Теор.Основы сжигания газа

Реакции горения. Горение- быстрая реакция соед-я горючих эл-тов топлива с окислителем, сопровождающаяся большим кол-вом теплоты и резким повышением t-ры. В кач-ве окислителя используется кислород, сод-ся в воздухе. Р-ии описываются стехиометрическими соотношениями. НА практике сжигание углеводородных газов сжигается на воздухе, поэтому при расчёте необходимого кол-ва воздуха нужно учитывать соотношение между кислородом и азотом. Кислоорда в воздухе 21%, азота 78,1%.

Кинетика р-ии горения.

Под ск-тью хим.р-ии понимают ск-ть изменения концентрации реагмрующих в-в. В общем случае мгновенную ск-ть р-ии можно записать: w==+-(dc)/(dтау). На основании з-на действующих масс: w= -(dc)/(dтау)=k*C1*C2, где k-константа ск-ти р-ии, С1 и С2- концентрации реагирующих в-в.

Пусть к месту сгорания поступает заранее подготовленная гвс, в этом случае k может быть выражен ч/з ур-е Аррениуса: k=ko*e^(-E/RT) , где Е- энергия активации, ko- к-т, к.хар-ет физически благоприятное столкновение и в пределе может быть равен 1.

Энергия Активации(Е)- это энергия, к.необходима для разрыва или для значит.ослабления внутримолекулярных связей, а также для создания активных центров.

В процессе тепл.движ-я молекулы сталкиваются между собой, и если бы каждое столкновения приводило к р-ии, то любая хим.р-ия проходила бы мгновенно. Опыт показывает, что р-ии протекают с конечными ск-тями, значит не всякое столкновеня между разнородными молекулами приводит к р-ии. Необходимо, чтобы к моменту столкновения эти молекулы обладали энергией, достаточной для разрушения внутримолекулярных связей, т.е.молекулы должны быть активными. Минимальная энергия, к.необходима для разрыва связей –энергия активации.

Оказывается, что хим.р-ия горения осуществляется по цепочечно-радиальному хар-ру.

Практика показвает, что число благоприятных столкновени й много больше числа неблагоприятных=> что р-ия горения пр-ит лавинообразно или ск-ть хим.р-ии опр-ся радиально-цепным методом и увеличивается за счёт выделения теплоты и повышением t-ры процесса. При замедлении р-ии могут появиться стабилизированные промежуточные продукты горения: угарный газ, азот, NO2, NO3, бензопилен, синильные к-ты.

Теплота сгорания газообразного топлива.

Теплота сгорания- это кол-во теплоты, к.выделяется при плоном сгорании ед.объёма или ед.массы топлива. Различают высшую и нисшую теплоту сгорания топлива. Высшая теплота сгорания включает теплоту, к.может быть получена при конденсации водяных паров. Для сложного газа теплоту сгорания опр-ют по ф-ле: Qсл.н=0,01(Q1r1+Q2r2+…+Qn*rn), где r- процентное соед-е простого газа к сложному.

t-ра горения:

1)жаропроизводительность;

2)калориметрическая t-ра;

3)теоретическая t-ра;

4)действительная t-ра.

Температура горения- это t-ра, образованная в рез-те горения продуктов сгорания.

1.Жаропроизводительность- это max t-ра, развивающаяся при полном сгорании топлива с теор.необходимым кол-вом воздуха, при отсутствии теплообмена с внешней средой. tж=Qн/сумму(V*Cp)

2.Калориметрическая t-ра- это max t-ра, развивающаяся при полном сгорании топлива при действительном значении к-та избытка воздуха.-//-//-.

3.Теоретическая t-ра- это t-ра, до к.бы нагрелись продукты горения, если на их нагрев затрачивается всё тепло за потерь от хим.неполноты сгорания топлива и диссоциации газов.

4.Действительная t-ра- опр-ся на основании тепл.расчёта теплогенерирующего оборудования. tд=tт*КПД.

Для нагревательного оборудования с хорошей теплоизоляцией от 0,55-0,85; удовлетворит.теплоизоляцией от 0,65-0,75; для экранированных топок 0,5-0,65.

t-ра воспламенения-это min t-ра, до к.должна быть нагрета гвс, чтобы начался самопроизвольный процесс горения, не требующий больше подвода теплоты.

Подогрев ГВС осуществляется медленно для обеспечения равномерного нагрева смеси. Восгорание смеси как правило вопровождается взрывом. t-ра, определённая при этом, и будет t-рой самовоспламенения. На t-ру воспламенения оказывают влияние:

1)способ опр-я,т.к.сущ-ет множество способов;

2)мат-л сосуда;

3)размер сосуда; для сосудов меньших d t-ра воспламенения выше.;

4)ск-ть нагрева.

Т.о.t-ра воспламенения, полученная экспериментальным путём, различна. В практике используют обычно min знач-я.