2.5. Расчёт объёма и состава компонентов продуктов горения индивидуальных химических соединений, находящихся в газообразном агрегатном состоянии

Общий объём продуктов горения определяют по формуле:

V_ПГ = V_ГГn_ПГ, м³ (2.5.1)

Объём компонентов продуктов горения находят по формулам:

V_г.г , м³; (2.5.2a)

= n_SO2 V_ГГ (2.5.2б)

= V_ГГ (2.5.2в)

= hal V_ГГ (2.5.2г)

= V_ГГ (2.5.2д)

= V_ГГ (2.5.2е)

V_ГГ (2.5.2ж)

V_г.г , м³; (2.5.2з)

Для расчёта процентного состава компонентов продуктов горения используют формулы (2.4.6) и (2.4.7).

2.6. Расчёт объёма воздуха для горения веществ сложного состава, находящихся в твёрдом и жидком агрегатном состоянии

При горении сложных веществ переменного состава кислород воздуха расходуется на окисление горючих элементов (С, Н, S, Р), входящих в данное вещество. Общий объем воздуха складывается по формуле (2.6.1) из объемов, необходимых для соответствующих реакций окисления (2.6.2.):

V_В = V_В(С) + V_В(H) + V_В(S) + V_В(Р) - V_В(O) (2.6.1)

С + О₂ = СО₂ Н + 0,25 О₂ = 0,5Н₂О S + O₂ = SO₂ (2.6.2)

_(C) = 1 _(Н) = 0,25 _(S) = 1

Величина V_B для горения индивидуальных веществ рассчитывается по формуле (2.2.1). Следовательно, для процессов (2.6.2) можно записать формулы:

V_В(С) = (2.6.3а)

V_В(H) = (2.6.3б)

V_В(S)= (2.6.3в)

Кислород, входящий в состав веществ, уже израсходован на окисление элементов. Поэтому количество воздуха, которое содержит имеющееся количество кислорода, надо вычесть из требуемого объема воздуха. Объем воздуха, в котором содержится 1 кг кислорода рассчитывается по формуле (2.6.4)

V_В(O) = (2.6.4)

Подставляя V_В(С), V_В(Н), V_В(S) и V_В(O) в формулу (2.6.1), получим выражение (2.6.5) для расчета объёма воздуха, необходимого для сгорания заданной массы вещества при данных условиях:

V_В = , м³ (2.6.5)

Объём воздуха при нормальных условиях (V_t = 22,4 м³/кмоль), необходимый для сгорания заданной массы вещества, определяется по формуле:

V_В = 0,267 , м³ (2.6.6)

2.7. Расчёт объёма воздуха, необходимого для сгорания смеси газов

Запишем уравнения реакций горения распространенных горючих газов.

СО + 0,5(О₂ + 3,76 N₂) = СО₂ + 0,5∙3,76 N₂ (2.7.1а)

Н₂S + 1,5 (О₂ + 3,76 N₂) = SO₂ + H₂O +1,5∙3,76 N₂ (2.7.1б)

СН₄ + 2 (О₂ + 3,76 N₂) = СО₂ + 2 Н₂О + 2∙3,76 N₂ (2.7.1в)

Н₂ + 0,5 (О₂ + 3,76 N₂) = Н₂О + 0,5 ∙ 3,76 N₂ (2.7.1г)

Видно, что для полного сгорания 1 м³ метана требуется 2 м³ воздуха, для 1 м³ водорода – 0,5 м³ воздуха и т.д. Следовательно для сгорания 0,01 м³ метана или 1 об. % потребуется 0,02 м³ воздуха и т.д.

Известно (см. раздел 2.3), что объем воздуха, необходимого для сгорания, можно найти по уравнению V_в = 4,76    α ∙V_ГГ. Учитывая, что объем компонента газовой смеси рассчитывается по формуле (2.7.2), можно записать выражения для определения объема воздуха для полного сгорания каждого компонента смеси:

V_ГГ = V_ГСМ _i (2.7.2)

= (2.7.3а)

= (2.7.3б)

= (2.7.3в)

= (2.7.3г)

Объем воздуха, который содержит имеющееся в смеси газов количество кислорода, надо вычесть из требуемого объема воздуха. Объем воздуха, в котором содержится 1 м³ кислорода рассчитывается по формуле:

V_В(O) = (2.7.4)

Общий объем воздуха складывается из объемов, необходимых для соответствующих реакций горения:

V_В = (2.7.5)

В результате получаем формулу для расчета объёма воздуха, необходимого для полного сгорания смеси газов:

, м³, (2.7.6)

где: _i- стехиометрический коэффициент перед кислородом i-ого горючего компонента смеси;

- концентрация i-ого горючего компонента смеси, %(об.);

- концентрация кислорода в газовой смеси, % (об.);

V_ГСМ - заданный объём газовой смеси, м³.