Température de combustion du kérosène dans l'air

Stabilité chimique

Compte tenu des propriétés chimiques de l'essence, il est nécessaire de se concentrer sur la durée pendant laquelle la composition des hydrocarbures restera inchangée, car avec un stockage prolongé, les composants plus légers disparaissent et les performances sont considérablement réduites.
En particulier, le problème est aigu si un carburant de qualité supérieure (AI 95) a été obtenu à partir d'essence avec un indice d'octane minimum en ajoutant du propane ou du méthane à sa composition. Leurs propriétés anti-cliquetis sont supérieures à celles de l'isooctane, mais elles se dissipent également instantanément.

Selon GOST, la composition chimique du carburant de toute marque doit être inchangée pendant 5 ans, sous réserve des règles de stockage. Mais en fait, souvent même le carburant nouvellement acheté a déjà un indice d'octane inférieur à celui spécifié.

Les vendeurs peu scrupuleux sont à blâmer pour cela, qui ajoutent du gaz liquéfié dans des conteneurs contenant du carburant, dont la durée de stockage a expiré et dont le contenu ne répond pas aux exigences de GOST. Habituellement, différentes quantités de gaz sont ajoutées au même carburant pour obtenir un indice d'octane de 92 ou 95. La confirmation de ces astuces est l'odeur piquante de gaz à la station de remplissage.

Méthodes de détermination du point d'éclair

Il existe une méthode de creuset ouvert et fermé (récipient pour produits pétroliers). Les températures obtenues diffèrent en raison de la quantité de vapeurs accumulées.

La méthode du creuset ouvert comprend:

1. Nettoyer l'essence de l'humidité à l'aide de chlorure de sodium.
2. Remplir le creuset à un certain niveau.
3. Chauffer le récipient à une température de 10 degrés en dessous du résultat attendu.
4. Allumage d'un brûleur à gaz au-dessus de la surface.
5. Au moment de l'allumage, le point d'éclair est enregistré.

La méthode à creuset fermé diffère en ce que l'essence dans le récipient est constamment mélangée. Lorsque le couvercle est ouvert, le feu est allumé automatiquement.

L'appareil de point d'éclair se compose des composants suivants:

• chauffage électrique (puissance de 600 watts);
• capacité de 70 millilitres;
• agitateur en cuivre;
• allumeur électrique ou à gaz;
• thermomètre.

En fonction des résultats, les substances inflammables sont classées:

• particulièrement dangereux (à un point d'éclair inférieur à -200 ° C);
• dangereux (de -200C à + 230C);
• dangereux à des températures élevées (de 230 ° C à 610 ° C).

Vitesse - Combustion - Carburant

Quel est le coût réel d'un litre d'essence
Le taux de combustion du carburant augmente considérablement si le mélange combustible est en mouvement vortex (turbulent) intense. En conséquence, l'intensité du transfert de chaleur turbulent peut être beaucoup plus élevée que celle de la diffusion moléculaire.

La vitesse de combustion du carburant dépend d'un certain nombre de raisons évoquées plus loin dans ce chapitre et, en particulier, de la qualité du mélange du carburant avec l'air. Le taux de combustion du carburant est déterminé par la quantité de carburant brûlé par unité de temps.

Le taux de combustion du carburant et, par conséquent, le taux de dégagement de chaleur sont déterminés par la taille de la surface de combustion. La poussière de charbon avec une granulométrie maximale de 300 à 500 microns a une surface de combustion des dizaines de milliers de fois plus grande que le combustible grossier pour grille à chaîne triée.

Le taux de combustion du carburant dépend de la température et de la pression dans la chambre de combustion, augmentant avec leur augmentation. Par conséquent, après l'allumage, la vitesse de combustion augmente et devient très élevée à l'extrémité de la chambre de combustion.

La vitesse de combustion du carburant est également influencée par la vitesse du moteur. Avec une augmentation du nombre de tours, la durée de la phase est réduite.

La turbulence du flux de gaz augmente fortement la vitesse de combustion du carburant en raison d'une augmentation de la surface de combustion et de la vitesse de propagation du front de flamme avec une augmentation de la vitesse de transfert de chaleur.

Lors d'un fonctionnement avec un mélange pauvre, la vitesse de combustion du carburant est ralentie. Par conséquent, la quantité de chaleur dégagée par les gaz vers les pièces augmente et le moteur surchauffe. Les signes d'un mélange trop pauvre sont des éclairs dans le carburateur et le collecteur d'admission.

La turbulence du flux de gaz augmente fortement la vitesse de combustion du carburant en raison de l'augmentation de la surface de combustion et de la vitesse de propagation du front de flamme en augmentant la vitesse de transfert de chaleur.

Les alcanes normaux ont l'indice de cétane maximal, qui caractérise le taux de combustion du carburant dans un moteur.

La composition du mélange de travail affecte grandement le taux de combustion du carburant dans le moteur. Ces conditions ont lieu au coeff.

L'influence de la qualité du développement du processus de combustion est déterminée par le taux de combustion du carburant dans la phase principale. Lorsqu'une grande quantité de combustible est brûlée dans cette phase, les valeurs de pz et Tz augmentent, la proportion de combustible de post-combustion diminue pendant le processus d'expansion et l'indice de polytrope nz devient plus grand. Cette évolution du procédé est la plus favorable, car la meilleure utilisation de la chaleur est obtenue.

Dans le processus de fonctionnement du moteur, la valeur du taux de combustion du carburant est très importante. Le taux de combustion est compris comme la quantité (masse) de combustible réagissant (brûlant) par unité de temps.

Un certain nombre de phénomènes généraux indiquent que le taux de combustion du carburant dans les moteurs est tout à fait naturel et non aléatoire. Ceci est indiqué par la reproductibilité de cycles plus ou moins sans ambiguïté dans le cylindre du moteur, qui, en fait, détermine le fonctionnement stable des moteurs. Dans les mêmes moteurs, le caractère prolongé de la combustion est toujours observé avec des mélanges pauvres. Un travail acharné du moteur, qui se produit à un taux élevé de réactions de combustion, est généralement observé dans les moteurs diesel sans compresseur et un travail doux - dans les moteurs allumés par une étincelle électrique. Cela indique que la formation de mélange et l'allumage fondamentalement différents provoquent un changement régulier de la vitesse de combustion. Avec une augmentation du régime moteur, la durée de la combustion diminue dans le temps et l'angle de rotation du vilebrequin augmente. Les courbes cinétiques de l'évolution de la combustion dans les moteurs sont de nature similaire aux courbes cinétiques d'un certain nombre de réactions chimiques qui ne sont pas directement liées aux moteurs et se produisent dans des conditions différentes.

Les expériences indiquent la dépendance de l'intensité du transfert de chaleur rayonnante sur le taux de combustion du carburant. Avec une combustion rapide à la racine de la torche, des températures plus élevées se développent et le transfert de chaleur s'intensifie. L'inhomogénéité du champ de température, ainsi que les différentes concentrations de particules émettrices, conduisent à une inhomogénéité du degré de noirceur de la flamme. Tout ce qui précède crée de grandes difficultés pour la détermination analytique de la température du radiateur et du degré d'émissivité du four.

Avec une flamme laminaire (voir la section 3 pour plus de détails), le taux de combustion du carburant est constant et Q 0; le processus de combustion est silencieux. Cependant, si la zone de combustion est turbulente, et c'est le cas considéré, alors même si la consommation de carburant est constante en moyenne, la vitesse de combustion locale change dans le temps et pour un élément de petit volume Q.Q. La turbulence perturbe continuellement la flamme; à tout moment, la combustion est limitée par cette flamme ou une série de flammes occupant une position aléatoire dans la zone de combustion.

Carburant gazeux

Le carburant gazeux est un mélange de divers gaz: méthane, éthylène et autres hydrocarbures, monoxyde de carbone, dioxyde de carbone ou dioxyde de carbone, azote, hydrogène, sulfure d'hydrogène, oxygène et autres gaz, ainsi que vapeur d'eau.

Le méthane (CH4) est le principal constituant de nombreux gaz naturels. Sa teneur en gaz naturels atteint 93 ... 98%. La combustion de 1 m3 de méthane dégage ~ 35 800 kJ de chaleur.

Les carburants gazeux peuvent également contenir de petites quantités d'éthylène (C2H4). La combustion de 1 m3 d'éthylène donne ~ 59 000 kJ de chaleur.

Outre le méthane et l'éthylène, les carburants gazeux contiennent également des composés hydrocarbonés, comme le propane (C3H8), le butane (C4H10), etc. La combustion de ces hydrocarbures produit plus de chaleur que la combustion de l'éthylène, mais leur quantité est insignifiante dans les gaz combustibles .

L'hydrogène (H2) est 14,5 fois plus léger que l'air. La combustion de 1 m3 d'hydrogène dégage ~ 10 800 kJ de chaleur. De nombreux gaz combustibles, autres que le gaz de four à coke, contiennent des quantités relativement faibles d'hydrogène. Dans le gaz de four à coke, sa teneur peut atteindre 50 ... 60%.

Le monoxyde de carbone (CO) est le principal composant combustible du gaz de haut fourneau. La combustion de 1 m3 de ce gaz produit ~ 12 770 kJ de chaleur. Ce gaz est incolore, inodore et hautement toxique.

Le sulfure d'hydrogène (H2S) est un gaz lourd à l'odeur désagréable et hautement toxique. En présence de sulfure d'hydrogène dans le gaz, la corrosion des parties métalliques du four et du gazoduc augmente. L'effet nocif du sulfure d'hydrogène est renforcé par la présence d'oxygène et d'humidité dans le gaz. La combustion de 1 m3 de sulfure d'hydrogène dégage ~ 23 400 kJ de chaleur.

Le reste des gaz: CO2, N2, O2 et vapeur d'eau sont des composants du ballast, car avec une augmentation de la teneur de ces gaz dans le carburant, la teneur en ses composants combustibles diminue. Leur présence entraîne une diminution de la température de combustion du carburant. Une teneur en oxygène libre> 0,5% dans les carburants gazeux est considérée comme dangereuse pour des raisons de sécurité.

Ébullition - essence

Indice d'octane Composition de l'essence

L'essence commence à bouillir à une température relativement basse et se déroule de manière très intensive.

La fin du point d'ébullition de l'essence n'est pas spécifiée.

Le début d'ébullition de l'essence est inférieur à 40 C, la fin est de 180 C, la température de début de cristallisation n'est pas supérieure à 60 C. L'acidité de l'essence ne dépasse pas 1 mg / 100 ml.

Le point d'ébullition final de l'essence selon GOST est de 185 C, et le point réel est de 180 C.

Le point d'ébullition final de l'essence est la température à laquelle une portion standard (100 ml) de l'essence d'essai est complètement distillée (évaporée) du flacon en verre dans lequel elle se trouvait dans le réfrigérateur-récepteur.

Le point d'ébullition final de l'essence ne doit pas dépasser 200-225 C.Pour les essences d'aviation, le point d'ébullition final est beaucoup plus bas, atteignant dans certains cas jusqu'à 120 C.

MPa, le point d'ébullition de l'essence est de 338 K, sa masse molaire moyenne est de 120 kg / kmol et la chaleur de vaporisation est de 252 kJ / kg.

Le point d'ébullition initial de l'essence, par exemple 40 pour l'essence d'aviation, indique la présence de fractions légères à bas point d'ébullition, mais n'indique pas leur teneur. Le point d'ébullition de la première fraction de 10%, ou température de départ, caractérise les propriétés de départ de l'essence, sa volatilité, ainsi que la tendance à former des écluses à gaz dans le système d'alimentation en essence. Plus le point d'ébullition de la fraction de 10% est bas, plus il est facile de démarrer le moteur, mais aussi plus la possibilité de formation de bouchons de gaz est grande, ce qui peut provoquer des interruptions de l'alimentation en carburant et même arrêter le moteur. Un point d'ébullition trop élevé de la fraction de départ rend difficile le démarrage du moteur à des températures ambiantes basses, ce qui entraîne des pertes d'essence.

Une diminution de la fin du point d'ébullition des essences de reformage entraîne une détérioration de leur résistance à la détonation. Des recherches et des calculs économiques sont nécessaires pour résoudre ce problème.Il convient de noter que dans la pratique étrangère d'un certain nombre de pays, des essences à moteur avec un point d'ébullition de 215 à 220 C sont actuellement produites et utilisées.

Une diminution de la fin du point d'ébullition des essences de reformage entraîne une détérioration de leur résistance à la détonation. Des recherches et des calculs économiques sont nécessaires pour résoudre ce problème. Il convient de noter que dans la pratique étrangère d'un certain nombre de pays, des essences à moteur avec un point d'ébullition de 215 à 220 C sont actuellement produites et utilisées.

Si le point d'ébullition final de l'essence est élevé, les fractions lourdes qu'il contient peuvent ne pas s'évaporer et, par conséquent, ne pas brûler dans le moteur, ce qui entraînera une augmentation de la consommation de carburant.

L'abaissement du point d'ébullition final des essences ordinaires entraîne une augmentation de leur résistance à la détonation. Les essences ordinaires à faible indice d'octane ont des indices d'octane de 75 et 68, respectivement, et sont utilisées comme composants d'essences à moteur.

Combustion - essence

Structure et principe de fonctionnement Système d'injection directe d'essence Bosch Motronic MED 7

La combustion d'essence, de kérosène et d'autres hydrocarbures liquides se produit en phase gazeuse. La combustion ne peut se produire que lorsque la concentration de vapeur de carburant dans l'air se situe dans certaines limites, individuelles pour chaque substance. Si une petite quantité de vapeurs de carburant est contenue dans l'air IB, la combustion ne se produira pas, ainsi que dans le cas où il y a trop de vapeurs de carburant et pas assez d'oxygène.

Lorsque l'essence brûle, comme on le sait, il se forme une couche homothermique dont l'épaisseur augmente avec le temps.

Lorsque l'essence brûle, de l'eau et du dioxyde de carbone se forment. Cela peut-il servir de confirmation suffisante que l'essence n'est pas un élément?

Lorsque l'essence, le kérosène et d'autres liquides sont brûlés dans des réservoirs, l'écrasement du flux de gaz en volumes séparés et la combustion de chacun d'eux séparément sont particulièrement clairement visibles.

Lorsque l'essence et l'huile sont brûlées dans des réservoirs de grand diamètre, le caractère du chauffage diffère considérablement de celui décrit ci-dessus. Lorsqu'elles brûlent, une couche chauffée apparaît, dont l'épaisseur augmente naturellement avec le temps et la température est la même que la température à la surface du liquide. En dessous, la température du liquide baisse rapidement et devient presque la même que la température initiale. La nature des courbes montre que lors de la combustion, l'essence se décompose en deux couches - une supérieure et une inférieure.

Par exemple, brûler de l'essence dans l'air s'appelle un processus chimique. Dans ce cas, de l'énergie est libérée, égale à environ 1300 kcal pour 1 mole d'essence.

L'analyse des produits de combustion des essences et des huiles devient extrêmement importante, car la connaissance de la composition individuelle de ces produits est nécessaire pour l'étude des processus de combustion dans le moteur et pour l'étude de la pollution de l'air.

Ainsi, lorsque l'essence est brûlée dans de larges réservoirs, jusqu'à 40% de la chaleur dégagée par la combustion est consommée pour le rayonnement.

Table 76 montre la vitesse de combustion de l'essence avec des additifs tétranitrométhane.

Des expériences ont établi que la vitesse de combustion de l'essence à partir de la surface du réservoir est significativement affectée par son diamètre.

Avec l'aide du GPS-600, les pompiers ont réussi à éliminer la combustion de l'essence qui s'est répandue le long de la voie ferrée, assurant le déplacement des opérateurs de coffre vers l'endroit où les réservoirs étaient couplés.Après les avoir déconnectés, avec un morceau de fil de contact, ils ont attaché 2 réservoirs d'essence au camion de pompiers et les ont sortis de la zone d'incendie.

Une augmentation particulièrement importante de la vitesse de réchauffement du vent a été remarquée lors de la combustion d'essence. Lorsque l'essence brûlait dans un réservoir de 2 64 m à une vitesse du vent de 1 3 m / s, la vitesse de chauffage était de 9 63 mm / min, et à une vitesse de vent de 10 m / s, la vitesse de chauffage augmentait à 17 1 mm / min.

Point d'éclair et autres paramètres

La combustion du charbon est une réaction chimique d'oxydation du carbone qui se produit à une température initiale élevée avec un dégagement de chaleur intense. Maintenant, c'est plus simple: le charbon ne peut pas s'enflammer comme le papier; un préchauffage à 370-700 ° C est nécessaire pour l'allumage, selon la marque du carburant.

Moment clé. L'efficacité de la combustion du charbon dans un four ou une chaudière à combustible solide domestique ne se caractérise pas par la température maximale, mais par l'intégralité de la combustion. Chaque molécule de carbone se combine avec deux particules d'oxygène dans l'air pour former du dioxyde de carbone CO2. Le processus se reflète dans la formule chimique.

Si vous limitez la quantité d'oxygène entrant (couvrez le ventilateur, mettez la chaudière TT en mode de combustion lente), au lieu de CO2, du monoxyde de carbone CO est formé et émis dans la cheminée, l'efficacité de la combustion diminuera considérablement. Pour atteindre un rendement élevé, il est nécessaire de fournir des conditions favorables:

1. Les charbons bruns s'enflamment à une température de +370 ° C, pierre - 470 ° C, anthracite - 700 degrés. Un préchauffage de l'unité de chauffage avec du bois (briquettes de sciure de bois) est nécessaire.
2. L'air est fourni à la chambre de combustion en excès, le facteur de sécurité est de 1,3 à 1,5.
3. La combustion est soutenue par la température élevée d'un lit de charbon chaud posé sur la grille. Il est important d'assurer le passage de l'oxygène sur toute l'épaisseur du combustible, car l'air se déplace à travers le cendrier en raison du tirage naturel de la cheminée.

Commenter. Les seules exceptions sont les poêles artisanaux de type Bubafonya et les chaudières cylindriques pour la combustion supérieure, où l'air est introduit dans la chambre de combustion de haut en bas.

La température de combustion théorique et le transfert de chaleur spécifique de divers combustibles sont indiqués dans le tableau comparatif. Il est à noter que, dans des conditions idéales, tout carburant dégagera un maximum de chaleur lorsqu'il interagit avec le volume d'air requis.

Dans la pratique, il n'est pas réaliste de créer de telles conditions, de sorte que l'air est fourni avec un certain excès. La température de combustion réelle du charbon brun dans une chaudière TT conventionnelle est comprise entre 700 et 800 ° C, la pierre et l'anthracite - 800 ... 1100 degrés.

Si vous en faites trop avec la quantité d'oxygène, l'énergie commencera à être dépensée pour chauffer l'air et s'envolera simplement dans le tuyau, l'efficacité du four diminuera sensiblement. De plus, la température du feu peut atteindre 1500 ° C. Le processus ressemble à un feu ordinaire - la flamme est grande, il y a peu de chaleur. Un exemple de combustion efficace du charbon avec un brûleur autoclave sur une chaudière automatique est présenté dans la vidéo:

Température - combustion - carburant

L'intensité de l'irradiation du travailleur dépend de la température de combustion du combustible dans le four, de la taille du trou de chargement, de l'épaisseur des parois du four au niveau du trou de chargement et, enfin, de la distance à laquelle le travailleur se trouve par rapport au chargement. trou.

La température pratiquement réalisable 1L est la température de combustion du carburant en conditions réelles. Lors de la détermination de sa valeur, les pertes de chaleur dans l'environnement, la durée du processus de combustion, la méthode de combustion et d'autres facteurs sont pris en compte.

L'excès d'air affecte considérablement la température de combustion du carburant.Ainsi, par exemple, la température réelle de combustion du gaz naturel avec un excès d'air de 10% est de 1868 C, avec un excès de 20% de 1749 C et avec un excès d'air de 100%, elle diminue à 1167 C. Par contre , le préchauffage de l'air, allant à la combustion du carburant, augmente la température de sa combustion. Ainsi, lors de la combustion de gaz naturel (1Max 2003 C) avec de l'air chauffé à 200 C, la température de combustion monte à 2128 C, et lorsque l'air est chauffé à 400 C - jusqu'à 2257 C.

Lors du chauffage de l'air et du combustible gazeux, la température de combustion du combustible augmente et, par conséquent, la température de l'espace de travail du four augmente également. Dans de nombreux cas, il est impossible d'atteindre les températures requises pour un processus technologique donné sans un chauffage élevé de l'air et du carburant gazeux. Par exemple, la fusion de l'acier dans des fours à sole ouverte, pour laquelle la température de la torche (flux de gaz brûlés) dans l'espace de fusion devrait être de 1800-2000 C, serait impossible sans chauffer l'air et le gaz à 1000-1200 C.Lorsque chauffant des fours industriels à combustible local faible en calories (bois de chauffage humide, tourbe, lignite), leur travail sans chauffer l'air est souvent même impossible.

On peut voir à partir de cette formule que la température de combustion du carburant peut être augmentée en augmentant son numérateur et en diminuant le dénominateur. La dépendance de la température de combustion de divers gaz sur le rapport d'air en excès est illustrée à la Fig.

L'excès d'air affecte également fortement la température de combustion du carburant. Ainsi, la puissance calorifique du gaz naturel avec un excès d'air de 10% - 1868 C, avec un excès d'air de 20% - 1749 C et avec un excès de 100% est égale à 1167 C.

Si la température de jonction chaude n'est limitée que par la température de combustion du combustible, l'utilisation de la récupération permet d'augmenter la température Тт en augmentant la température des produits de combustion et ainsi d'augmenter le rendement global du TEG.

L'enrichissement du souffle en oxygène conduit à une augmentation significative de la température de combustion du carburant. Comme les données graphiques de la Fig. 17, la température théorique de combustion du carburant est associée à l'enrichissement du souffle en oxygène par une dépendance, qui est pratiquement linéaire jusqu'à la teneur en oxygène du souffle de 40%. À des degrés d'enrichissement plus élevés, la dissociation des produits de combustion commence à avoir un effet significatif, à la suite de quoi les courbes de la dépendance de la température au degré d'enrichissement du souffle s'écartent des lignes droites et se rapprochent asymptotiquement des températures limites pour un le carburant. Ainsi, la dépendance considérée de la température de combustion du carburant sur le degré d'enrichissement en oxygène de l'explosion a deux régions - la région des enrichissements relativement faibles, où il y a une dépendance linéaire, et la région des enrichissements élevés (plus de 40%), où l'augmentation de température a un caractère décroissant.

Un indicateur thermotechnique important du fonctionnement du four est la température du four, qui dépend de la température de combustion du combustible et de la nature de la consommation de chaleur.

Les cendres du carburant, en fonction de la composition des impuretés minérales, à la température de combustion du carburant peuvent être fondues en morceaux de laitier. La caractéristique des cendres de combustible en fonction de la température est donnée dans le tableau. MAIS.

La valeur de tmaK dans la table. IV - З - température calorimétrique (théorique) de la combustion du carburant.

Les pertes de chaleur à travers les parois des fours vers l'extérieur (dans l'environnement) réduisent la température de combustion du combustible.

Combustion de carburant

La combustion de carburant est le processus d'oxydation des composants combustibles qui se produit à des températures élevées et s'accompagne d'un dégagement de chaleur. La nature de la combustion est déterminée par de nombreux facteurs, y compris la méthode de combustion, la conception du four, la concentration en oxygène, etc. Mais les conditions du déroulement, la durée et les résultats finaux des processus de combustion dépendent largement de la composition , les caractéristiques physiques et chimiques du carburant.

Composition du carburant

Les combustibles solides comprennent le charbon et le lignite, la tourbe, le schiste bitumineux et le bois. Ces types de carburants sont des composés organiques complexes formés principalement de cinq éléments - le carbone C, l'hydrogène H, l'oxygène O, le soufre S et l'azote N. Le carburant contient également de l'humidité et des minéraux non combustibles, qui forment des cendres après la combustion. L'humidité et les cendres sont le ballast externe du carburant, tandis que l'oxygène et l'azote sont internes.

L'élément principal de la partie combustible est le carbone, il détermine le dégagement de la plus grande quantité de chaleur. Cependant, plus la proportion de carbone dans un combustible solide est élevée, plus il est difficile de s'enflammer. Lors de la combustion, l'hydrogène dégage 4,4 fois plus de chaleur que le carbone, mais sa part dans la composition des combustibles solides est faible. L'oxygène, n'étant pas un élément générateur de chaleur et liant l'hydrogène et le carbone, réduit la chaleur de combustion, c'est donc un élément indésirable. Sa teneur est particulièrement élevée en tourbe et en bois. La quantité d'azote dans les combustibles solides est faible, mais il est capable de former des oxydes nocifs pour l'environnement et les humains. Le soufre est également une impureté nocive, il émet peu de chaleur, mais les oxydes qui en résultent conduisent à la corrosion du métal des chaudières et à la pollution de l'atmosphère.

Spécifications du combustible et leur influence sur le processus de combustion

Les caractéristiques techniques les plus importantes du combustible sont: la chaleur de combustion, le rendement en substances volatiles, les propriétés des résidus non volatils (coke), la teneur en cendres et la teneur en humidité.

Chaleur de combustion du carburant

Le pouvoir calorifique est la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète d'une unité de masse (kJ / kg) ou de volume de combustible (kJ / m3). Distinguer la chaleur de combustion supérieure et inférieure. Le plus élevé comprend la chaleur dégagée lors de la condensation des vapeurs contenues dans les produits de combustion. Lorsque le combustible est brûlé dans des fours à chaudière, les gaz d'échappement ont une température à laquelle l'humidité est à l'état de vapeur. Par conséquent, dans ce cas, une chaleur de combustion plus faible est utilisée, qui ne prend pas en compte la chaleur de condensation de la vapeur d'eau.

La composition et la valeur calorifique nette de tous les gisements de charbon connus ont été déterminées et indiquées dans les caractéristiques calculées.

Libération de matière volatile

Lorsque le combustible solide est chauffé sans accès à l'air sous l'influence d'une température élevée, de la vapeur d'eau est d'abord libérée, puis une décomposition thermique des molécules se produit avec la libération de substances gazeuses, appelées substances volatiles.

Le rejet de substances volatiles peut se produire dans la plage de température de 160 à 1100 ° C, mais en moyenne - dans la plage de température de 400 à 800 ° C. La température de début de libération des volatils, la quantité et la composition des produits gazeux dépendent de la composition chimique du carburant. Plus le carburant est chimiquement ancien, plus la libération de substances volatiles est faible et plus la température de leur début de libération est élevée.

Les matières volatiles provoquent une inflammation plus précoce des particules et ont un effet significatif sur la combustion du carburant. Les carburants jeunes - tourbe, lignite - s'enflamment facilement, brûlent rapidement et presque complètement. À l'inverse, les combustibles à faible teneur en matières volatiles, comme l'anthracite, sont plus difficiles à enflammer, brûlent beaucoup plus lentement et ne brûlent pas complètement (avec une perte de chaleur accrue).

Propriétés des résidus non volatils (coke)

La partie solide du carburant restant après la libération de volatils, constituée principalement de carbone et d'une partie minérale, est appelée coke. Le résidu de coke peut être, selon les propriétés des composés organiques inclus dans la masse combustible: aggloméré, faiblement aggloméré (détruit par exposition), pulvérulent. L'anthracite, la tourbe, le lignite donnent un résidu poudreux non volatil. La plupart des charbons bitumineux sont frittés, mais pas toujours fortement. Les résidus non volatils collants ou pulvérulents donnent des charbons bitumineux à très haut rendement en volatils (42-45%) et à très faible rendement (moins de 17%).

La structure du résidu de coke est importante lors de la combustion du charbon dans des fours à grille.Lors du torchage dans les chaudières électriques, la performance du coke n'est pas très importante.

Teneur en cendres

Le combustible solide contient la plus grande quantité d'impuretés minérales non combustibles. Ce sont principalement l'argile, les silicates, la pyrite de fer, mais l'oxyde de fer, les sulfates, les carbonates et les silicates de fer, les oxydes de divers métaux, les chlorures, les alcalis, etc. peuvent également être inclus. La plupart d'entre eux tombent pendant l'extraction sous forme de roches, entre lesquelles se trouvent des veines de charbon, mais il y a aussi des substances minérales qui sont passées dans le combustible à partir des formateurs de charbon ou en cours de conversion de sa masse d'origine.

Lorsque le combustible est brûlé, les impuretés minérales subissent une série de réactions, à la suite desquelles un résidu solide non combustible appelé cendre se forme. Le poids et la composition des cendres ne sont pas identiques au poids et à la composition des impuretés minérales du combustible.

Les propriétés des cendres jouent un rôle important dans l'organisation du fonctionnement de la chaudière et du four. Ses particules, entraînées par les produits de combustion, abrasent les surfaces chauffantes à grande vitesse, et à faible vitesse, elles se déposent sur celles-ci, ce qui conduit à une détérioration du transfert de chaleur. Les cendres emportées dans la cheminée peuvent nuire à l'environnement, pour éviter cela, l'installation de collecteurs de cendres est nécessaire.

Une propriété importante des cendres est leur fusibilité; elles distinguent les cendres réfractaires (au-dessus de 1425 ° C), à point de fusion moyen (1200-1425 ° C) et à bas point de fusion (moins de 1200 ° C). Les cendres qui ont passé le stade de la fusion et qui se sont transformées en une masse frittée ou fondue sont appelées scories. La température caractéristique de la fusibilité des cendres est d'une grande importance pour assurer le fonctionnement fiable des surfaces du four et de la chaudière; le choix correct de la température des gaz à proximité de ces surfaces éliminera les scories.

Teneur en humidité

L'humidité est un composant indésirable du carburant, elle, avec les impuretés minérales, est lestée et réduit le contenu de la partie combustible. De plus, il réduit la valeur thermique, car une énergie supplémentaire est nécessaire pour son évaporation.

L'humidité dans le carburant peut être interne ou externe. L'humidité externe est contenue dans les capillaires ou emprisonnée à la surface. Avec l'âge chimique, la quantité d'humidité capillaire diminue. Plus les morceaux de carburant sont petits, plus l'humidité de surface est grande. L'humidité interne pénètre dans la matière organique.

La teneur en humidité du carburant réduit la chaleur de combustion et conduit à une augmentation de la consommation de carburant. Dans le même temps, les volumes de produits de combustion augmentent, les pertes de chaleur avec les gaz d'échappement augmentent et le rendement de la chaudière diminue. Une humidité élevée en hiver entraîne le gel du charbon, des difficultés de broyage et une diminution de la fluidité.

Méthodes de combustion du combustible selon le type de four

Les principaux types d'appareils à combustion:

• en couches,
• chambre.

Fours à couches sont destinés à la combustion de combustibles solides grumeleux. Ils peuvent être denses et fluidisés. Lors de la combustion dans une couche dense, l'air de combustion traverse la couche sans affecter sa stabilité, c'est-à-dire que la gravité des particules en combustion dépasse la pression dynamique de l'air. Lorsqu'elles sont brûlées dans un lit fluidisé, en raison de l'augmentation de la vitesse de l'air, les particules entrent dans un état "d'ébullition". Dans ce cas, un mélange actif de l'oxydant et du carburant se produit, ce qui intensifie la combustion du carburant.

DANS fours à chambre brûler du combustible solide pulvérisé, ainsi que du liquide et du gaz. Les fours à chambre sont subdivisés en fours cycloniques et évasés. Lors de la combustion à la torche, les particules de charbon ne doivent pas dépasser 100 microns, elles brûlent dans le volume de la chambre de combustion. La combustion cyclonique permet une granulométrie plus grande; sous l'influence des forces centrifuges, elles sont projetées sur les parois du four et brûlent complètement dans un flux tourbillonnant dans une zone à haute température.

Combustion de carburant. Les principales étapes du processus

Dans le processus de combustion de combustibles solides, certaines étapes peuvent être distinguées: chauffage et évaporation de l'humidité, sublimation des volatiles et formation de résidus de coke, combustion de volatils et de coke, et formation de scories. Cette division du processus de combustion est relativement arbitraire, car bien que ces étapes se déroulent séquentiellement, elles se chevauchent partiellement. Ainsi, la sublimation des substances volatiles commence avant l'évaporation finale de toute humidité, la formation de volatils se produit simultanément avec le processus de leur combustion, tout comme le début de l'oxydation du résidu de coke précède la fin de la combustion des volatils, et le la postcombustion du coke peut également avoir lieu après la formation de laitier.

Le temps d'écoulement de chaque étape du processus de combustion est largement déterminé par les propriétés du carburant. L'étape de combustion du coke dure le plus longtemps, même pour les combustibles à haut rendement volatil. Divers facteurs de fonctionnement et caractéristiques de conception du four ont un impact significatif sur la durée des étapes du processus de combustion.

1. Préparation du carburant avant l'allumage

Le combustible entrant dans le four est chauffé, ce qui fait que, en présence d'humidité, il s'évapore et le combustible sèche. Le temps requis pour le chauffage et le séchage dépend de la quantité d'humidité et de la température à laquelle le combustible est fourni au dispositif de combustion. Pour les combustibles à forte teneur en humidité (tourbe, charbons bruns humides), l'étape de chauffage et de séchage est relativement longue.

Le combustible est fourni aux fours empilés à une température proche de la température ambiante. Seulement en hiver, lorsque le charbon gèle, sa température est inférieure à celle de la chaufferie. Pour la combustion dans des fours à torche et à vortex, le combustible est soumis à un concassage et un broyage, accompagnés d'un séchage à l'air chaud ou aux fumées. Plus la température du carburant entrant est élevée, moins il faut de temps et de chaleur pour le chauffer jusqu'à la température d'allumage.

Le séchage du combustible dans le four se produit en raison de deux sources de chaleur: la chaleur convective des produits de combustion et la chaleur radiante d'une torche, d'un revêtement et d'un laitier.

Dans les fours à chambre, le chauffage est effectué principalement grâce à la première source, c'est-à-dire le mélange des produits de combustion au combustible au point de son entrée. Par conséquent, l'une des exigences importantes pour la conception des dispositifs d'introduction de combustible dans le four est d'assurer une aspiration intensive des produits de combustion. Une température plus élevée dans la chambre de combustion contribue également à un temps de chauffage et de séchage plus court. À cette fin, lors de la combustion de combustibles avec le début de la libération de substances volatiles à des températures élevées (plus de 400 ° C), des courroies incendiaires sont fabriquées dans des fours à chambre, c'est-à-dire qu'elles ferment les tuyaux de protection avec un matériau réfractaire isolant thermique pour réduire leur perception thermique.

Lors de la combustion de combustible dans un lit, le rôle de chaque type de source de chaleur est déterminé par la conception du four. Dans les fours à grilles à chaînes, le chauffage et le séchage sont effectués principalement par la chaleur radiante de la torche. Dans les fours avec une grille fixe et une alimentation en combustible par le haut, le chauffage et le séchage se produisent en raison des produits de combustion se déplaçant à travers la couche de bas en haut.

Dans le processus de chauffage à une température supérieure à 110 ° C, la décomposition thermique des substances organiques qui composent les combustibles commence. Les composés les moins forts sont ceux qui contiennent une quantité importante d'oxygène. Ces composés se décomposent à des températures relativement basses avec la formation de volatils et d'un résidu solide, constitué principalement de carbone.

Les carburants jeunes de composition chimique, contenant beaucoup d'oxygène, ont une température basse au début de la libération de substances gazeuses et en donnent un pourcentage plus élevé. Les carburants à faible teneur en composés oxygénés ont un faible rendement de volatilité et un point d'éclair plus élevé.

La teneur en molécules des combustibles solides qui se décomposent facilement lorsqu'ils sont chauffés affecte également la réactivité du résidu non volatil.Premièrement, la décomposition de la masse combustible se produit principalement sur la surface extérieure du combustible. Avec un chauffage supplémentaire, des réactions pyrogénétiques commencent à se produire à l'intérieur des particules de carburant, la pression augmente et la coque extérieure se brise. Lorsque des combustibles à haut rendement en matières volatiles sont brûlés, le résidu de coke devient poreux et a une plus grande surface par rapport au résidu solide dense.

2. Le processus de combustion des composés gazeux et du coke

La combustion proprement dite du carburant commence par l'inflammation de substances volatiles. Pendant la période de préparation du carburant, des réactions en chaîne ramifiée d'oxydation de substances gazeuses se produisent, au début, ces réactions se déroulent à de faibles vitesses. La chaleur dégagée est perçue par les surfaces du four et est partiellement accumulée sous forme d'énergie des molécules en mouvement. Ce dernier conduit à une augmentation de la vitesse des réactions en chaîne. A une certaine température, les réactions d'oxydation se déroulent à une vitesse telle que la chaleur dégagée couvre complètement l'absorption de chaleur. Cette température est le point d'éclair.

La température d'inflammation n'est pas constante, elle dépend à la fois des propriétés du carburant et des conditions dans la zone d'allumage, elle est en moyenne de 400-600 ° C. Après l'inflammation du mélange gazeux, une nouvelle auto-accélération des réactions d'oxydation provoque une augmentation de la température. Pour maintenir la combustion, un approvisionnement continu en comburant et en substances combustibles est nécessaire.

L'ignition de substances gazeuses conduit à l'enveloppement de la particule de coke dans une enveloppe de feu. La combustion du coke commence lorsque la combustion des matières volatiles prend fin. La particule solide chauffe à une température élevée et, à mesure que la quantité de matières volatiles diminue, l'épaisseur de la couche de combustion limite diminue, l'oxygène atteint la surface chaude du carbone.

La combustion du coke commence à une température de 1000 ° C et est le processus le plus long. La raison en est que, d'une part, la concentration en oxygène diminue, et d'autre part, les réactions hétérogènes se déroulent plus lentement que les réactions homogènes. En conséquence, la durée de combustion d'une particule de combustible solide est déterminée principalement par le temps de combustion du résidu de coke (environ 2/3 du temps total). Pour les combustibles à haut rendement en matières volatiles, le résidu solide est inférieur à la moitié de la masse de particules initiale, par conséquent, leur combustion se produit rapidement et la possibilité de sous-combustion est faible. Les combustibles chimiquement anciens ont une particule dense dont la combustion prend presque tout le temps passé dans le four.

Le résidu de coke de la plupart des combustibles solides est principalement, et pour certaines espèces, entièrement composé de carbone. La combustion du carbone solide se produit avec la formation de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone.

Conditions optimales pour la dissipation thermique

La création de conditions optimales pour la combustion du carbone est la base de la construction correcte d'une méthode technologique de combustion de combustibles solides dans les chaudières. Les facteurs suivants peuvent influencer l'obtention du dégagement de chaleur le plus élevé dans le four: température, excès d'air, formation de mélange primaire et secondaire.

Température... Le dégagement de chaleur pendant la combustion du combustible dépend de manière significative du régime de température du four. À des températures relativement basses, une combustion incomplète des substances combustibles a lieu dans le cœur de la torche; du monoxyde de carbone, de l'hydrogène et des hydrocarbures restent dans les produits de combustion. À des températures de 1 000 à 1 800-2 000 ° C, une combustion complète du carburant est possible.

Excès d'air... La production de chaleur spécifique atteint sa valeur maximale avec une combustion complète et un rapport d'air excédentaire de l'unité. Avec une diminution du rapport d'air en excès, le dégagement de chaleur diminue, car le manque d'oxygène conduit à l'oxydation de moins de carburant. Le niveau de température diminue, les vitesses de réaction diminuent, ce qui conduit à une forte diminution du dégagement de chaleur.

Une augmentation du rapport d'air excédentaire supérieure à l'unité réduit la génération de chaleur encore plus qu'un manque d'air.Dans les conditions réelles de combustion du combustible dans les fours à chaudière, les valeurs limites de dégagement de chaleur ne sont pas atteintes, car il y a combustion incomplète. Cela dépend en grande partie de la manière dont les processus de formation du mélange sont organisés.

Processus de mélange... Dans les fours à chambre, le mélange primaire est réalisé en séchant et en mélangeant le carburant avec de l'air, fournissant une partie de l'air (primaire) à la zone de préparation, créant une torche grande ouverte avec une large surface et une turbulisation élevée, en utilisant de l'air chauffé.

Dans les fours à couches, la tâche principale de mélange est de fournir la quantité d'air requise aux différentes zones de combustion sur la grille.

Afin d'assurer la post-combustion des produits gazeux de combustion incomplète et du coke, des processus de formation de mélange secondaire sont organisés. Ces processus sont facilités par: l'apport d'air secondaire à grande vitesse, la création d'une telle aérodynamique, dans laquelle un remplissage uniforme de tout le four avec une torche est obtenu et, par conséquent, le temps de séjour des gaz et des particules de coke dans le four. augmente.

3. Formation de scories

Lors du processus d'oxydation de la masse combustible du combustible solide, des changements importants se produisent également dans les impuretés minérales. Les substances à bas point de fusion et les alliages à bas point de fusion dissolvent les composés réfractaires.

Une condition préalable au fonctionnement normal des chaudières est l'élimination ininterrompue des produits de combustion et du laitier qui en résulte.

Pendant la combustion de la couche, la formation de laitier peut entraîner une sous-combustion mécanique - des impuretés minérales enveloppent les particules de coke non brûlées ou des scories visqueuses peuvent bloquer les passages d'air, bloquant l'accès de l'oxygène au coke en combustion. Pour réduire la sous-combustion, diverses mesures sont utilisées - dans les fours avec grilles à chaîne, le temps passé sur la grille à scories est augmenté et un shuraing fréquent est effectué.

Dans les fours à couches, le laitier est éliminé sous forme sèche. Dans les fours à chambre, l'élimination des scories peut être sèche ou liquide.

Ainsi, la combustion de combustibles est un processus physico-chimique complexe, qui est influencé par un grand nombre de facteurs différents, mais tous doivent être pris en compte lors de la conception des chaudières et des fours.

Combustion - essence

La combustion d'essence avec détonation s'accompagne de l'apparition de coups de métal vifs, de fumée noire sur l'échappement, d'une augmentation de la consommation d'essence, d'une diminution de la puissance du moteur et d'autres phénomènes négatifs.

La combustion de l'essence dans le moteur dépend également du rapport d'air excédentaire. Aux valeurs a 0 9 - j - 1 1, la vitesse des processus d'oxydation avant flamme dans le mélange de travail est la plus élevée. Par conséquent, à ces valeurs de a, les conditions les plus favorables sont créées pour le début de la détonation.

Après la combustion de l'essence, la masse totale de ces polluants a augmenté de manière significative avec la redistribution générale de leurs quantités. Le pourcentage de benzène dans le condensat des gaz d'échappement des automobiles était environ 1 à 7 fois plus élevé que celui de l'essence; la teneur en toluène était 3 fois plus élevée et la teneur en xylène 30 fois plus élevée. On sait que des composés oxygénés se forment dans ce cas, et le nombre d'ions, caractéristique des composés insaturés plus lourds de la série des oléfines ou cycloparaffines et de la série acétylène ou diène, en particulier ces derniers, augmente fortement. D'une manière générale, les changements apportés à la chambre Haagen-Smit ressemblaient aux changements nécessaires pour rendre la composition des échantillons d'échappement de véhicules typiques similaires à celles de l'échantillon de smog de Los Angeles.

La valeur calorifique de l'essence dépend de sa composition chimique. Par conséquent, les hydrocarbures riches en hydrogène (par exemple, les hydrocarbures paraffiniques) ont un pouvoir calorifique massique important.

Les produits de combustion de l'essence se dilatent dans le moteur à combustion interne le long du polytrope n1 27 de 30 à 3 at. La température initiale des gaz est de 2100 C; la composition massique des produits de combustion de 1 kg d'essence est la suivante: CO23 135 kg, H2 1 305 kg, O20 34 kg, N2 12 61 kg.Déterminez le travail d'expansion de ces gaz si 2 g d'essence sont introduits dans la bouteille en même temps.

Lorsque l'essence est brûlée à partir d'une centrale thermique, des dépôts de carbone se forment et contiennent de l'oxyde de plomb.

Lorsque de l'essence est brûlée dans des moteurs à combustion interne à pistons, presque tous les produits formés sont entraînés avec les gaz d'échappement. Seule une partie relativement faible des produits de la combustion incomplète du carburant et de l'huile, une petite quantité de composés inorganiques formés à partir d'éléments introduits avec du carburant, de l'air et de l'huile, se déposent sous forme de dépôts de carbone.

Lorsque l'essence brûle avec du plomb tétraéthyle, il se forme apparemment de l'oxyde de plomb qui ne fond qu'à une température de 900 C et peut s'évaporer à une température très élevée, dépassant la température moyenne dans le cylindre du moteur. Pour éviter le dépôt d'oxyde de plomb dans le moteur, des substances spéciales sont introduites dans le fluide éthylique - des piégeurs. Les hydrocarbures halogénés sont utilisés comme piégeurs. Il s'agit généralement de composés contenant du brome et du chlore, qui brûlent et lient également le plomb dans les nouveaux composés de bromure et de chlorure.

Lorsque l'essence est brûlée à partir d'une centrale thermique, des dépôts de carbone se forment et contiennent de l'oxyde de plomb.

Lors de la combustion d'essence contenant du TPP pur, une plaque de composés de plomb se dépose dans le moteur. La composition du liquide éthylique de qualité R-9 (en poids): tétraéthyl plomb 54 0%, bromoéthane 33 0%, monochloronaphtalène 6 8 0 5%, charge - aviation - essence - jusqu'à 100%; colorant rouge foncé 1 g pour 1 kg du mélange.

Lorsque de l'essence contenant du TPP est brûlée, de l'oxyde de fistule à faible volatilité se forme dans le moteur; le point de fusion de l'oxyde de plomb étant assez élevé (888), une partie de celui-ci (environ 10%, en comptant sur le plomb introduit avec l'essence) se dépose sous forme de résidu solide sur les parois de la chambre de combustion, des bougies et des vannes, ce qui conduit à une panne moteur rapide.

Lorsque de l'essence est brûlée dans un moteur de voiture, des molécules plus petites se forment également et l'énergie libérée est distribuée dans un plus grand volume.

Les gaz chauds de la combustion de l'essence circulent autour de l'échangeur de chaleur 8 (à l'intérieur du côté de la chambre de combustion et plus loin, à travers les fenêtres 5 à l'extérieur, passant par la chambre de gaz d'échappement 6) et chauffent l'air dans le canal de l'échangeur de chaleur. Ensuite, les gaz d'échappement chauds sont acheminés à travers le tuyau d'échappement 7 sous le carter et chauffent le moteur de l'extérieur, et l'air chaud de l'échangeur de chaleur est amené à travers le reniflard dans le carter et chauffe le moteur de l'intérieur. En 1 5 à 2 minutes après le début du chauffage, la bougie de préchauffage est coupée et la combustion dans le radiateur se poursuit sans sa participation. Au bout de 7 à 13 minutes à partir du moment de la réception de l'impulsion de démarrage du moteur, l'huile dans le carter se réchauffe à une température de 30 C (à une température ambiante allant jusqu'à - 25 C) et les impulsions de démarrage de l'unité sont fourni, après quoi le chauffage est éteint.

Température de combustion

En génie thermique, les températures de combustion des gaz suivantes sont distinguées: puissance calorifique, calorimétrique, théorique et réelle (calculée). La puissance calorifique tx est la température maximale des produits de la combustion complète du gaz dans des conditions adiabatiques avec un coefficient d'air excédentaire a = 1,0 et à une température du gaz et de l'air égale à 0 ° C:

tx = Qh / (IVcv) (8,11)

où QH est le pouvoir calorifique le plus bas du gaz, kJ / m3; IVcp - la somme des produits des volumes de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau et d'azote formés lors de la combustion de 1 m3 de gaz (m3 / m3) et leurs capacités calorifiques volumétriques moyennes à pression constante dans la plage de température de 0 ° С à tx (kJ / (m3 * ° С).

En raison de l'inconstance de la capacité calorifique des gaz, la puissance calorifique est déterminée par la méthode des approximations successives. Comme paramètre initial, sa valeur pour le gaz naturel (= 2000 ° C) est prise, avec a = 1,0, les volumes des composants des produits de combustion sont déterminés, selon le tableau.8.3, leur capacité calorifique moyenne est trouvée puis, selon la formule (8.11), la capacité calorifique du gaz est calculée. Si, à la suite du calcul, elle s'avère inférieure ou supérieure à la température acceptée, une température différente est définie et le calcul est répété. La puissance calorifique des gaz simples et complexes courants lorsqu'ils brûlent à l'air sec est donnée dans le tableau. 8.5. Lors de la combustion de gaz dans l'air atmosphérique contenant environ 1 poids. % d'humidité, la production de chaleur diminue de 25-30 ° С.

La température de combustion calorimétrique tK est la température déterminée sans tenir compte de la dissociation de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone, mais en tenant compte de la température initiale réelle du gaz et de l'air. Il diffère de la puissance calorifique tx en ce que les températures du gaz et de l'air, ainsi que le coefficient d'air excédentaire a, sont tirés de leurs valeurs réelles. Vous pouvez déterminer tK par la formule:

tк = (Qн + qphys) / (ΣVcp) (8.12)

où qphys est la teneur en chaleur (chaleur physique) du gaz et de l'air, mesurée à partir de 0 ° C, kJ / m3.

Les gaz de pétrole naturels et liquéfiés ne sont généralement pas chauffés avant la combustion et leur volume par rapport au volume d'air de combustion est faible.

Tableau 8.3.

Capacité thermique volumétrique moyenne des gaz, kJ / (m3 • ° С)

Par conséquent, lors de la détermination de la température calorimétrique, la teneur en chaleur des gaz peut être ignorée. Lors de la combustion de gaz à faible pouvoir calorifique (générateur, haut fourneau, etc.), leur contenu thermique (notamment chauffé avant combustion) a un effet très important sur la température calorimétrique.

La dépendance de la température calorimétrique du gaz naturel de composition moyenne dans l'air avec une température de 0 ° C et une humidité de 1% sur le coefficient d'excès d'air a est donnée dans le tableau. 8.5, pour le GPL lorsqu'il est brûlé à l'air sec - dans le tableau. 8.7. Données de table. 8.5-8.7 il est possible d'être guidé avec une précision suffisante lors de l'établissement de la température calorimétrique de combustion d'autres gaz naturels, de composition relativement similaire, et des gaz d'hydrocarbures de presque toutes les compositions. S'il est nécessaire d'obtenir une température élevée lors de la combustion de gaz avec de faibles coefficients d'excès d'air, ainsi que pour augmenter l'efficacité des fours, en pratique, l'air est chauffé, ce qui entraîne une augmentation de la température calorimétrique (voir tableau 8.6) .

Tableau 8.4.

Capacité de chauffage des gaz dans l'air sec

Tableau 8.5.

Températures calorimétriques et théoriques de la combustion du gaz naturel dans l'air avec t = 0 ° С et humidité 1% * en fonction du coefficient d'excès d'air a

>

La température de combustion théorique tT est la température maximale déterminée de manière similaire à la température calorimétrique tK, mais avec une correction pour les réactions endothermiques (nécessitant de la chaleur) de dissociation du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau, en procédant par une augmentation de volume:

СО2 ‹–› СО + 0,5О2 - 283 mJ / mol (8.13)

Н2О ‹–› Н2 + 0,5О2 - 242 mJ / mol (8.14)

À des températures élevées, la dissociation peut conduire à la formation de groupes hydroxyles d'hydrogène, d'oxygène et d'OH. De plus, la combustion du gaz produit toujours une certaine quantité d'oxyde d'azote. Toutes ces réactions sont endothermiques et conduisent à une diminution de la température de combustion.

Tableau 8.6.

Température calorimétrique de la combustion du gaz naturel tу, ° С, en fonction du rapport entre l'excès d'air sec et sa température (valeurs arrondies)

Tableau 8.7.

Température de combustion calorimétrique tK du propane commercial dans l'air sec avec t = 0 ° С en fonction du coefficient d'excès d'air a

La température de combustion théorique peut être déterminée à l'aide de la formule suivante:

tT = (Qн + qphys - qdis) / (ΣVcp) (8.15)

où qduc est la consommation totale de chaleur pour la dissociation de СО2 et Н2О dans les produits de combustion, kJ / m3; IVcp - la somme du produit du volume et de la capacité calorifique moyenne des produits de combustion, en tenant compte de la dissociation pour 1 m3 de gaz.

Comme vous pouvez le voir sur le tableau. 8.8, à des températures allant jusqu'à 1600 ° C, le degré de dissociation peut être ignoré et la température de combustion théorique peut être prise égale à la température calorimétrique. À des températures plus élevées, le degré de dissociation peut réduire considérablement la température dans l'espace de travail. En pratique, cela n'est pas particulièrement nécessaire, la température de combustion théorique doit être déterminée uniquement pour les fours à haute température fonctionnant à l'air préchauffé (par exemple, les fours à foyer ouvert). Cela n'est pas nécessaire pour les chaudières.

La température réelle (calculée) des produits de combustion td est la température atteinte en conditions réelles au point le plus chaud de la flamme. Il est inférieur au théorique et dépend de la perte de chaleur dans l'environnement, du degré de transfert de chaleur de la zone de combustion par rayonnement, de la durée du processus de combustion dans le temps, etc. de la température dans les fours avec l'introduction de facteurs de correction établis expérimentalement en eux:

td = t (8,16)

où n - t. n. coefficient pyrométrique dans:

• pour les fours thermiques et de chauffage de haute qualité avec isolation thermique - 0,75-0,85;
• pour les fours scellés sans isolation thermique - 0,70-0,75;
• pour les fours à chaudière blindés - 0,60-0,75.

En pratique, il est nécessaire de connaître non seulement les températures de combustion adiabatique données ci-dessus, mais également les températures maximales se produisant dans la flamme. Leurs valeurs approximatives sont généralement établies expérimentalement par des méthodes spectrographiques. Les températures maximales apparaissant dans une flamme libre à une distance de 5 à 10 mm du haut du front de combustion conique sont données dans le tableau. 8.9. Une analyse des données présentées montre que les températures maximales dans la flamme sont inférieures à la puissance calorifique (en raison de la consommation de chaleur pour la dissociation de H2O et du CO2 et de l'élimination de la chaleur de la zone de flamme).

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Combustion - produit pétrolier

La combustion des produits pétroliers dans le remblai du parc de stockage est éliminée par l'apport immédiat de mousse.

La combustion des produits pétroliers dans le remblai du parc de stockage est éliminée par un apport immédiat de mousse.

Lors de la combustion des produits pétroliers, leur point d'ébullition (voir tableau 69) augmente progressivement en raison de la distillation fractionnée en cours, en relation avec laquelle la température de la couche supérieure augmente également.

Lors de la combustion de l'huile dans le réservoir, la partie supérieure de la ceinture supérieure du réservoir est exposée à la flamme. Lors de la combustion de l'huile à un niveau inférieur, la hauteur du côté libre du réservoir en contact avec la flamme peut être importante. Dans ce mode de combustion, le réservoir peut s'effondrer. L'eau des buses d'incendie ou des anneaux d'irrigation stationnaires, tombant sur la partie extérieure des parois supérieures du réservoir, les refroidit (Fig.15.1), évitant ainsi un accident et la propagation d'hydrocarbures dans le remblai, créant des conditions plus favorables pour l'utilisation de mousse aéromécanique.

Les résultats de l'étude de la combustion des produits pétroliers et de leurs mélanges sont intéressants.

Sa température lors de la combustion des produits pétroliers est: essence 1200 C, kérosène tracteur 1100 C, carburant diesel 1100 C, pétrole brut 1100 C, fioul 1000 C.Lors de la combustion du bois en piles, la température de la flamme turbulente atteint 1200-1300 C.

Des études particulièrement importantes dans le domaine de la physique de la combustion des produits pétroliers et de leur extinction ont été menées au cours des 15 dernières années à l'Institut central de recherche sur la défense incendie (TsNIIPO), à l'Institut de l'énergie de l'Académie des sciences de l'URSS (ENIN) et un certain nombre d’autres instituts de recherche et d’enseignement.

Un exemple de catalyse négative est la suppression de la combustion des produits pétroliers avec l'ajout d'hydrocarbures halogénés.

L'eau favorise le moussage et la formation d'émulsions lors de la combustion des produits pétroliers avec un point d'éclair de 120 C et plus. L'émulsion, recouvrant la surface du liquide, l'isole de l'oxygène de l'air et empêche également l'échappement des vapeurs de celui-ci.

La combustion de gaz d'hydrocarbures liquéfiés dans des réservoirs isothermes ne diffère pas de la combustion de produits pétroliers. Le taux de combustion dans ce cas peut être calculé par la formule (13) ou déterminé expérimentalement. La particularité de la combustion des gaz liquéfiés dans des conditions isothermes est que la température de toute la masse de liquide dans le réservoir est égale au point d'ébullition à pression atmosphérique. Pour l'hydrogène, le méthane, l'éthane, le propane et le butane, ces températures sont respectivement de - 252, - 161, - 88, - 42 et 0 5 C.

La recherche et la pratique d'extinction d'incendies ont montré que pour arrêter la combustion d'un produit pétrolier, la mousse doit recouvrir complètement toute sa surface d'une couche d'une certaine épaisseur. Toutes les mousses à faible taux d'expansion sont inefficaces pour éteindre les incendies de produits pétroliers dans les réservoirs au niveau inférieur d'inondation. La mousse, tombant d'une grande hauteur (6 à 8 m) à la surface du combustible, est plongée et enveloppée dans un film de combustible, brûle ou s'effondre rapidement. Seule la mousse d'une multiplicité de 70 à 150 peut être jetée dans un réservoir en feu avec des jets articulés.