива у мотору. Ови услови се одвијају у коефицијенту.
Утицај квалитета развоја процеса сагоревања одређује се брзином сагоревања горива у главној фази. Када се у овој фази сагоре велика количина горива, вредности пз и Тз се повећавају, удео горива после сагоревања се смањује током процеса ширења, а индекс политропе нз постаје већи. Овакав развој процеса је најповољнији, јер се постиже најбоље искоришћење топлоте.
У процесу рада мотора, вредност брзине сагоревања горива је веома важна. Брзина сагоревања подразумева се као количина (маса) горива које реагује (сагорева) у јединици времена.
Низ општих појава указује на то да је брзина сагоревања горива у моторима сасвим природна, а не случајна. На то указује поновљивост више или мање недвосмислених циклуса у цилиндру мотора, што заправо одређује стабилан рад мотора. У истим моторима, дуготрајна природа сагоревања увек се примећује код мршавих смеша. Напоран рад мотора, који се јавља великом брзином реакција сагоревања, примећује се, по правилу, код дизел мотора без компресора, а мекан рад - код мотора са паљењем од електричне искре. То указује на то да суштински различита формација смеше и паљење узрокују редовну промену брзине сагоревања. Са повећањем броја обртаја мотора, трајање сагоревања временом се смањује, а у углу ротације радилице се повећава. Кинетичке криве тока сагоревања у моторима су по природи сличне кинетичким кривама низа хемијских реакција које нису директно повезане са моторима и које се јављају под различитим условима.
Експерименти указују на зависност интензитета зрачења преноса топлоте од брзине сагоревања горива. Брзим сагоревањем у корену горионика развијају се више температуре и појачава се пренос топлоте. Нехомогеност температурног поља, заједно са различитим концентрацијама честица које емитују, доводи до нехомогености степена црнила пламена. Све наведено ствара велике потешкоће за аналитичко одређивање температуре радијатора и степена црнине пећи.
Код ламинарног пламена (видети одељак 3 за више детаља), брзина сагоревања горива је константна и К 0; процес сагоревања је тих. Међутим, ако је зона сагоревања турбулентна, а то је случај који се разматра, онда се чак и ако је потрошња горива у просеку константна, локална брзина сагоревања мења у времену и за елемент мале запремине К.К. Турбуленција непрестано ремети пламен; у било ком тренутку сагоревање је ограничено овим пламеном или низом пламена који заузимају случајни положај у зони сагоревања.
Плиновито гориво
Гасовито гориво је мешавина различитих гасова: метана, етилена и других угљоводоника, угљен-моноксида, угљен-диоксида или угљен-диоксида, азота, водоника, водоник-сулфида, кисеоника и других гасова, као и водене паре.
Метан (ЦХ4) је главни састојак многих природних гасова. Његов садржај у природним гасовима достиже 93 ... 98%. Сагоревањем 1 м3 метана ослобађа се око 35 800 кЈ топлоте.
Гасовита горива такође могу садржати мале количине етилена (Ц2Х4). Сагоревањем 1 м3 етилена добија се ~ 59.000 кЈ топлоте.
Поред метана и етилена, гасовита горива садрже и угљоводонична једињења, као што су пропан (Ц3Х8), бутан (Ц4Х10) итд. Сагоревање ових угљоводоника производи више топлоте од сагоревања етилена, али њихова количина је занемарљива у запаљивим гасовима .
Водоник (Х2) је 14,5 пута лакши од ваздуха. Сагоревањем 1 м3 водоника ослобађа се ~ 10 800 кЈ топлоте. Многи запаљиви гасови, осим коксних гасова, садрже релативно мале количине водоника. У плину коксне пећи, његов садржај може достићи 50 ... 60%.
Угљенмоноксид (ЦО) је главна запаљива компонента гаса из високе пећи. Сагоревањем 1 м3 овог гаса настаје ~ 12.770 кЈ топлоте. Овај гас је без боје, мириса и врло токсичан.
Водоник-сулфид (Х2С) је тежак гас са непријатним мирисом и врло је токсичан. У присуству водоник-сулфида у гасу повећава се корозија металних делова пећи и гасовода. Штетно дејство водоник-сулфида појачава се присуством кисеоника и влаге у гасу. Сагоревањем 1 м3 водоник-сулфида ослобађа се ~ 23 400 кЈ топлоте.
Остали гасови: ЦО2, Н2, О2 и водена пара су баластне компоненте, јер се са повећањем садржаја ових гасова у гориву смањује садржај његових запаљивих компонената. Њихово присуство доводи до смањења температуре сагоревања горива. Садржај> 0,5% слободног кисеоника у гасовитим горивима се из безбедносних разлога сматра опасним.
Врење - бензин
Октански број Састав бензина
Бензин почиње да кључа на релативно ниској температури и наставља се врло интензивно.
Крај тачке кључања бензина није наведен.
Почетак кључања бензина је испод 40 Ц, крај 180 Ц, температура почетка кристализације није већа од 60 Ц. Киселост бензина не прелази 1 мг / 100 мл.
Крајња тачка кључања бензина према ГОСТ-у је 185 Ц, а стварна 180 Ц.
Тачка завршног кључања бензина је температура на којој се стандардни (100 мл) део испитног бензина потпуно дестилује (прокува) из стаклене чаше у којој се налазио у фрижидер-пријемник.
| Дијаграм уградње стабилизације. |
Коначна тачка кључања бензина не би требало да прелази 200 - 225 Ц. За авионске бензине коначна тачка кључања је много нижа и достиже у неким случајевима и до 120 Ц.
МПа, тачка кључања бензина је 338 К, просечна моларна маса му је 120 кг / кмол, а топлота испаравања 252 кЈ / кг.
Почетна тачка кључања бензина, на пример 40 за авионски бензин, указује на присуство лаганих фракција са малим кључањем, али не и на њихов садржај. Тачка кључања првих 10% фракције, односно почетна температура, карактерише почетна својства бензина, његову испарљивост, као и тенденцију стварања гасних брава у систему за довод бензина. Што је нижа тачка кључања фракције од 10%, то је мотор лакше покренути, али и већа могућност стварања гасних брава, што може проузроковати прекиде у доводу горива, па чак и зауставити мотор. Превисока тачка кључања почетне фракције отежава покретање мотора на ниским температурама околине, што доводи до губитака бензина.
| Утицај крајње тачке тачке кључања бензина на његову потрошњу током рада возила. Утицај температуре дестилације 90% бензина на октански број бензина различитог порекла. |
Смањење на крају тачке кључања реформинг бензина доводи до погоршања њихове отпорности на детонацију. За решавање овог питања потребна су истраживања и економски прорачуни.Треба напоменути да се у страној пракси низа земаља тренутно производе и користе моторни бензини са тачком кључања од 215 - 220 Ц.
| Утицај крајње тачке тачке кључања бензина на његову потрошњу током рада возила. Утицај температуре дестилације 90% бензина на октански број бензина различитог порекла. |
Смањење на крају тачке кључања реформинг бензина доводи до погоршања њихове отпорности на детонацију. За решавање овог питања потребна су истраживања и економски прорачуни. Треба напоменути да се у страној пракси низа земаља тренутно производе и користе моторни бензини са тачком кључања од 215 - 220 Ц.
Ако је тачка крајњег кључања бензина висока, тада тешке фракције садржане у њему можда неће испарити, па, према томе, неће сагорети у мотору, што ће довести до повећане потрошње горива.
Снижавање тачке крајњег кључања директних бензина доводи до повећања њихове отпорности на детонацију. Нискооктански бензини са директним погоном имају октански број 75, односно 68 и користе се као компоненте моторних бензина.
Сагоревање - бензин
Дизајн и принцип рада Босцх Мотрониц МЕД 7 систем директног убризгавања бензина
Сагоревање бензина, керозина и других течних угљоводоника се дешава у гасној фази. Сагоревање се може догодити само када је концентрација паре горива у ваздуху у одређеним границама, индивидуалним за сваку супстанцу. Ако је у ваздуху ИБ садржана мала количина испарења горива, неће доћи до сагоревања, као ни у случају када има превише пара горива и нема довољно кисеоника.
| Промена температуре на површини керозина током гашења пенама. | Расподела температуре у петролеју пре почетка гашења (а и на крају. |
Када бензин гори, познато је да се формира хомотермални слој чија дебљина се временом повећава.
Када бензин гори, настају вода и угљен-диоксид. Може ли ово послужити као довољна потврда да бензин није елемент?
Када се бензин, керозин и друге течности сагоревају у резервоарима, посебно је јасно видљиво дробљење протока гаса у засебне запремине и сагоревање сваког од њих посебно.
Када се бензин и уље сагоревају у резервоарима великог пречника, карактер грејања се значајно разликује од горе описаног. Када сагоре, појављује се загрејани слој чија се дебљина временом природно повећава и температура је иста као температура на површини течности. Под њим температура течности брзо опада и постаје готово иста као почетна температура. Природа кривина показује да се током сагоревања бензин распада на два слоја - горњи и доњи.
На пример, сагоревање бензина у ваздуху назива се хемијским процесом. У овом случају се ослобађа енергија, једнака приближно 1300 кцал по 1 молу бензина.
Анализа производа сагоревања бензина и уља постаје изузетно важна, јер је знање о појединачном саставу таквих производа неопходно за проучавање процеса сагоревања у мотору и за проучавање загађења ваздуха.
Дакле, када се бензин сагорева у широким резервоарима, до 40% топлоте која се ослободи као резултат сагоревања троши се за зрачење.
Сто 76 приказује брзину сагоревања бензина са адитивима тетранитро-метана.
Експерименти су показали да на брзину сагоревања бензина са површине резервоара значајно утиче његов пречник.
| Поравнање сила и средстава приликом гашења пожара на потезу. |
Уз помоћ ГПС-600, ватрогасци су се успешно изборили са елиминисањем сагоревања бензина који се излио дуж железничке пруге, осигуравајући кретање оператера гепека до места спајања резервоара.Искључивши их, комадом контактне жице, прикачили су 2 резервоара са бензином за ватрогасно возило и извукли их из пожарне зоне.
| Брзина загревања уља у резервоарима различитих пречника. |
Нарочито велики пораст брзине загревања од ветра примећен је при сагоревању бензина. Када је гориво горило у резервоару од 2 64 м при брзини ветра од 1 3 м / с, брзина грејања је била 9 63 мм / мин, а при брзини ветра од 10 м / с, брзина грејања се повећала на 17 1 мм / мин.
Температура паљења и други параметри
Сагоревање угља је хемијска реакција оксидације угљеника која се јавља на високој почетној температури са интензивним ослобађањем топлоте. Сада је то једноставније: гориво од угља не може се запалити попут папира; за паљење је потребно претходно загревање на 370-700 ° Ц, у зависности од марке горива.
Кључни тренутак. Ефикасност сагоревања угља у пећи или кућном котлу на чврсто гориво карактерише не максимална температура, већ комплетност сагоревања. Сваки молекул угљеника комбинује се са две честице кисеоника у ваздуху дајући угљен-диоксид ЦО2. Процес се огледа у хемијској формули.
Ако ограничите количину долазног кисеоника (покријте дуваљку, пребаците ТТ-котао у режим тињања), уместо ЦО2 настаје угљен моноксид ЦО који се емитује у димњак, ефикасност сагоревања ће се значајно смањити. Да би се постигла висока ефикасност, потребно је обезбедити повољне услове:
- Смеђи угаљ се пали на температури од +370 ° Ц, камен - 470 ° Ц, антрацит - 700 степени. Потребно је претходно загревање грејне јединице дрветом (брикети од пиљевине).
- Ваздух се у камин допрема вишак, фактор сигурности је 1,3-1,5.
- Сагоревање је подржано високом температуром ужареног угља који лежи на решетки. Важно је осигурати пролазак кисеоника кроз целу дебљину горива, јер се ваздух креће кроз посуду за пепео због природног пропуха димњака.
Коментар. Изузетак су само домаће пећи типа Бубафониа и цилиндрични котлови за горње сагоревање, где се ваздух у пећ доводи одозго према доле.
Теоретска температура сагоревања и специфични пренос топлоте различитих горива приказани су у упоредној табели. Приметно је да ће у идеалним условима било које гориво ослободити максималну топлоту у интеракцији са потребном запремином ваздуха.
У пракси је нереално створити такве услове, па се ваздух снабдева неким вишком. Стварна температура сагоревања мрког угља у конвенционалном ТТ котлу је унутар 700 ... 800 ° Ц, камена и антрацита - 800 ... 1100 степени.
Ако претерате са количином кисеоника, енергија ће почети да се троши на загревање ваздуха и једноставно лети у цев, ефикасност пећи ће приметно пасти. Штавише, температура пожара може достићи 1500 ° Ц. Процес подсећа на обичну ватру - пламен је велик, топлоте је мало. Пример ефикасног сагоревања угља са реторним гориоником на аутоматском котлу представљен је у видеу:
Температура - сагоревање - гориво
| Зависност критеријума Б од односа површине извора топлоте и површине радионице. |
Интензитет зрачења радника зависи од температуре сагоревања горива у пећи, величине рупе за пуњење, дебљине зидова пећи на рупи за пуњење и, коначно, од удаљености на којој се радник налази од пуњења рупа.
| Односи ЦО / ЦО и Х2 / ХО у производима непотпуног сагоревања природног гаса, у зависности од коефицијента потрошње ваздуха а. |
Практично достижна температура 1Л је температура сагоревања горива у стварним условима. При одређивању његове вредности узимају се у обзир губици топлоте у животну средину, трајање процеса сагоревања, начин сагоревања и други фактори.
Вишак ваздуха драматично утиче на температуру сагоревања горива.Тако је, на пример, стварна температура сагоревања природног гаса са 10% вишка ваздуха 1868 Ц, са 20% вишка 1749 Ц и са 100% вишка ваздуха, смањује се на 1167 Ц. С друге стране , предгревање ваздуха, одлазећи на сагоревање горива, повећава температуру његовог сагоревања. Дакле, при сагоревању природног гаса (1Мак 2003 Ц) ваздухом загрејаним на 200 Ц, температура сагоревања расте на 2128 Ц, а када се ваздух загреје на 400 Ц - до 2257 Ц.
| Општи дијаграм уређаја пећи. |
При загревању ваздуха и гасовитог горива, температура сагоревања горива расте, а, сходно томе, расте и температура радног простора пећи. У многим случајевима достизање температура потребних за дати технолошки процес немогуће је без великог загревања ваздуха и гасовитог горива. На пример, топљење челика у мариновским пећима, за које температура горионика (проток горућих гасова) у простору за топљење треба да буде 1800 - 2000 Ц, било би немогуће без загревања ваздуха и гаса на 1000 - 1200 Ц. Када грејање индустријских пећи нискокалоричног локалног горива (влажно огревно дрво, тресет, мрки угаљ), њихов рад без загревања ваздуха често је чак и немогућ.
Из ове формуле се види да се температура сагоревања горива може повећати повећањем његовог бројила и смањењем називника. Зависност температуре сагоревања различитих гасова од односа вишка ваздуха приказана је на сл.
Вишак ваздуха такође оштро утиче на температуру сагоревања горива. Дакле, излаз топлоте природног гаса са вишком ваздуха од 10% - 1868 Ц, са вишком ваздуха од 20% - 1749 Ц и са 100% вишка једнак је 1167 Ц.
Ако је температура врућег споја ограничена само температуром сагоревања горива, употреба рекуперације омогућава повећање температуре Тт повећањем температуре производа сагоревања и на тај начин повећава укупну ефикасност ТЕГ.
Обогаћивање експлозије кисеоником доводи до значајног повећања температуре сагоревања горива. Како су подаци графикона на сл. 17, теоријска температура сагоревања горива повезана је са обогаћивањем експлозије кисеоником зависношћу, која је практично линеарна до садржаја кисеоника у експлозији од 40%. При вишим степенима обогаћења, дисоцијација производа сагоревања почиње да има значајан ефекат, услед чега криве температурне зависности од степена обогаћења експлозије одступају од правих линија и асимптотично се приближавају температурама ограниченим за дати гориво. Дакле, разматрана зависност температуре сагоревања горива од степена обогаћења експлозијом кисеоником има два региона - регион релативно ниских обогаћења, где постоји линеарна зависност, и регион високих обогаћења (преко 40%), при чему пораст температуре има распадајући карактер.
Важан термотехнички показатељ рада пећи је температура пећи, која зависи од температуре сагоревања горива и природе потрошње топлоте.
Пепео горива, у зависности од састава минералних нечистоћа, на температури сагоревања горива може се стопити у комаде шљаке. Карактеристика пепела горива у зависности од температуре дата је у табели. АЛИ.
Вредност тмаК у табели. ИВ - З - калориметријска (теоријска) температура сагоревања горива.
Губици топлоте кроз зидове пећи споља (у околину) смањују температуру сагоревања горива.
Сагоревање горива
Сагоревање горива је процес оксидације запаљивих компонената који се јавља на високим температурама и праћен је ослобађањем топлоте. Природу сагоревања одређују многи фактори, укључујући начин сагоревања, дизајн пећи, концентрацију кисеоника итд. Али услови тока, трајање и коначни резултати процеса сагоревања у великој мери зависе од састава , физичке и хемијске карактеристике горива.
Састав горива
Чврста горива укључују угаљ и мрки угаљ, тресет, уљни шкриљац, дрво. Ове врсте горива су сложена органска једињења која углавном чине пет елемената - угљеник Ц, водоник Х, кисеоник О, сумпор С и азот Н. Гориво такође садржи влагу и негориве минерале, који након сагоревања формирају пепео. Влага и пепео су спољни баласт горива, док су кисеоник и азот унутрашњи.
Главни елемент запаљивог дела је угљеник, он одређује ослобађање највеће количине топлоте. Међутим, што је већи удео угљеника у чврстом гориву, то је теже запалити. Током сагоревања водоник ослобађа 4,4 пута више топлоте од угљеника, али је његов удео у саставу чврстих горива мали. Кисеоник, који није елемент који ствара топлоту и који везује водоник и угљеник, смањује топлоту сагоревања, па је због тога непожељан елемент. Његов садржај је посебно висок у тресету и дрвету. Количина азота у чврстим горивима је мала, али је способна да формира оксиде који су штетни за животну средину и људе. Сумпор је такође штетна нечистоћа, емитује мало топлоте, али настали оксиди доводе до корозије метала котлова и загађења атмосфере.
Спецификације горива и њихов утицај на процес сагоревања
Најважније техничке карактеристике горива су: топлота сагоревања, принос испарљивих супстанци, својства нехлапљивог остатка (кокса), садржај пепела и садржај влаге.
Топлота сагоревања горива
Калорична вредност је количина топлоте која се ослобађа током потпуног сагоревања јединице масе (кЈ / кг) или запремине горива (кЈ / м3). Разликовати већу и нижу топлоту сагоревања. Највећа укључује топлоту која се ослобађа током кондензације пара садржаних у производима сагоревања. Када се гориво сагорева у котловским пећима, издувни димни гасови имају температуру на којој је влага у парном стању. Због тога се у овом случају користи нижа топлота сагоревања, која не узима у обзир топлоту кондензације водене паре.
Састав и нето калорична вредност свих познатих лежишта угља утврђени су и дати у израчунатим карактеристикама.
Отпуштање испарљивих материја
Када се чврсто гориво загрева без приступа ваздуху под утицајем високе температуре, прво се ослобађа водена пара, а затим долази до термичког распадања молекула ослобађањем гасовитих супстанци, названих испарљивим супстанцама.
Ослобађање испарљивих супстанци може се десити у температурном опсегу од 160 до 1100 ° Ц, али у просеку - у температурном опсегу од 400-800 ° Ц. Температура почетка ослобађања испарљивих састојака, количина и састав гасовитих производа зависе од хемијског састава горива. Што је гориво хемијски старије, то је ниже издвајање хлапљивих састојака и већа је температура њиховог почетка ослобађања.
Испарљиве материје пружају раније паљење честица и имају значајан утицај на сагоревање горива. Горива млада у старости - тресет, мрки угаљ - лако се пале, брзо и готово у потпуности сагоревају. Супротно томе, горива са ниским испарљивим састојцима, попут антрацита, теже се пале, гори много спорије и не сагоревају у потпуности (са повећаним губицима топлоте).
Својства нехлапних остатака (кокса)
Чврсти део горива који остаје након ослобађања испарљивих састојака, састоји се углавном од угљеника и минералног дела, назива се коксом. Остаци кокса могу бити, у зависности од својстава органских једињења која су укључена у запаљиву масу: препечени, слабо препечени (уништени излагањем), прашкасти. Антрацит, тресет, мрки угаљ дају прашкасти неиспарљиви остатак. Већина битуменског угља се синтерова, али не увек снажно. Лепљиви или прашкасти неиспарљиви остаци дају битуменски угаљ са врло високим приносом испарљивих састојака (42-45%) и са врло ниским приносом (мање од 17%).
Структура остатака кокса је важна при сагоревању угља у пећима са решеткама.При пламењу у електричним котловима перформансе кокса нису нарочито важне.
Садржај пепела
Чврсто гориво садржи највећу количину незапаљивих минералних нечистоћа. То су пре свега глина, силикати, гвоздени пирит, али могу се укључити и гвоздени оксид, сулфати, карбонати и силикати гвожђа, оксиди различитих метала, хлориди, алкалије итд. Већина их током рударства пада у облику стена, између којих леже угљени слојеви, али постоје и минералне материје које су прешле у гориво из творника угља или у процесу претварања његове првобитне масе.
Када гориво сагорева, минералне нечистоће пролазе кроз низ реакција, услед чега настаје чврсти негориви остатак зван пепео. Тежина и састав пепела нису идентични тежини и саставу минералних нечистоћа горива.
Својства пепела играју важну улогу у организацији рада котла и пећи. Његове честице, однете производима сагоревања, трљају грејне површине при великим брзинама, а при малим брзинама се таложе на њима, што доводи до погоршања преноса топлоте. Пепео однесен у димњак може наштетити животној средини, да би се то избегло, потребна је уградња сакупљача пепела.
Важно својство пепела је његова топљивост; они разликују ватростални (изнад 1425 ° Ц), средње топљиви (1200-1425 ° Ц) и ниско топљиви (мање од 1200 ° Ц) пепео. Пепео који је прошао фазу топљења и претворио се у синтеровану или стопљену масу назива се шљака. Температурне карактеристике топљивости пепела од велике су важности за обезбеђивање поузданог рада површина пећи и котла; правилан избор температуре гасова у близини ових површина елиминисаће шљамљење.
Садржај влаге
Влага је непожељна компонента горива, она је, заједно са минералним нечистоћама, баласт и смањује садржај запаљивог дела. Поред тога, смањује топлотну вредност, јер је за његово испаравање потребна додатна енергија.
Влага у гориву може бити унутрашња или спољашња. Спољна влага се налази у капиларима или је заробљена на површини. Са хемијским годинама, количина капиларне влаге се смањује. Што су комади горива мањи, то је већа површинска влага. Унутрашња влага улази у органску материју.
Садржај влаге у гориву смањује топлоту сагоревања и доводи до повећања потрошње горива. Истовремено се повећавају запремине производа сагоревања, повећавају се губици топлоте са издувним гасовима и смањује се ефикасност котловске јединице. Висока влажност зими доводи до смрзавања угља, потешкоћа у млевењу и смањења проточности.
Методе сагоревања горива у зависности од врсте пећи
Главне врсте уређаја за сагоревање:
- слојевит,
- комора.
Слојевите пећи намењени су сагоревању грудвастог чврстог горива. Могу бити густи и флуидни. Када сагорева у густом слоју, ваздух за сагоревање пролази кроз слој без утицаја на његову стабилност, односно гравитација запаљених честица премашује динамички притисак ваздуха. Када се сагоре у флуидизованом слоју, због повећане брзине ваздуха, честице прелазе у „кључало“ стање. У овом случају долази до активног мешања оксиданса и горива, због чега се интензивно сагоревање горива.
АТ коморне пећи сагоревати чврсто прашно гориво, као и течно и гасовито. Коморне пећи су подељене на циклонске и ракете. Током сагоревања ужара, честице угља не би смеле бити веће од 100 микрона, оне сагоревају у запремини коморе за сагоревање. Циклонско сагоревање омогућава већу величину честица; под утицајем центрифугалних сила оне се бацају на зидове пећи и потпуно изгарају у усковитланом току у зони високе температуре.
Сагоревање горива. Главне фазе процеса
У процесу сагоревања чврстог горива могу се разликовати одређене фазе: загревање и испаравање влаге, сублимација испарљивих састојака и стварање остатака кокса, сагоревање испарљивих састојака и кокса и стварање шљаке. Ова подела процеса сагоревања је релативно произвољна, јер иако се ове фазе одвијају узастопно, делимично се преклапају. Дакле, сублимација испарљивих супстанци започиње пре коначног испаравања све влаге, формирање испарљивих састојака се дешава истовремено са процесом њиховог сагоревања, баш као што почетак оксидације остатака кокса претходи крају сагоревања испарљивих материја, а догоревање кокса може се одвијати и након стварања шљаке.
Време протока сваке фазе процеса сагоревања у великој мери је одређено својствима горива. Фаза сагоревања кокса траје најдуже, чак и за горива са високим хлапљивим приносом. Разни оперативни фактори и карактеристике дизајна пећи имају значајан утицај на трајање фаза фазе сагоревања.
1. Припрема горива пре паљења
Гориво које улази у пећ се загрева, услед чега, у присуству влаге, испарава и гориво се исушује. Време потребно за загревање и сушење зависи од количине влаге и температуре на којој се гориво допрема у уређај за сагоревање. За горива са високим садржајем влаге (тресет, влажни смеђи угаљ), фаза загревања и сушења је релативно дуга.
Гориво се допрема у сложене пећи на температури блиској температури околине. Само зими, када се угаљ замрзне, његова температура је нижа него у котларници. За сагоревање у фларе и вртложним пећима гориво се подвргава дробљењу и млевењу, праћено сушењем врућим ваздухом или димним гасовима. Што је температура долазног горива виша, то је потребно мање времена и топлоте да се загреје до температуре паљења.
Сушење горива у пећи настаје због два извора топлоте: конвективне топлоте производа сагоревања и зрачења топлоте горионика, облоге и шљаке.
У коморним пећима грејање се врши углавном захваљујући првом извору, односно мешању производа сагоревања са горивом у тренутку његовог увођења. Због тога је један од важних захтева за дизајн уређаја за увођење горива у пећ осигурати интензивно усисавање производа сагоревања. Виша температура у камину такође доприноси краћем времену грејања и сушења. У ту сврху, при сагоревању горива са почетком испуштања испарљивих материја на високим температурама (више од 400 ° Ц), у коморним пећима се израђују запаљиви појасеви, односно затварају заштитне цеви ватросталним топлотноизолационим материјалом како би се смањила њихова перцепција топлоте.
При сагоревању горива у кревету, улога сваке врсте извора топлоте одређена је дизајном пећи. У пећима са ланчаним решеткама грејање и сушење се углавном врши зрачењем топлоте горионика. У пећима са фиксном решетком и доводом горива одозго долази до загревања и сушења услед кретања производа сагоревања кроз слој одоздо према горе.
У процесу загревања на температурама изнад 110 ° Ц започиње термичко разлагање органских супстанци које чине гориво. Најмање јака једињења су она која садрже значајну количину кисеоника. Ова једињења се разлажу на релативно ниским температурама формирајући испарљиве материје и чврсти остатак, који се углавном састоји од угљеника.
Горива која су по хемијском саставу млада, садрже много кисеоника, имају ниску температуру на почетку ослобађања гасовитих супстанци и дају их већи проценат. Горива са малим садржајем једињења кисеоника имају мали принос хлапљивости и већу тачку паљења.
Садржај молекула у чврстим горивима који се лако разграђују загревањем такође утиче на реактивност нехлапног остатка.Прво, разградња запаљиве масе углавном се дешава на спољној површини горива. Даљим загревањем, пирогенетске реакције почињу да се јављају унутар честица горива, притисак расте у њима и спољна овојница се ломи. Када се сагоревају горива са великим приносом испарљивих састојака, остаци кокса постају порозни и имају већу површину у односу на густи чврсти остатак.
2. Процес сагоревања гасовитих једињења и кокса
Стварно сагоревање горива започиње паљењем испарљивих супстанци. Током периода припреме горива јављају се разгранате ланчане реакције оксидације гасовитих супстанци, које се у почетку одвијају малим брзинама. Ослобођену топлоту перципирају површине пећи и делимично се акумулира у облику енергије молекула у покрету. Ово друго доводи до повећања брзине ланчаних реакција. На одређеној температури, реакције оксидације се одвијају таквом брзином да ослобођена топлота у потпуности покрива апсорпцију топлоте. Ова температура је тачка паљења.
Температура паљења није константна, она зависи како од својстава горива, тако и од услова у зони паљења, у просеку је 400-600 ° Ц. Након паљења гасовите смеше, даље само-убрзање реакција оксидације изазива пораст температуре. Да би се одржало сагоревање, потребно је континуирано снабдевање оксидансом и запаљивим материјама.
Паљење гасовитих супстанци доводи до обарања честица кокса у ватреној овојници. Сагоревање кокса започиње када се сагоревање хлапних материја заврши. Чврста честица се загрева на високој температури, а како се количина испарљивих састојака смањује, дебљина граничног слоја сагоревања опада, кисеоник долази до вруће површине угљеника.
Сагоревање кокса започиње на температури од 1000 ° Ц и представља најдужи процес. Разлог је тај што се, прво, концентрација кисеоника смањује, а друго, хетерогене реакције се одвијају спорије од хомогених. Као резултат, трајање сагоревања честица чврстог горива одређује се углавном временом сагоревања остатака кокса (око 2/3 укупног времена). За горива са високим приносом испарљивих материја, чврсти остатак је мањи од ½ почетне масе честица, стога се њихово сагоревање одвија брзо, а могућност подгоревања је мала. Хемијски стара горива имају густу честицу, чије сагоревање одузима скоро цело време проведено у пећи.
Остаци кокса већине чврстих горива углавном су, а за неке врсте, у потпуности састављени од угљеника. Сагоревање чврстог угљеника се дешава са стварањем угљен моноксида и угљен диоксида.
Оптимални услови за одвођење топлоте
Стварање оптималних услова за сагоревање угљеника је основа за правилну изградњу технолошке методе сагоревања чврстих горива у котловским јединицама. На постизање највећег ослобађања топлоте у пећи могу утицати следећи фактори: температура, вишак ваздуха, формирање примарне и секундарне смеше.
Температура... Отпуштање топлоте током сагоревања горива значајно зависи од температурног режима пећи. На релативно ниским температурама долази до непотпуног сагоревања запаљивих супстанци у језгру горионика; угљен-моноксид, водоник и угљоводоници остају у производима сагоревања. На температурама од 1000 до 1800-2000 ° Ц могуће је потпуно сагоревање горива.
Вишак ваздуха... Специфична производња топлоте достиже своју максималну вредност потпуним сагоревањем и односом вишка ваздуха. Са смањењем односа вишка ваздуха, ослобађање топлоте се смањује, јер недостатак кисеоника доводи до оксидације мање горива. Ниво температуре се смањује, брзине реакције се смањују, што доводи до наглог смањења ослобађања топлоте.
Повећање односа вишка ваздуха веће од јединице смањује производњу топлоте чак и више од недостатка ваздуха.У стварним условима сагоревања горива у котловским пећима граничне вредности ослобађања топлоте нису постигнуте, јер постоји непотпуно сагоревање. У великој мери зависи од тога како су организовани процеси формирања смеше.
Процеси мешања... У коморним пећима примарно мешање се постиже сушењем и мешањем горива са ваздухом, доводећи део ваздуха (примарног) у зону припреме, стварајући широм отворену горионик са широком површином и великом турбулизацијом, користећи загрејани ваздух.
У слојевитим пећима примарни задатак мешања је довод потребне количине ваздуха у различите зоне сагоревања на решетки.
Да би се обезбедило догоревање гасовитих производа непотпуног сагоревања и кокса, организују се процеси секундарног формирања смеше. Ови процеси су олакшани: снабдевањем секундарног ваздуха великом брзином, стварањем такве аеродинамике, при којој се постиже равномерно пуњење целокупне пећи гориоником и, сходно томе, временом задржавања гасова и честица кокса у пећи повећава.
3. Формирање шљаке
У процесу оксидације запаљиве масе чврстог горива, долази до значајних промена и у минералним нечистоћама. Супстанце и легуре са ниском тачком топљења растварају ватростална једињења.
Предуслов за нормалан рад котлова је непрекидно уклањање производа сагоревања и настале шљаке.
Током сагоревања слоја, стварање шљаке може довести до механичког подгоревања - минералне нечистоће обавијају неизгорене честице кокса или вискозна шљака може блокирати пролазе ваздуха, блокирајући приступ кисеоника горућем коксу. Да би се смањило подгоревање, користе се разне мере - у пећима са ланчаним решеткама повећава се време проведено на решетки од шљаке и изводи се често навлачење.
У слојевитим пећима, шљака се уклања у сувом облику. У коморним пећима уклањање шљаке може бити суво или течно.
Дакле, сагоревање горива је сложен физичко-хемијски процес, на који утиче велики број различитих фактора, али сви они морају бити узети у обзир приликом пројектовања котлова и пећи.
Сагоревање - бензин
Сагоревање бензина са детонацијом прати појава оштрих металних удараца, црног дима на издувном гасу, повећања потрошње бензина, смањења снаге мотора и других негативних појава.
Сагоревање бензина у мотору такође зависи од односа вишка ваздуха. При вредностима а 0 9 - ј - 1 1, брзина процеса предпламенске оксидације у радној смеши је највећа. Због тога се при овим вредностима а стварају најповољнији услови за почетак детонације.
После сагоревања бензина, укупна маса таквих загађивача се знатно повећала заједно са општом прерасподелом њихових количина. Проценат бензена у кондензату издувних гасова аутомобила био је око 1 до 7 пута већи од оног у бензину; садржај толуена је био 3 пута већи, а садржај ксилена 30 пута већи. Познато је да се у овом случају формирају једињења кисеоника, а нагло се повећава број јона, карактеристичних за тежа незасићена једињења олефинске или циклопарафинске серије и ацетилен или диена, посебно последњих. Уопштено говорећи, промене на Хааген-Смит комори подсећале су на промене потребне да би се састав типичних узорака издувних гасова возила учинио сличним узорцима смога у Лос Ангелесу.
Калорична вредност бензина зависи од његовог хемијског састава. Због тога угљоводоници богати водоником (на пример парафински) имају велику масовну топлоту сагоревања.
Производи сагоревања бензина шире се у мотору са унутрашњим сагоревањем дуж политропа н1 27 са 30 на 3 ат. Почетна температура гасова је 2100 Ц; масени састав производа сагоревања 1 кг бензина је следећи: ЦО23 135 кг, Х2 1 305 кг, О20 34 кг, Н2 12 61 кг.Одредити рад ширења ових гасова ако се истовремено у цилиндар улије 2 г бензина.
| Утицај ТПП на стварање угљеника у мотору. |
Када се бензин сагорева из термоелектране, настају наслаге угљеника које садрже оловни оксид.
Када се бензин сагорева у клипним моторима са унутрашњим сагоревањем, скоро сви настали производи одвозе се издувним гасовима. Само релативно мали део производа непотпуног сагоревања горива и уља, мала количина неорганских једињења насталих од елемената уведених горивом, ваздухом и уљем, таложи се у облику наслага угљеника.
Када бензин гори са тетраетил оловом, очигледно настаје оловни оксид који се топи само на температури од 900 Ц и може да испари на врло високој температури, прелазећи просечну температуру у цилиндру мотора. Да би се спречило таложење оловног оксида у мотору, посебне супстанце се уносе у етил течност - чистаче. Халогени угљоводоници се користе као чистачи. Обично су то једињења која садрже бром и хлор, која такође сагоревају и везују олово у новим једињењима бромида и хлорида.
| Утицај ТПП на стварање угљеника у мотору. |
Када се бензин сагорева из термоелектране, настају наслаге угљеника које садрже оловни оксид.
Током сагоревања бензина који садржи чисти ТПП, плак оловних једињења се таложи у мотору. Састав етил течности разреда Р-9 (тежински): тетраетил олово 54 0%, брометан 33 0%, монохлоронафтален 6 8 0 5%, пунило - ваздухопловство - бензин - до 100%; тамно црвена боја 1 г на 1 кг смеше.
Када се сагорева бензин који садржи ТПП, у мотору се формира фистула оксид са малом испарљивошћу; пошто је тачка топљења оловног оксида прилично висока (888), његов део (око 10%, рачунајући на олово уведено у бензин) се таложи као чврсти остатак на зидовима коморе за сагоревање, свећама и вентилима, што доводи до брзи отказ мотора.
Када се бензин сагорева у мотору аутомобила, такође се формирају мањи молекули и ослобођена енергија се дистрибуира у већој запремини.
Гасови усијани од сагоревања бензина струје око измењивача топлоте 8 (унутра са стране коморе за сагоревање и даље, кроз прозоре 5 споља, пролазећи кроз комору издувних гасова 6) и загревају ваздух у каналу измењивача топлоте. Затим се врући издувни гасови доводе кроз издувну цев 7 испод лежишта и загревају мотор споља, а врући ваздух из измењивача топлоте доводи се кроз одзрачивач у картер и загрева мотор изнутра. За 1 5 - 2 минута након почетка загревања, жарница се искључује и сагоревање у грејачу се наставља без његовог учешћа. После 7 - 13 минута од тренутка пријема импулса за покретање мотора, уље у картеру се загреје на температуру од 30 Ц (на температури околине до -25 Ц) и јединица покреће импулсе, након чега грејач је искључен.
Температура сагоревања
У топлотном инжењерству разликују се следеће температуре сагоревања гасова: излазна топлота, калориметријска, теоријска и стварна (израчуната). Капацитет грејања тк је максимална температура производа потпуног сагоревања гаса у адијабатским условима са коефицијентом вишка ваздуха а = 1,0 и при температури гаса и ваздуха једнакој 0 ° Ц:
тк = Кх / (ИВцв) (8.11)
где је КХ најнижа топлотна вредност гаса, кЈ / м3; ИВцп - збир производа запремине угљен-диоксида, водене паре и азота насталих сагоревањем 1 м3 гаса (м3 / м3) и њихових просечних запреминских топлотних капацитета при константном притиску у опсегу температура од 0 ° С до тк (кЈ / (м3 * ° С).
Због непостојаности топлотног капацитета гасова, излаз топлоте одређује се методом узастопних апроксимација. Као почетни параметар узима се његова вредност за природни гас (= 2000 ° Ц), са а = 1,0, одређују се запремине компонената производа сагоревања, према табели.8.3, налази се њихов просечни топлотни капацитет, а затим се према формули (8.11) израчунава топлотни капацитет гаса. Ако се као резултат израчунавања покаже да је нижа или већа од прихваћене, тада се поставља другачија температура и прорачун се понавља. Излаз топлоте уобичајених једноставних и сложених гасова када сагоревају на сувом ваздуху дат је у табели. 8.5. При сагоревању гаса у атмосферском ваздуху који садржи око 1 мас. % влаге, производња топлоте се смањује за 25-30 ° С.
Калориметријска температура сагоревања тК је температура одређена не узимајући у обзир дисоцијацију водене паре и угљен-диоксида, већ узимајући у обзир стварну почетну температуру гаса и ваздуха. Од излазне топлоте тк разликује се по томе што се температуре гаса и ваздуха, као и коефицијент вишка ваздуха а, узимају из њихових стварних вредности. Можете одредити тК по формули:
тк = (Кн + кпхис) / (ΣВцп) (8.12)
где је кпхис садржај топлоте (физичка топлота) гаса и ваздуха, мерено од 0 ° Ц, кЈ / м3.
Природни и течни нафтни гасови се обично не загревају пре сагоревања, а њихова запремина у поређењу са запремином ваздуха за сагоревање је мала.
Табела 8.3.
Просечни запремински топлотни капацитет гасова, кЈ / (м3 • ° С)
| Т.температура, ° С | ЦО2 | Н2 | О2 | ЦО | ЦХ4 | Х2 | Х2О (водена пара) | ваздух | |
| СУВ | мокро по м3 сувог гаса али | ||||||||
| 0 | 1,5981 | 1,2970 | 1,3087 | 1,3062 | 1,5708 | 1,2852 | 1,4990 | 1,2991 | 1,3230 |
| 100 | 1,7186 | 1,2991 | 1,3209 | 1,3062 | 1,6590 | 1,2978 | 1,5103 | 1,3045 | 1,3285 |
| 200 | 1,8018 | 1,3045 | 1,3398 | 1,3146 | 1,7724 | 1,3020 | 1,5267 | 1,3142 | 1,3360 |
| 300 | 1,8770 | 1,3112 | 1,3608 | 1,3230 | 1,8984 | 1,3062 | 1,5473 | 1,3217 | 1,3465 |
| 400 | 1,9858 | 1,3213 | 1,3822 | 1,3356 | 2,0286 | 1,3104 | 1,5704 | 1,3335 | 1,3587 |
| 500 | 2,0030 | 1,3327 | 1,4024 | 1,3482 | 2,1504 | 1,3104 | 1,5943 | 1,3469 | 1,3787 |
| 600 | 2,0559 | 1,3453 | 1,4217 | 1,3650 | 2,2764 | 1,3146 | 1,6195 | 1,3612 | 1,3873 |
| 700 | 2,1034 | 1,3587 | 1,3549 | 1,3776 | 2,3898 | 1,3188 | 1,6464 | 1,3755 | 1,4020 |
| 800 | 2,1462 | 1,3717 | 1,4549 | 1,3944 | 2,5032 | 1,3230 | 1,6737 | 1,3889 | 1,4158 |
| 900 | 2,1857 | 1,3857 | 1,4692 | 1,4070 | 2,6040 | 1,3314 | 1,7010 | 1,4020 | 1,4293 |
| 1000 | 2,2210 | 1,3965 | 1,4822 | 1,4196 | 2,7048 | 1,3356 | 1,7283 | 1,4141 | 1,4419 |
| 1100 | 2,2525 | 1,4087 | 1,4902 | 1,4322 | 2,7930 | 1,3398 | 1,7556 | 1,4263 | 1,4545 |
| 1200 | 2,2819 | 1,4196 | 1,5063 | 1,4448 | 2,8812 | 1,3482 | 1,7825 | 1,4372 | 1,4658 |
| 1300 | 2,3079 | 1,4305 | 1,5154 | 1,4532 | — | 1,3566 | 1,8085 | 1,4482 | 1,4771 |
| 1400 | 2,3323 | 1,4406 | 1,5250 | 1,4658 | — | 1,3650 | 1,8341 | 1,4582 | 1,4876 |
| 1500 | 2,3545 | 1,4503 | 1,5343 | 1,4742 | — | 1,3818 | 1,8585 | 1,4675 | 1,4973 |
| 1600 | 2,3751 | 1,4587 | 1,5427 | — | — | — | 1,8824 | 1,4763 | 1,5065 |
| 1700 | 2,3944 | 1,4671 | 1,5511 | — | — | — | 1,9055 | 1,4843 | 1,5149 |
| 1800 | 2,4125 | 1,4746 | 1,5590 | — | — | — | 1,9278 | 1,4918 | 1,5225 |
| 1900 | 2,4289 | 1,4822 | 1,5666 | — | — | — | 1,9698 | 1,4994 | 1,5305 |
| 2000 | 2,4494 | 1,4889 | 1,5737 | 1,5078 | — | — | 1,9694 | 1,5376 | 1,5376 |
| 2100 | 2,4591 | 1,4952 | 1,5809 | — | — | — | 1,9891 | — | — |
| 2200 | 2,4725 | 1,5011 | 1,5943 | — | — | — | 2,0252 | — | — |
| 2300 | 2,4860 | 1,5070 | 1,5943 | — | — | — | 2,0252 | — | — |
| 2400 | 2,4977 | 1,5166 | 1,6002 | — | — | — | 2,0389 | — | — |
| 2500 | 2,5091 | 1,5175 | 1,6045 | — | — | — | 2,0593 | — | — |
Због тога се при одређивању калориметријске температуре садржај топлоте у гасовима може занемарити. При сагоревању гасова мале калоријске вредности (генератор, висока пећ итд.), Њихов садржај топлоте (посебно загрејан пре сагоревања) има веома значајан утицај на калориметријску температуру.
Зависност калориметријске температуре природног гаса просечног састава у ваздуху са температуром од 0 ° Ц и влагом од 1% од коефицијента вишка ваздуха а дата је у табели. 8.5, за ТНГ када се сагорева на сувом ваздуху - у табели. 8.7. Подаци из табеле. 8.5-8.7 могуће је водити се са довољном тачношћу при успостављању калориметријске температуре сагоревања других природних гасова, који су релативно сличног састава, и угљоводоничних гасова готово било ког састава. Ако је неопходно постићи високу температуру при сагоревању гасова са малим коефицијентима вишка ваздуха, као и повећати ефикасност пећи, у пракси се ваздух загрева, што доводи до повећања калориметријске температуре (видети табелу 8.6) .
Табела 8.4.
Капацитет грејања гасова у сувом ваздуху
| Једноставан гас | Капацитет грејања, ° С | Комплексни гас просечног састава | Приближни капацитет грејања, ° С |
| Водоник | 2235 | Поља природног гаса | 2040 |
| Угљен моноксид | 2370 | Природна поља нафте | 2080 |
| Метан | 2043 | кока кола | 2120 |
| Етан | 2097 | Дестилација шкриљаца на високој температури | 1980 |
| Пропан | 2110 | Парна експлозија кисеоника под притиском | 2050 |
| Бутан | 2118 | Генератор масног угља | 1750 |
| Пентане | 2119 | Експлозија паре и ваздуха генератора из сиромашних горива | 1670 |
| Етилен | 2284 | Течни (50% Ц3Х4 + 50% Ц4Х10) | 2115 |
| Ацетилен | 2620 | Вода | 2210 |
Табела 8.5.
Калориметријске и теоријске температуре сагоревања природног гаса у ваздуху са т = 0 ° С и влажношћу 1% * у зависности од коефицијента вишка ваздуха а
| Однос вишка ваздуха а | Калориметријска температура сагоревања тк, ° С | Теоријска температура сагоревања | Однос вишка ваздуха а | Калориметријска температура сагоревања тк, ° С |
| 1,0 | 2010 | 1920 | 1,33 | 1620 |
| 1,02 | 1990 | 1900 | 1,36 | 1600 |
| 1,03 | 1970 | 1880 | 1,40 | 1570 |
| 1,05 | 1940 | 1870 | 1,43 | 1540 |
| 1,06 | 1920 | 1860 | 1,46 | 1510 |
| 1,08 | 1900 | 1850 | 1,50 | 1470 |
| 1,10 | 1880 | 1840 | 1,53 | 1440 |
| 1,12 | 1850 | 1820 | 1,57 | 1410 |
| 1,14 | 1820 | 1790 | 1,61 | 1380 |
| 1,16 | 1800 | 1770 | 1,66 | 1350 |
| 1,18 | 1780 | 1760 | 1,71 | 1320 |
| 1,20 | 1760 | 1750 | 1,76 | 1290 |
| 1,22 | 1730 | — | 1,82 | 1260 |
| 1,25 | 1700 | — | 1,87 | 1230 |
| 1,28 | 1670 | — | 1,94 | 1200 |
| 1,30 | 1650 | — | 2,00 | 1170 |
>
Теоретска температура сагоревања тТ је максимална температура одређена слично калориметријској температури тК, али са корекцијом за ендотермне (којима је потребна топлота) реакција дисоцијације угљен-диоксида и водене паре, настављајући са повећањем запремине:
СО2 ‹–› СО + 0,5О2 - 283 мЈ / мол (8,13)
Н2О ‹–› Н2 + 0,5О2 - 242 мЈ / мол (8.14)
На високим температурама, дисоцијација може довести до стварања атомских водоника, кисеоника и ОХ хидроксилних група. Поред тога, сагоревањем гаса увек настаје одређена количина азотног оксида. Све ове реакције су ендотермне и доводе до смањења температуре сагоревања.
Табела 8.6.
Калориметријска температура сагоревања природног гаса, ° С, у зависности од односа вишка сувог ваздуха и његове температуре (заокружене вредности)
| Однос вишка ваздуха а | Температура сувог ваздуха, ° С | ||||||||
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | |
| 0,5 | 1380 | 1430 | 1500 | 1545 | 1680 | 1680 | 1740 | 1810 | 1860 |
| 0,6 | 1610 | 1650 | 1715 | 1780 | 1840 | 1900 | 1960 | 2015 | 2150 |
| 0,7 | 1730 | 1780 | 1840 | 1915 | 1970 | 2040 | 2100 | 2200 | 2250 |
| 0,8 | 1880 | 1940 | 2010 | 2060 | 2130 | 2200 | 2260 | 2330 | 2390 |
| 0,9 | 1980 | 2030 | 2090 | 2150 | 2220 | 2290 | 2360 | 2420 | 2500 |
| 1,0 | 2050 | 2120 | 2200 | 2250 | 2320 | 2385 | 2450 | 2510 | 2560 |
| 1,2 | 1810 | 1860 | 1930 | 2000 | 2070 | 2140 | 2200 | 2280 | 2350 |
| 1,4 | 1610 | 1660 | 1740 | 1800 | 2870 | 1950 | 2030 | 2100 | 2160 |
| 1,6 | 1450 | 1510 | 1560 | 1640 | 1730 | 1800 | 1860 | 1950 | 2030 |
| 1,8 | 1320 | 1370 | 1460 | 1520 | 1590 | 1670 | 1740 | 1830 | 1920 |
| 2,0 | 1220 | 1270 | 1360 | 1420 | 1490 | 1570 | 1640 | 1720 | 1820 |
Табела 8.7.
Калориметријска температура сагоревања тК комерцијалног пропана у сувом ваздуху са т = 0 ° С у зависности од коефицијента вишка ваздуха а
| Однос вишка ваздуха а | Калориметријска температура сагоревања тХ, ° С | Однос вишка ваздуха а | Калориметријска температура сагоревања тК, ° С |
| 1,0 | 2110 | 1,45 | 1580 |
| 1,02 | 2080 | 1,48 | 1560 |
| 1,04 | 2050 | 1,50 | 1540 |
| 1,05 | 2030 | 1,55 | 1500 |
| 1,07 | 2010 | 1,60 | 1470 |
| 1,10 | 1970 | 1,65 | 1430 |
| 1,12 | 1950 | 1,70 | 1390 |
| 1,15 | 1910 | 1,75 | 1360 |
| 1,20 | 1840 | 1,80 | 1340 |
| 1,25 | 1780 | 1,85 | 1300 |
| 1,27 | 1750 | 1,90 | 1270 |
| 1,30 | 1730 | 1,95 | 1240 |
| 1,35 | 1670 | 2,00 | 1210 |
| 1,40 | 1630 | 2,10 | 1170 |
Теоретска температура сагоревања може се одредити помоћу следеће формуле:
тТ = (Кн + кпхис - кдис) / (ΣВцп) (8,15)
где је кдуц укупна потрошња топлоте за дисоцијацију СО2 и Н2О у производима сагоревања, кЈ / м3; ИВцп - збир производа запремине и просечног топлотног капацитета производа сагоревања, узимајући у обзир дисоцијацију по 1 м3 гаса.
Као што се види из табеле 8.8, на температурама до 1600 ° Ц, степен дисоцијације се може занемарити, а теоријска температура сагоревања може се узети једнака калориметријској температури. При вишим температурама, степен дисоцијације може значајно смањити температуру у радном простору. У пракси за тим нема посебне потребе, теоретска температура сагоревања мора се одредити само за високотемпературне пећи које раде на претходно загрејаном ваздуху (на пример, пећи са отвореним камином). За котловнице то није потребно.
Стварна (израчуната) температура производа сагоревања тд је температура која се постиже у стварним условима на најтоплијој тачки пламена. Нижи је од теоријског и зависи од губитка топлоте у животну средину, степена преноса топлоте из зоне сагоревања зрачењем, дужине процеса сагоревања у времену итд. Стварне просечне температуре у пећима и котловима су одређује се равнотежом топлоте или приближно теоријском или калориметријском температуром сагоревања на температури у пећи уз увођење у њих експериментално утврђених корекционих фактора:
тд = т (8.16)
где је н - т. пирометријски коефицијент у оквиру:
- за висококвалитетне топлотне и грејне пећи са топлотном изолацијом - 0,75-0,85;
- за запечаћене пећи без топлотне изолације - 0,70-0,75;
- за заштићене котловске пећи - 0,60-0,75.
У пракси је неопходно знати не само горе наведене температуре адијабатског сагоревања, већ и максималне температуре које се јављају у пламену. Њихове приближне вредности се обично експериментално утврђују спектрографским методама. Максималне температуре које настају у слободном пламену на растојању 5-10 мм од врха конусног фронта сагоревања дате су у табели. 8.9. Анализа приказаних података показује да су максималне температуре у пламену мање од излазне топлоте (због потрошње топлоте за дисоцијацију Х2О и ЦО2 и уклањања топлоте из зоне пламена).
- кућа
- Именик
- Карактеристике сагоревања гасова
- Температура сагоревања
Сагоревање - нафтни производ
Сагоревање нафтних деривата у насипу фарме резервоара елиминише се тренутним снабдевањем пеном.
Сагоревање нафтних деривата у насипу фарме резервоара елиминише се тренутним снабдевањем пеном.
Током сагоревања нафтних деривата, њихова тачка кључања (видети табелу 69) постепено се повећава услед континуиране фракционе дестилације, у вези са којом температура горњег слоја такође расте.
| К Дијаграм противпожарног система за довод воде за хлађење запаљеног резервоара кроз наводњавајући прстен. |
При сагоревању уља у резервоару горњи део горњег појаса резервоара изложен је пламену. При сагоревању уља на нижем нивоу, висина слободне стране резервоара у контакту са пламеном може бити значајна. У овом начину сагоревања, резервоар се може срушити. Вода из млазница за ватру или из непокретних прстенова за наводњавање, падајући на спољни део горњих зидова резервоара, хлади их (сл.15.1), спречавајући тако несрећу и ширење уља у насип, стварајући повољније услове за употребу ваздушно-механичке пене.
Занимљиви су резултати проучавања сагоревања нафтних производа и њихових смеша.
Његова температура током сагоревања нафтних деривата је: бензин 1200 Ц, тракторски керозин 1100 Ц, дизел гориво 1100 Ц, сирова нафта 1100 Ц, мазут 1000 Ц. При сагоревању дрва у гомилама температура турбулентног пламена достиже 1200 - 1300 Ц.
Нарочито велике студије у области физике сагоревања нафтних деривата и њиховог гашења спроведене су током последњих 15 година у Централном истраживачком институту за противпожарну одбрану (ТсНИИПО), Институту за енергију Академије наука СССР-а (ЕНИН) и низ других истраживачких и образовних института.
Пример негативне катализе је сузбијање сагоревања нафтних деривата уз додатак халогенираних угљоводоника.
Вода поспешује стварање пене и стварање емулзија током сагоревања нафтних деривата са тачком паљења 120 Ц и више. Емулзија, покривајући површину течности, изолује је од кисеоника у ваздуху, а такође спречава излазак пара из ње.
| Брзина сагоревања течних угљоводоничних гасова у изотермним резервоарима. |
Сагоревање течних гасова угљоводоника у изотермним резервоарима се не разликује од сагоревања нафтних деривата. Брзина сагоревања у овом случају може се израчунати формулом (13) или експериментално одредити. Посебност сагоревања течних гасова у изотермним условима је да је температура целокупне масе течности у резервоару једнака тачки кључања при атмосферском притиску. За водоник, метан, етан, пропан и бутан ове температуре су - 252, - 161, - 88, - 42 и 0 5 Ц.
| Дијаграм уградње генератора ГВПС-2000 на резервоар. |
Истраживање и пракса гашења пожара показали су да за заустављање сагоревања нафтног производа пена мора у потпуности да покрије целу његову површину слојем одређене дебљине. Све пене са малом стопом ширења су неефикасне у гашењу пожара нафтних деривата у резервоарима на нижем нивоу поплаве. Пена која падне са велике висине (6 - 8 м) на површину горива, умочи се и омота филмом горива, сагорева или брзо пропада. У запаљени резервоар са зглобним млазницама може се бацити само пена са мноштвом од 70 - 150.
| Ватра пуца. |
