Состав воздуха

Название газа	Химический элемент	Содержание в воздухе
Азот	N2	78 %
Кислород	O2	21 %
Аргон	Ar	1 %
Углекислый газ	CO2	0.03 %
Гелий	He	менее 0,001 %
Водород	H2	менее 0,001 %
Неон	Ne	менее 0,001 %
Метан	CH4	менее 0,001 %
Криптон	Kr	менее 0,001 %
Ксенон	Xe	менее 0,001 %

Предполагается, что содержащийся в топливе кислород полностью затрачивается на горении. На практике при сжигании топлива подводится не чистый кислород, а воздух, в котором содержится лишь 23,2 процента кислорода по массе. В этом случае теоретически необходимое для полного сгорания 1кг топлива количество воздуха (кг) может быть определено по выражению:

  _.= ,   

где  – массовые доли этих элементов в самом топливе, 0,232 – массовая доля О2 в воздухе.

Расчет той же величины, м3/кг:

  .= , 

где 1,239 – плотность воздуха, кг/м3.

для бензина gC = 0,85 кг, gH = 0,45 кг, gO = 0 кг;

для дизельного топлива gC = 0,86 кг, gH = 0,13 кг, gO = 0,01 кг); = 1,29 кг/м3 — плотность воздуха.

Элементарный состав газообразных топлив выражается в объемных единицах (м3, моль)

∑СnНmОr+N2=1

Сn,Нm,Оr – объемные доли каждого газа, входящего в 1 м3 или в 1 моль газообразного топлива. Объемная доля N_2.

Теоретически необходимое количество воздуха (м³) для сжигания газообразного топлива можно определить по известному объемному составу газа при объ­емном содержании кислорода в воздухе, равном 21%:

Для газообразного топлива расчет теоретического количества воздуха , м3/м3, осуществляется по формуле:

  = ,

 где ) – состав газообразного топлива по объему в процентах; 21 – количество кислорода в воздухе по объему в процентах при нормальных условиях (0 оС, 760 мм рт. ст.).     

Lтв = [0,5(СО+Н₂)+(n+m/4)СnНm-O₂]/21

где n - число атомов углерода; m - число атомов водорода.

Стехиометрическое количество воздуха (кг воздуха/кг топлива)

у метанола – 6,5;

у этанола – 9,0.

Теоретическое количество воздуха для сгорания метана CH4 9,52 м3/м3

Теоретическое количество воздуха для сгорания пропана C3H8 23,8 м3/м3

Теоретическое количество воздуха для сгорания бутана C4H10 30,94 м3/м3

Теоретическое количество воздуха для сгорания водорода Н2 2,38 м3/м3

Теоретическое количество воздуха для сгорания смеси (пропан+бутан) 25 м3/м3

Теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг дизельного топлива - 14,3 кг (0,495 кмоль/кг) (gC = 0,87 кг, gH = 0,126 кг, gO = 0,004 кг)

Теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг бензина - 14,7 кг (gC = 0,855 кг, gH = 0,145 кг, gO = 0 кг)

Показатель	Бензин	Сжиженный нефтяной газ	Сжиженный природный газ
Октановое число	76...98	102...112	110...125
Теплота сгорания, низшая, кДж/кг	44000	46000	48500
Стехиометрическое отношение, кг воздуха/кг топлива	15	16	17

В связи с тем, что в воздухе около 21 % кислорода, то для сжигания 1 м3 метана необходимо 10 м3 воздуха, пропана — 24 м3, бутана — 31 м3.