§2.4. Расход воздуха при горении

Важной характеристикой процесса горения различных веществ является расход воздуха, обеспечивающий горение.

Минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания единицы массы (кг) или объема (м³) горючего вещества, называется теоретически необходимым и обозначается . Величину находят по уравнению реакции горения.

Пусть на m кмоль горючего вещества приходится n кмоль кослорода и кмоль азота. Обозначив массу (в кг) горючего вещества, численно равную молекулярной массе через М, составляют пропорцию:

-

-

где 22,4 – объём 1 кмоль газов (при и 101,3кПа)

Теоретически необходимый объём воздуха для сгорания 1 кг вещества равен (из пропорции)

(2.14)

Если объем воздуха необходимо привести к иным условиям, пользуются соотношением

, (2.15)

где Т – заданная температура, К;

Р – заданное давление, кПа.

Теоретически необходимый объем воздуха для сгорания 1 м³ горючих газов находится по соотношению

(2.16)

Пример. Определить расход воздуха при сгорании 1кг клетчатки, , являющейся основой древесины, при температуре воздуха и давлении 100кПа.

Решение. 1. Составляем уравнение реакции горения клетчатки, принимая в (1.34) значения индексов а=6, b=10, с=5, d=0

На горение 1 кмоль клетчатки требуется кмоль воздуха.

2 Необходимый объем воздуха для сгорания 1 кг клетчатки при нормальных условиях определяется по соотношению (2.14)

3. Расход воздуха при заданных условиях горения определяется по соотношению (2.15)

.

В практике пожарного дела элементный состав горючего вещества часто задают в весовых (массовых) процентах. Пусть в состав горючего вещества входят C, H, O, S, зола (А), влага (W). Расход воздуха при горении такого вещества можно определить следующим образом. Составляют уравнения реакций горения углерода, водорода и серы и находят массовые соотношения реагирующих веществ [6]:

Если для сгорания 12 кг углерода требуется 32 кг кислорода, то для сгорания 0,01 кг углерода, то есть 1% (от массы 1 кг углерода) потребуется кислорода кг, для водорода соответственно потребуется кг и для серы кг кислорода.

Для сгорания 1 кг горючего вещества потребуется кислорода

, кг,

где , , , - содержание углерода, водорода, серы и кислорода в горючем веществе, % (масс.).

Массу воздуха , кг, необходимую для сжигания 1 кг вещества, можно найти по соотношению

(2.17)

Расход воздуха , где , находится по соотношению

(2.18)

Пример. Определить расход воздуха при сгорании 1 кг торфа, в состав которого входят углерод (40%), водород (4%), кислород (13%), азот (20%), влага (13%), зола (10%).

Решение. 1. Азот, зола и влага горючего при определении расхода воздуха не учитываются, так как они не принимают участия в реакции горения.

2. Расход воздуха при сгорании 1 кг торфа вычисляем по соотношению (2.18)

.

Расход воздуха для полного сгорания некоторых широко известных веществ приведён в табл. 9.

Таблица 9

Расход воздуха при полном сгорании 1 кг горючего вещества при нормальных условиях

Горючее вещество		Горючее вещество
Ацетон Ацетилен Бутан Бензин Водород Древесина (W=7%)	7,35 11,93 30,94 11,1 2,38 4,18	Керосин Метан Нефть Оксид углерода Пропан Природный газ	10,8 9,52 10,8 2,38 23,8 5,0