טמפרטורת הבעירה של נפט באוויר

יציבות כימית

בהתחשב בתכונות הכימיות של בנזין, יש להתמקד כמה זמן הרכב הפחמימנים יישאר ללא שינוי, שכן עם אחסון ארוך, רכיבים קלים יותר נעלמים והביצועים מצטמצמים מאוד.
בפרט, הבעיה היא חריפה אם הושג דלק בדרגה גבוהה יותר (AI 95) מבנזין עם מספר אוקטן מינימלי על ידי הוספת פרופאן או מתאן להרכבו. תכונות האנטי-נוק שלהם גבוהות מזו של האיזוקטן, אך הן גם מתפוגגות באופן מיידי.

על פי GOST, ההרכב הכימי של דלק מכל מותג חייב להיות ללא שינוי למשך 5 שנים, בכפוף לכללי האחסון. אך למעשה, לעיתים קרובות אפילו לדלק החדש שנרכש כבר יש מספר אוקטן מתחת לזה שצוין.

אשמים בכך מוכרים חסרי מצפון, שמוסיפים גז נוזלי למיכלים עם דלק, שזמן האחסון שלהם פג, והתוכן אינו עומד בדרישות GOST. בדרך כלל מוסיפים כמויות שונות של גז לאותו הדלק כדי להשיג מספר אוקטן של 92 או 95. אישור על טריקים כאלה הוא ריח חריף של גז בתחנת התדלוק.

שיטות קביעת נקודת הבזק

יש שיטה של ​​כור היתוך פתוח וסגור (מיכל למוצרי שמן). הטמפרטורות המתקבלות שונות עקב כמות האדים המצטברים.

שיטת כור היתוך הפתוחה כוללת:

1. ניקוי בנזין מלחות באמצעות נתרן כלורי.
2. מילוי כור ההיתוך לרמה מסוימת.
3. חימום המיכל לטמפרטורה 10 מעלות מתחת לתוצאה הצפויה.
4. הצתה של מבער גז מעל פני השטח.
5. ברגע ההצתה נקודת הבזק נרשמת.

שיטת כור ההיתוך הסגורה שונה בכך שהבנזין במיכל מתערבב כל הזמן. עם פתיחת המכסה האש מופעלת אוטומטית.

מנגנון נקודת הבזק מורכב מהרכיבים הבאים:

• תנור חימום חשמלי (הספק מ- 600 וואט);
• קיבולת של 70 מיליליטר;
• מערבל נחושת;
• מצת חשמלי או גז;
• מד חום.

בהתאם לתוצאות, חומרים דליקים מסווגים:

• מסוכן במיוחד (בנקודת הבזק מתחת ל -200 C);
• מסוכן (מ -200 C ל + 230 C);
• מסוכן בטמפרטורות גבוהות (מ -230 עד 610C).

מהירות - בעירה - דלק

מה העלות האמיתית של ליטר בנזין אחד
קצב בעירת הדלק עולה מאוד אם התערובת הדליקה נמצאת בתנועה מערבולת (סוערת) אינטנסיבית. בהתאם לכך, עוצמת העברת החום הסוערת יכולה להיות גבוהה בהרבה מזו של דיפוזיה מולקולרית.

קצב הבעירה של הדלק תלוי במספר סיבות שנדונו בהמשך פרק זה ובמיוחד באיכות ערבוב הדלק עם האוויר. קצב שריפת הדלק נקבע על ידי כמות הדלק הנשרף ליחידת זמן.

קצב בעירת הדלק ולכן קצב שחרור החום נקבעים על פי גודל משטח הבעירה. אבק פחם בגודל חלקיקים מרבי של 300 - 500 מיקרון הוא בעל משטח בעירה גדול בעשרות אלפי מונים מדלק סורגי רשת מיון גס.

קצב בעירת הדלק תלוי בטמפרטורה ולחץ בתא הבעירה, ועולה עם עלייתם. לכן, לאחר ההצתה, קצב הבעירה עולה והופך לגבוה מאוד בקצה תא הבעירה.

מהירות בעירת הדלק מושפעת גם ממהירות המנוע. עם עלייה במספר המהפכות משך השלב מצטמצם.

מערבולת זרימת הגז מגדילה בצורה חדה את קצב בעירת הדלק עקב עלייה בשטח הבעירה ומהירות התפשטות חזית הלהבה עם עלייה בקצב העברת החום.

כאשר פועל על תערובת רזה, קצב הבעירה הואט. לכן, כמות החום שמוציאים גזים לחלקים עולה והמנוע מתחמם יתר על המידה. סימנים של תערובת רזה מדי הם הבזקים בקרבורטור וסעפת היניקה.

מערבולת זרימת הגז מגדילה בחדות את קצב בעירת הדלק עקב עלייה בשטח הבעירה ומהירות התפשטות חזית הלהבה עקב עלייה בקצב העברת החום.

לאלקנים רגילים יש את מספר הציטאן המרבי, המאפיין את קצב שריפת הדלק במנוע.

הרכב תערובת העבודה משפיע מאוד על קצב שריפת הדלק במנוע. תנאים אלה מתקיימים במקדם.

ההשפעה על איכות התפתחות תהליך הבעירה נקבעת על ידי קצב שריפת הדלק בשלב הראשי. כאשר כמות גדולה של דלק נשרפת בשלב זה, ערכי pz ו- Tz עולים, שיעור הדלק לאחר שריפתו יורד במהלך תהליך ההתרחבות, והמדד הפוליטרופי nz נהיה גדול יותר. התפתחות זו של התהליך היא החיובית ביותר מכיוון שניצול החום הטוב ביותר מושג.

בתהליך העבודה של המנוע, יש חשיבות רבה לערך קצב שריפת הדלק. קצב הבעירה מובן ככמות (המסה) של הדלק המגיב (שריפה) ליחידת זמן.

מספר תופעות כלליות מצביעות על כך שקצב בעירת הדלק במנועים הוא טבעי למדי, לא אקראי. הדבר מסומן על ידי שחזור של מחזורים פחות או יותר חד משמעיים בגליל המנוע, אשר למעשה קובע את פעולתם היציבה של המנועים. באותם מנועים נצפה תמיד האופי הממושך של הבעירה בתערובות רזות. עבודה קשה של המנוע, המתרחשת במהירות גבוהה של תגובות בעירה, נצפית, ככלל, במנועי דיזל נטולי מדחס, ועבודה רכה - במנועים עם הצתה מניצוץ חשמלי. זה מצביע על כך שהיווצרות תערובת והצתה שונה במהותה גורמות לשינוי קבוע בקצב הבעירה. עם עלייה במספר סיבובי המנוע, משך הבעירה פוחת בזמן ובזווית הסיבוב של גל הארכובה הוא גדל. העקומות הקינטיות במהלך השריפה במנועים דומות באופיין לעקומות הקינטיות של מספר תגובות כימיות שאינן קשורות ישירות למנועים ומתרחשות בתנאים שונים.

ניסויים מצביעים על התלות בעוצמת העברת החום הקורנת בקצב בעירת הדלק. עם בעירה מהירה בשורש הלפיד, מתפתחות טמפרטורות גבוהות יותר ומעבר החום מתעצם. חוסר ההומוגניות של שדה הטמפרטורה, יחד עם ריכוזים שונים של חלקיקים פולטים, מובילים לחוסר הומוגניות של מידת השחרור בלהבה. כל האמור לעיל יוצר קשיים גדולים לקביעה אנליטית של טמפרטורת הרדיאטור ומידת הפליטת התנור.

בלהבה למינרית (ראו סעיף 3 לפרטים נוספים), קצב בעירת הדלק קבוע ו- Q 0; תהליך הבעירה שקט. עם זאת, אם אזור הבעירה סוער, וזה המקרה הנבדק, גם אם צריכת הדלק קבועה בממוצע, קצב הבעירה המקומי משתנה בזמן ועבור אלמנט נפח קטן Q.Q. מערבולת מטרידה ללא הרף את הלהבה; בכל רגע נתון הבעירה מוגבלת על ידי להבה זו או סדרת להבות, שתופסות מיקום אקראי באזור הבעירה.

דלק גזי

דלק גזי הוא תערובת של גזים שונים: מתאן, אתילן ופחמימנים אחרים, פחמן חד חמצני, פחמן דו חמצני או פחמן דו חמצני, חנקן, מימן, מימן גופרתי, חמצן וגזים אחרים, כמו גם אדי מים.

מתאן (CH4) הוא המרכיב העיקרי של גזים טבעיים רבים. תכולתו בגזים טבעיים מגיעה ל -93 ... 98%. בעירה של 1 מ"ק מתאן משחררת ~ 35 800 קג"מ חום.

דלקים גזיים יכולים להכיל גם כמויות קטנות של אתילן (C2H4). בעירה של 1 מ"ק אתילן נותנת ~ 59,000 ק"ג חום.

בנוסף למתאן ואתילן, דלקים גזיים מכילים גם תרכובות פחמימנים, כגון פרופאן (C3H8), בוטאן (C4H10) וכו '. הבעירה של פחמימנים אלה מייצרת יותר חום מאשר הבעירה של אתילן, אך כמותם אינה משמעותית בגזים דליקים .

מימן (H2) קל פי 14.5 מאוויר. הבעירה של 1 מ"ק מימן משחררת ~ 10 800 קג"מ חום. גזים דליקים רבים, פרט לגז תנור קולה, מכילים כמויות קטנות יחסית של מימן. בגז תנור קולה תכולתו יכולה להגיע ל -50 ... 60%.

פחמן חד חמצני (CO) הוא המרכיב הדליק העיקרי בגז תנור הפיצוץ. הבעירה של 1 מ"ק מגז זה מייצרת ~ 12,770 קג"מ חום. גז זה חסר צבע, חסר ריח ורעיל ביותר.

מימן גופרתי (H2S) הוא גז כבד עם ריח לא נעים והוא רעיל ביותר. הימצאות מימן גופרתי בגז מגבירה את קורוזיה של חלקי המתכת בתנור וצינור הגז. ההשפעה המזיקה של מימן גופרתי משופרת על ידי נוכחות חמצן ולחות בגז. בעירה של 1 מ"ק מימן גופרתי משחררת ~ 23 400 קג"מ חום.

שאר הגזים: CO2, N2, O2 ואדי מים הם רכיבי נטל, שכן עם עלייה בתכולת הגזים הללו בדלק, תכולת רכיביהם הדליקים פוחתת. נוכחותם מובילה לירידה בטמפרטורת הבעירה של הדלק. דלקים גזיים> 0.5% חמצן חופשי נחשבים מסוכנים מטעמי בטיחות.

רותחים - בנזין

מספר אוקטן הרכב בנזין

בנזין מתחיל רותח בטמפרטורה נמוכה יחסית וממשיך באינטנסיביות רבה.

קצה נקודת הרתיחה של בנזין אינו מוגדר.

תחילת רתיחת הבנזין נמוכה מ- 40 צלזיוס, הסוף הוא 180 צלזיוס, הטמפרטורה של תחילת ההתגבשות אינה גבוהה מ- 60 צלזיוס. חומציות הבנזין אינה עולה על 1 מ"ג / 100 מ"ל.

נקודת הרתיחה הסופית של בנזין על פי GOST היא 185 צלזיוס, והנקודה בפועל היא 180 צלזיוס.

נקודת הרתיחה הסופית של הבנזין היא הטמפרטורה בה מזוקק לחלוטין (מבושל) חלק סטנדרטי (100 מ"ל) מהבנזין שנבדק מבקבוק הזכוכית בו היה ממוקם לתוך מקלט המקרר.

נקודת הרתיחה הסופית של בנזין לא תעלה על 200 - 225 C. עבור בנזינים תעופתיים, נקודת הרתיחה הסופית נמוכה בהרבה, ומגיעה בחלק מהמקרים עד 120 צלזיוס.

MPa, נקודת הרתיחה של בנזין היא 338 K, המסה הטוחנת הממוצעת שלה היא 120 ק"ג / קמ"ל, וחום האידוי הוא 252 kJ / ק"ג.

נקודת הרתיחה הראשונית של בנזין, לדוגמא 40 לבנזין תעופתי, מעידה על נוכחותם של שברים קלים ונמוכים, אך אינה מעידה על תוכנם. נקודת הרתיחה של שבר 10% הראשונים, או טמפרטורת ההתחלה, מאפיינת את תכונות ההתחלה של הבנזין, את התנודתיות שלו, כמו גם את הנטייה ליצור תקעי גז במערכת אספקת הבנזין. ככל שנקודת הרתיחה של שבר 10% נמוכה יותר, כך קל יותר להפעיל את המנוע, אך גם האפשרות להיווצר נעילת גז גדולה יותר, מה שעלול לגרום להפרעות באספקת הדלק ואף לעצור את המנוע. נקודת רתיחה גבוהה מדי של שבר ההתחלה מקשה על התנעת המנוע בטמפרטורות סביבה נמוכות, מה שמוביל לאיבודים של בנזין.

ירידה בסוף נקודת הרתיחה של רפורמת בנזין מובילה להידרדרות בהתנגדות הפיצוץ שלהם. יש צורך בחישובים מחקריים וכלכליים בכדי לטפל בנושא זה.יש לציין כי בפרקטיקה זרה של מספר מדינות, מיוצרים כיום ומשמשים בנזין מנועי עם נקודת רתיחה של 215 - 220 צלזיוס.

ירידה בסוף נקודת הרתיחה של רפורמת בנזין מובילה להידרדרות בהתנגדות הפיצוץ שלהם. יש צורך בחישובים מחקריים וכלכליים בכדי לטפל בנושא זה. יש לציין כי בפרקטיקה זרה של מספר מדינות, מיוצרים כיום ומשמשים בנזין מנועי עם נקודת רתיחה של 215 - 220 צלזיוס.

אם נקודת הרתיחה הסופית של הבנזין גבוהה, השברים הכבדים הכלולים בו עשויים שלא להתאדות, ולכן, לא להישרף במנוע, מה שיוביל לצריכת דלק מוגברת.

הורדת נקודת הרתיחה הסופית של בנזינים ישר מביאה לעלייה בהתנגדות הפיצוץ שלהם. בנזינים ישר באוקטן נמוך בעלי מספר אוקטן של 75 ו -68 בהתאמה, ומשמשים כמרכיבים של בנזין מנועי.

בעירה - בנזין

תכנון והפעלה של מערכת הזרקת הבנזין ישירה Motronic MED 7

בעירה של בנזין, נפט ופחמימנים נוזליים אחרים מתרחשת בשלב הגז. הבעירה יכולה להתרחש רק כאשר ריכוז אדי הדלק באוויר הוא בגבולות מסוימים, פרטני לכל חומר. אם כמות קטנה של אדי דלק כלולה באוויר ה- IB, אז הבעירה לא תתרחש, כמו גם במקרה שיש יותר מדי אדי דלק ואין מספיק חמצן.

כשנשרף בנזין, ידוע שנוצרת שכבה הומותרמית שעוביה עולה עם הזמן.

כשנשרף בנזין נוצרים מים ופחמן דו חמצני. האם זה יכול לשמש אישור מספיק לכך שבנזין אינו אלמנט?

כאשר נשרפים בנזין, נפט ונוזלים אחרים במיכלים, ניתן לראות בבירור את פיצול הגז לנפחים נפרדים והבערה של כל אחד מהם בנפרד.

כאשר נשרפים בנזין ונפט במיכלים בקוטר גדול, אופי החימום שונה משמעותית מהמתואר לעיל. כאשר הם נשרפים, מופיעה שכבה מחוממת שעוביה עולה באופן טבעי עם הזמן והטמפרטורה זהה לטמפרטורה על פני הנוזל. מתחתיו, טמפרטורת הנוזל יורדת במהירות והופכת כמעט זהה לטמפרטורה ההתחלתית. אופי העקומות מראה כי במהלך הבעירה בנזין מתפרק לשתי שכבות - עליונה ותחתונה.

לדוגמא, שריפת בנזין באוויר נקראת תהליך כימי. במקרה זה, אנרגיה משתחררת, השווה לכ- 1300 קק"ל לכל שומה אחת של בנזין.

ניתוח תוצרי הבעירה של בנזין ושמנים הופך להיות חשוב ביותר מכיוון שידע על ההרכב האישי של מוצרים כאלה נחוץ לחקר תהליכי הבעירה במנוע ולמחקר זיהום האוויר.

לפיכך, כאשר נשרף בנזין במיכלים רחבים, עד 40% מהחום המשתחרר כתוצאה מהבערה נצרך לקרינה.

שולחן 76 מראה את קצב שריפת הבנזין עם תוספי טטרניטרו-מתאן.

ניסויים הראו כי מהירות שריפת הדלק מעל פני הטנק מושפעת באופן משמעותי מקוטרו.

בעזרת ה- GPS-600 התמודדו הכבאים בהצלחה עם חיסול שריפת הדלק שנשפך לאורך מסילת הרכבת, והבטיח את תנועת מפעילי תא המטען למקום צימוד הטנקים.לאחר שניתק אותם, עם חתיכת חוט מגע, הם חיברו 2 טנקים עם בנזין לכבאית והוציאו אותם מאזור הכיבוי.

עלייה גדולה במיוחד במהירות ההתחממות מהרוח נצפתה בעת שריפת בנזין. כשנשרף בנזין במיכל של 2 64 מ 'במהירות רוח של 1 3 מ' לשנייה, קצב החימום היה 9 63 מ"מ לדקה, ובמהירות רוח של 10 מ 'לשנייה, קצב החימום עלה ל 17 1 מ"מ / דקה.

נקודת הבזק ופרמטרים אחרים

הבעירה של פחם היא תגובה כימית של חמצון פחמן המתרחשת בטמפרטורה ראשונית גבוהה עם שחרור חום עז. עכשיו זה פשוט יותר: דלק פחם לא יכול להתלקח כמו נייר; לצורך התחממות נדרש חימום מוקדם ל -370-700 מעלות צלזיוס, תלוי בסוג הדלק.

רגע מפתח. היעילות של בעירת פחם בתנור או בדוד דלק מוצק ביתי מאופיינת לא בטמפרטורה המקסימלית, אלא בשלמות הבעירה. כל מולקולת פחמן משתלבת עם שני חלקיקי חמצן באוויר ויוצרים פחמן דו חמצני CO2. התהליך בא לידי ביטוי בנוסחה הכימית.

אם מגבילים את כמות החמצן הנכנס (מכסים את המפוח, מעבירים את הדוד TT למצב ההלחמה), במקום CO2 נוצר גז CO דליק פחמן חד חמצני, הנפלט לארובה, יעילות הבעירה תפחת משמעותית. כדי להשיג יעילות גבוהה, יש צורך בתנאים נוחים:

1. גחלים חומות מתלקחות בטמפרטורה של +370 מעלות צלזיוס, אבן - 470 מעלות צלזיוס, אנתרציט - 700 מעלות. נדרש לחמם את יחידת החימום עם עצי הסקה (לבניות נסורת).
2. האוויר מסופק לתא האש עודף, מקדם הבטיחות הוא 1.3-1.5.
3. הבעירה נתמכת על ידי הטמפרטורה הגבוהה של הגחלים החמות השוכבות על הסורג. חשוב להקפיד על מעבר חמצן בכל עובי הדלק, מכיוון שהאוויר נע דרך מחבת האפר עקב משיכת הארובה הטבעית.

תגובה. היוצאים מן הכלל היחידים הם תנורים תוצרת בית מסוג Bubafonya ודודים גליליים של הבעירה העליונה, בהם מוזרם אוויר לתא האש מלמעלה למטה.

טמפרטורת הבעירה התיאורטית והעברת החום הספציפית של דלקים שונים מוצגים בטבלה ההשוואתית. ניתן להבחין כי בתנאים אידיאליים כל דלק ישחרר חום מרבי כאשר הוא מתקשר עם נפח האוויר הנדרש.

בפועל, זה לא מציאותי ליצור תנאים כאלה, ולכן האוויר מסופק עם עודף כלשהו. טמפרטורת הבעירה האמיתית של פחם חום בדוד TT קונבנציונאלי היא בטווח של 700 ... 800 מעלות צלזיוס, אבן ואנתרציט - 800 ... 1100 מעלות.

אם תגזים בכמות החמצן, האנרגיה תתחיל לבזבז על חימום האוויר ופשוט תעוף החוצה לצינור, יעילות הכבשן תרד באופן ניכר. יתר על כן, טמפרטורת האש יכולה להגיע ל 1500 מעלות צלזיוס. התהליך דומה לאש רגילה - הלהבה גדולה, יש מעט חום. דוגמה לבעירה יעילה של פחם עם מבער רטורט על דוד אוטומטי מוצגת בסרטון:

טמפרטורה - בעירה - דלק

עוצמת ההקרנה של העובד תלויה בטמפרטורת הבעירה של הדלק בכבשן, בגודל חור הטעינה, בעובי קירות התנור בחור הטעינה ולבסוף, במרחק שבו העובד נמצא מהטעינה. חור.

הטמפרטורה הניתנת להשגה כמעט 1 ליטר היא טמפרטורת הבעירה של הדלק בתנאים אמיתיים. בעת קביעת ערכו נלקחים בחשבון הפסדי חום לסביבה, משך תהליך הבעירה, שיטת הבעירה וגורמים אחרים.

עודף אוויר משפיע באופן דרמטי על טמפרטורת הבעירה של הדלק.כך, למשל, טמפרטורת הבעירה בפועל של גז טבעי עם עודף אוויר של 10% היא 1868 צלזיוס, עם עודף של 20% של 1749 צלזיוס ועם עודף של 100% אוויר, היא פוחתת ל- 1167 צלזיוס. מצד שני , חימום מראש של אוויר, מעבר לשריפת דלק, מעלה את טמפרטורת הבעירה שלו. לכן, כששורפים גז טבעי (1Max 2003 C) עם אוויר המחומם ל 200 C, טמפרטורת הבעירה עולה ל 2128 C, וכאשר האוויר מחומם ל 400 C - עד 2257 C.

בעת חימום אוויר ודלק גזי, טמפרטורת הבעירה של הדלק עולה, וכתוצאה מכך גם הטמפרטורה של חלל העבודה של הכבשן עולה. במקרים רבים, הגעה לטמפרטורות הנדרשות לתהליך טכנולוגי נתון אינה אפשרית ללא חימום גבוה של אוויר ודלק גזי. לדוגמא, התכת פלדה בתנורי אח פתוחים, שעבורם הטמפרטורה של הלפיד (זרימת גזים בוערים) בחלל ההתכה צריכה להיות 1800 - 2000 צלזיוס, תהיה בלתי אפשרית ללא חימום אוויר וגז ל- 1000 - 1200 צלזיוס. חימום תנורים תעשייתיים דלק מקומי דל קלוריות (עצי הסקה לחים, כבול, פחם חום), עבודתם ללא חימום האוויר לעיתים אף בלתי אפשרית.

ניתן לראות מנוסחה זו כי ניתן להעלות את טמפרטורת הבעירה של הדלק על ידי הגדלת המונה שלו והקטנת המכנה. התלות בטמפרטורת הבעירה של גזים שונים ביחס האוויר העודף מוצגת באיור.

עודף אוויר משפיע בצורה חדה על טמפרטורת הבעירה של הדלק. אז תפוקת החום של גז טבעי עם עודף אוויר של 10% - 1868 צלזיוס, עם עודף אוויר של 20% - 1749 צלזיוס ועם עודף של 100% שווה ל- 1167 צלזיוס.

אם טמפרטורת הצומת החמה מוגבלת רק על ידי טמפרטורת הבעירה של הדלק, השימוש בהחלמה מאפשר להגדיל את הטמפרטורה Тт על ידי הגדלת הטמפרטורה של מוצרי הבעירה ובכך להגביר את היעילות הכוללת של ה- TEG.

העשרת הפיצוץ בחמצן מובילה לעלייה משמעותית בטמפרטורת הבעירה של הדלק. כפי שנתוני הגרף באיור. 17, הטמפרטורה התיאורטית של בעירת הדלק קשורה להעשרת הפיצוץ בחמצן על ידי תלות, שהיא כמעט לינארית עד לתכולת החמצן בפיצוץ של 40%. בדרגות העשרה גבוהות יותר, לדיסוציאציה של מוצרי הבעירה יש השפעה משמעותית, וכתוצאה מכך עקומות התלות בטמפרטורה במידת העשרת הפיצוץ חורגות מקווים ישרים ומתקרבות באופן סימפטומי לטמפרטורות המגבילות נתון. לתדלק. לפיכך, לתלות הנחשבת של טמפרטורת בעירת הדלק במידת העשרת החמצן של הפיצוץ יש שני אזורים - האזור של העשרה נמוכה יחסית, שם יש תלות לינארית, ואזור העשרה גבוהה (מעל 40%), שם לעליית הטמפרטורה אופי מתפורר.

אינדיקטור תרמו-טכני חשוב לפעולת הכבשן הוא טמפרטורת הכבשן, שתלויה בטמפרטורת הבעירה של הדלק ובאופי צריכת החום.

אפר הדלק, תלוי בהרכב זיהומי המינרלים, בטמפרטורת הבעירה של הדלק יכול להתמזג לחתיכות סיגים. המאפיין של אפר דלק בהתאם לטמפרטורה ניתן בטבלה. אבל.

הערך של tmaK בטבלה. IV - З - טמפרטורה קלורית (תאורטית) של בעירת דלק.

הפסדי חום דרך קירות התנורים כלפי חוץ (אל הסביבה) מפחיתים את טמפרטורת הבעירה של הדלק.

בעירה של דלק

בעירת דלק היא תהליך של חמצון של רכיבים דליקים המתרחש בטמפרטורות גבוהות ומלווה בשחרור חום. אופי הבעירה נקבע על ידי גורמים רבים, כולל שיטת הבעירה, תכנון הכבשן, ריכוז החמצן וכו '. אך תנאי המסלול, משך התוצאות והתוצאות הסופיות של תהליכי הבעירה תלויים במידה רבה בהרכב. , מאפיינים פיזיקליים וכימיים של הדלק.

הרכב הדלק

דלקים מוצקים כוללים פחם ופחם חום, כבול, פצלי שמן, עץ. סוגים אלה של דלקים הם תרכובות אורגניות מורכבות הנוצרות בעיקר מחמישה יסודות - פחמן C, מימן H, חמצן O, גופרית S וחנקן N. הדלק מכיל גם לחות ומינרלים שאינם דליקים, היוצרים אפר לאחר הבעירה. לחות ואפר הם הנטל החיצוני של הדלק, בעוד שחמצן וחנקן הם פנימיים.

היסוד העיקרי של החלק הדליק הוא פחמן, הוא קובע את שחרור כמות החום הגדולה ביותר. עם זאת, ככל ששיעור הפחמן בדלק מוצק גדול יותר, כך קשה יותר להצית אותו. במהלך הבעירה, מימן משחרר פי 4.4 יותר חום מפחמן, אך חלקו בהרכב הדלקים המוצקים קטן. חמצן, לא היותו אלמנט מייצר חום וקושר מימן ופחמן, מפחית את חום הבעירה, ולכן הוא אלמנט לא רצוי. תכולתו גבוהה במיוחד בכבול ובעץ. כמות החנקן בדלקים מוצקים היא קטנה, אך היא מסוגלת ליצור תחמוצות המזיקות לאיכות הסביבה ובני האדם. גופרית היא גם טומאה מזיקה, היא פולטת מעט חום, אך התחמוצות שנוצרות מובילות לקורוזיה של מתכת הדודים ולזיהום האטמוספירה.

מפרט הדלק והשפעתם על תהליך הבעירה

המאפיינים הטכניים החשובים ביותר של דלק הם: חום בעירה, תפוקת חומרים נדיפים, תכונות של שאריות לא נדיפות (קולה), תכולת אפר ותכולת לחות.

חום בעירה של דלק

הערך הקלורי הוא כמות החום המשתחררת במהלך הבעירה המלאה של יחידת מסה (kJ / kg) או נפח דלק (kJ / m3). הבחין בין חום הבעירה הגבוה לתחתון. הגבוה ביותר כולל את החום המשתחרר במהלך עיבוי האדים הכלולים במוצרי הבעירה. כשנשרף דלק בתנורי דודים, לגזי הפליטה יש טמפרטורה בה הלחות במצב אדי. לכן, במקרה זה משתמשים בחום בעירה נמוך יותר, שאינו לוקח בחשבון את חום ההתעבות של אדי המים.

ההרכב והערך הקלורי הנקי של כל מרבצי הפחם הידועים נקבעו וניתנו במאפיינים המחושבים.

שחרור חומר נדיף

כאשר מחממים דלק מוצק ללא גישה לאוויר בהשפעת טמפרטורה גבוהה, אדי מים משתחררים תחילה, ואז מתרחשת פירוק תרמי של מולקולות עם שחרור חומרים גזיים, הנקראים חומרים נדיפים.

שחרור חומרים נדיפים יכול להתרחש בטמפרטורות שבין 160 ל 1100 מעלות צלזיוס, אך בממוצע - בטווח הטמפרטורות של 400-800 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה של תחילת שחרורם של נדיפים, כמותם והרכבם של מוצרים גזיים תלויים בהרכב הכימי של הדלק. ככל שהדלק ישן יותר מבחינה כימית, כך שחרור נדיפים נמוכים יותר וטמפרטורת הופעתם לשחרור גבוהה יותר.

נדיפים מספקים הצתה מוקדמת יותר של החלקיקים ומשפיעים משמעותית על בעירת הדלק. דלקים צעירים בגילם - כבול, פחם חום - נדלקים בקלות, נשרפים במהירות וכמעט לחלוטין. לעומת זאת, דלקים עם נדיפים נמוכים, כמו אנתרציט, קשים יותר להתלקחות, נשרפים לאט הרבה יותר ואינם נשרפים לחלוטין (עם אובדן חום מוגבר).

מאפייני שאריות (קולה) שאינם נדיפים

החלק המוצק של הדלק שנותר לאחר שחרור נדיפים, המורכב בעיקר מפחמן וחלק מינרלי, נקרא קולה. שאריות הקולה יכולות להיות, תלויות בתכונות של תרכובות אורגניות הכלולות במסה הדליקה: אפויה, אפויה חלושה (נהרסת בחשיפה). אנתרסיט, כבול, פחם חום נותנים שאריות אבקתיות שאינן נדיפות. רוב הגחלים הביטומניות מחוטטות, אך לא תמיד חזקות. שאריות דביקות או אבקתיות לא נדיפות נותנות גחלים ביטומניות עם תפוקה גבוהה מאוד של נדיפים (42-45%) ועם תפוקה נמוכה מאוד (פחות מ -17%).

מבנה שאריות הקולה חשוב בעת שריפת פחם בתנורי סורג.כאשר מתלקחים בדודי חשמל, ביצועי הקולה אינם חשובים במיוחד.

תוכן אפר

דלק מוצק מכיל את הכמות הגדולה ביותר של זיהומים מינרליים שאינם דליקים. מדובר בעיקר בחימר, סיליקטים, פיריט ברזל, אך ניתן לכלול גם תחמוצת ברזל, סולפטים, פחמתי וסיליקטים של ברזל, תחמוצות של מתכות שונות, כלורידים, אלקליות וכו '. רובם נופלים במהלך הכרייה בצורת סלעים, שביניהם מונחים תפרי פחם, אך ישנם גם חומרים מינרליים אשר עברו לדלק מחוללי פחם או בתהליך המרת מסתו המקורית.

כשנשרף דלק, זיהומים מינרליים עוברים סדרה של תגובות, וכתוצאה מכך נוצר שאריות מוצקות ולא דליקות הנקראות אפר. המשקל והרכב האפר אינם זהים למשקל ולהרכב של זיהומי המינרלים של הדלק.

נכסי אפר ממלאים תפקיד חשוב בארגון הפעלת הדוד והתנור. חלקיקיו, הנישאים על ידי מוצרי הבעירה, שוחקים את משטחי החימום במהירות גבוהה, ובמהירות נמוכה הם מופקדים עליהם, מה שמוביל להידרדרות בהעברת החום. אפר המועבר לארובה עלול לפגוע בסביבה; כדי למנוע זאת, נדרשת התקנת אספני אפר.

מאפיין חשוב של אפר הוא הפיכול שלו; הם מבחינים בין עקשן (מעל 1425 מעלות צלזיוס), נמס בינוני (1200-1425 מעלות צלזיוס) לבין אפר המסת נמוך (פחות מ- 1200 מעלות צלזיוס). אפר שעבר את שלב ההיתוך והפך למסה sintered או התמזג נקרא סיגים. לטמפרטורה המאפיינת את היתוך האפר יש חשיבות רבה להבטחת תפעול אמין של משטחי הכבשן והדוד; הבחירה הנכונה של טמפרטורת הגזים בסמוך למשטחים אלה תמנע סיגים.

תכולת לחות

לחות היא מרכיב לא רצוי של הדלק; יחד עם זיהומים מינרליים, היא נטל ומפחיתה את תכולת החלק הדליק. בנוסף, זה מקטין את הערך התרמי, מכיוון שנדרשת אנרגיה נוספת להתאדותו.

הלחות בדלק יכולה להיות פנימית או חיצונית. לחות חיצונית כלולה בנימים או לכודה על פני השטח. עם הגיל הכימי, כמות הלחות הנימית פוחתת. ככל שחלקי הדלק קטנים יותר, כך לחות פני השטח גדולה יותר. לחות פנימית נכנסת לחומר האורגני.

תכולת הלחות בדלק מפחיתה את חום הבעירה ומובילה לעלייה בצריכת הדלק. במקביל, נפחי מוצרי הבעירה גדלים, הפסדי חום עם גזי פליטה גדלים והיעילות של יחידת הדוד פוחתת. לחות גבוהה בחורף מובילה להקפאת פחם, קשיי טחינה וירידה בזרימת הזרימה.

שיטות בעירת דלק בהתאם לסוג הכבשן

הסוגים העיקריים של התקני בעירה:

• מְרוּבָּד,
• תָא.

תנורי שכבה מיועדים לבעירה של דלק מוצק וגושי. הם יכולים להיות צפופים ונוזל. בעת שריפה בשכבה צפופה, אוויר הבעירה עובר דרך השכבה מבלי להשפיע על יציבותה, כלומר כוח המשיכה של החלקיקים הבוערים עולה על הלחץ הדינמי של האוויר. כאשר נשרפים במיטה נוזלית, בגלל מהירות האוויר המוגברת, החלקיקים עוברים למצב "רותח". במקרה זה מתרחש ערבוב פעיל של החמצון והדלק, שבעקבותיו מתעצמת שריפת הדלק.

בְּ תנורי תא לשרוף דלק מוצק מוצק, כמו גם נוזלי וגזי. תנורים קאמריים מחולקים לכדורים ציקלוניים ומתלקחים. במהלך הבעירה בהתלקחות, חלקיקי פחם צריכים להיות לא יותר מ 100 מיקרון, הם נשרפים בנפח תא הבעירה. בעירה ציקלונית מאפשרת גודל חלקיקים גדול יותר; בהשפעת כוחות צנטריפוגליות הם נזרקים על קירות התנור ונשרפים לחלוטין בזרימה מסתחררת באזור טמפרטורה גבוהה.

בעירה של דלק. השלבים העיקריים של התהליך

בתהליך שריפת דלק מוצק ניתן להבחין בשלבים מסוימים: חימום ואידוי לחות, סובלימציה של נדיפים והיווצרות שאריות קולה, בעירה של נדיפים וקולה, והיווצרות סיגים. חלוקה זו של תהליך הבעירה היא שרירותית יחסית, מכיוון שלמרות ששלבים אלה נמשכים ברצף, הם חופפים זה לזה באופן חלקי. אז, סובלימציה של חומרים נדיפים מתחילה לפני האידוי הסופי של כל הלחות, היווצרותם של נדיפים מתרחשת במקביל לתהליך הבעירה שלהם, בדיוק כמו תחילת החמצון של שאריות הקולה קודמת לסוף הבעירה של נדיפים, וה שריפת קולה יכולה להמשיך גם לאחר היווצרות סיגים.

זמן הזרימה של כל שלב בתהליך הבעירה נקבע במידה רבה על ידי תכונות הדלק. שלב הבעירה של הקולה נמשך הכי הרבה זמן, אפילו לדלקים עם תפוקה נדיפה גבוהה. לגורמי הפעלה ותכונות עיצוב שונות של הכבשן יש השפעה משמעותית על משך שלבי תהליך הבעירה.

1. הכנת דלק לפני הצתה

הדלק הנכנס לתנור מחומם, וכתוצאה מכך, בנוכחות לחות, הוא מתאדה והדלק מתייבש. הזמן הנדרש לחימום וייבוש תלוי בכמות הלחות ובטמפרטורה בה מסופק הדלק למכשיר הבעירה. עבור דלקים בעלי תכולת לחות גבוהה (כבול, גחלים חומות רטובות), שלב החימום והייבוש ארוך יחסית.

דלק מסופק לתנורים מוערמים בטמפרטורה הקרובה לטמפרטורת הסביבה. רק בחורף, כאשר פחם קופא, הטמפרטורה שלו נמוכה יותר מאשר בחדר הדודים. לשריפה בתנורי התלקחות ומערבולת, הדלק נתון לריסוק וטחינה, מלווה בייבוש עם אוויר חם או גזי פליטה. ככל שהטמפרטורה של הדלק הנכנס גבוהה יותר, יש צורך בפחות זמן וחום כדי לחמם אותה לטמפרטורת ההצתה.

ייבוש דלקים בתנור מתרחש בגלל שני מקורות חום: חום הסעה של מוצרי בעירה וחום קורן של לפיד, בטנה וסיגים.

בתנורים תאיים, החימום מתבצע בעיקר בגלל המקור הראשון, כלומר, ערבוב מוצרי בעירה לדלק בנקודת הכנסתו. לכן, אחת הדרישות החשובות לתכנון מכשירים להכנסת דלק לתנור היא להבטיח שאיבה אינטנסיבית של מוצרי בעירה. טמפרטורה גבוהה יותר בתא האש תורמת גם לזמן חימום וייבוש קצר יותר. לשם כך, בעת שריפת דלקים עם תחילת שחרור נדיפים בטמפרטורות גבוהות (יותר מ -400 מעלות צלזיוס), רצועות תבערה מיוצרות בתנורים תאיים, כלומר הם סוגרים את צינורות המגן בחומר בידוד חום עקשן על מנת להפחית את תפיסת החום שלהם.

בעת שריפת דלק במיטה, תפקידו של כל סוג של מקור חום נקבע על פי תכנון הכבשן. בתנורים עם רשתות שרשרת, החימום והייבוש מתבצעים בעיקר על ידי החום הקורן של הלפיד. בתנורים עם סורג קבוע ואספקת דלק מלמעלה, חימום וייבוש מתרחשים בגלל תוצרי בעירה העוברים דרך השכבה מלמטה למעלה.

בתהליך חימום בטמפרטורה מעל 110 מעלות צלזיוס מתחיל פירוק תרמי של חומרים אורגניים המרכיבים את הדלקים. התרכובות הפחות חזקות הן אלה המכילות כמות חמצן משמעותית. תרכובות אלו מתפרקות בטמפרטורות נמוכות יחסית עם היווצרות נדיפים ושאריות מוצקות, המורכבות בעיקר מפחמן.

לדלקים צעירים בהרכבם הכימי, המכילים חמצן רב, יש טמפרטורה נמוכה מתחילת שחרורם של חומרים גזיים ונותנים אחוז גבוה יותר מהם. דלקים עם תכולה נמוכה של תרכובות חמצן הם בעלי תשואת תנודתיות נמוכה ונקודת הבזק גבוהה יותר.

תכולת המולקולות בדלקים מוצקים, שמתפרקים בקלות בעת חימום, משפיעה גם על תגובתיותם של השאריות הלא נדיפות.ראשית, פירוק המסה הדליקה מתרחש בעיקר על פני השטח החיצוניים של הדלק. עם חימום נוסף מתחילות להופיע תגובות פירוגנטיות בתוך חלקיקי הדלק, הלחץ עולה בהם והקליפה החיצונית נשברת. כאשר נשרפים דלקים עם תפוקה גבוהה של חומרים נדיפים, שאריות הקולה הופכות נקבוביות ובעלות משטח גדול יותר בהשוואה לשאריות מוצקות צפופות.

2. תהליך הבעירה של תרכובות גזיות וקולה

הבעירה בפועל של דלק מתחילה בהצתה של חומרים נדיפים. במהלך תקופת הכנת הדלק, מתרחשות תגובות שרשרת מסועפות של חמצון של חומרים גזיים, בהתחלה תגובות אלה נמשכות בקצב נמוך. החום המשתחרר נתפס על ידי משטחי הכבשן ומצטבר בחלקו בצורה של אנרגיה של מולקולות נעות. האחרון מוביל לעלייה בשיעור תגובות השרשרת. בטמפרטורה מסוימת, תגובות החמצון מתנהלות בקצב כזה שהחום המשתחרר מכסה לחלוטין את ספיגת החום. טמפרטורה זו היא נקודת ההברקה.

טמפרטורת ההצתה אינה קבועה, זה תלוי הן בתכונות הדלק והן בתנאים באזור ההצתה, בממוצע הוא 400-600 מעלות צלזיוס. לאחר הצתה של התערובת הגזית, האצה עצמית נוספת של תגובות החמצון גורמת לעליית הטמפרטורה. כדי לשמור על הבעירה, נדרש אספקה ​​רציפה של חומרים מחמצנים וחומרים דליקים.

הצתה של חומרים גזיים מובילה לעטיפת חלקיק הקולה במעטפת אש. שריפת קולה מתחילה כאשר הבעירה של נדיפים מגיעה לסיומה. החלקיק המוצק מתחמם לטמפרטורה גבוהה, וככל שכמות הנדיפים יורדת, עובי שכבת שריפת הגבול פוחת, החמצן מגיע למשטח הפחמן החם.

בעירת קולה מתחילה בטמפרטורה של 1000 מעלות צלזיוס והיא התהליך הארוך ביותר. הסיבה היא שראשית, ריכוז החמצן יורד, ושנית, תגובות הטרוגניות מתנהלות לאט יותר מאשר הומוגניות. כתוצאה מכך משך הבעירה של חלקיק דלק מוצק נקבע בעיקר על ידי זמן הבעירה של שאריות הקולה (בערך 2/3 מהזמן הכולל). עבור דלקים עם תפוקה גבוהה של נדיפים, השאריות המוצקות הן פחות ממחצית ממסת החלקיקים הראשונית, ולכן הבעירה שלהם מתרחשת במהירות ואפשרות ההשתלטות נמוכה. לדלקים ישנים כימית יש חלקיק צפוף, שריפתו אורכת כמעט את כל הזמן המושקע בתנור.

שאריות הקולה של רוב הדלקים המוצקים מורכבות בעיקר, ומבחינת מינים מסוימים, מפחמן. הבעירה של פחמן מוצק מתרחשת עם היווצרות פחמן חד חמצני ופחמן דו חמצני.

תנאים אופטימליים לפיזור חום

יצירת תנאים אופטימליים לשריפת פחמן היא הבסיס לבנייה נכונה של שיטה טכנולוגית לשריפת דלקים מוצקים ביחידות הדוד. הגורמים הבאים יכולים להשפיע על השגת שחרור החום הגבוה ביותר בתנור: טמפרטורה, עודף אוויר, היווצרות תערובת ראשונית ומשנית.

טֶמפֶּרָטוּרָה... שחרור חום במהלך בעירת הדלק תלוי משמעותית במשטר הטמפרטורה של הכבשן. בטמפרטורות נמוכות יחסית, שריפה לא שלמה של חומרים דליקים מתרחשת בליבת הלפיד; פחמן חד חמצני, מימן ופחמימנים נשארים בתוצרי הבעירה. בטמפרטורות בין 1000 ל 1800-2000 מעלות צלזיוס ניתן להשיג בעירה מלאה של הדלק.

עודף אוויר... ייצור חום ספציפי מגיע לערכו המרבי עם בעירה מוחלטת ויחס אוויר עודף של אחדות. עם ירידה ביחס האוויר העודף, שחרור החום פוחת מכיוון שמחסור בחמצן מוביל לחמצון של פחות דלק. רמת הטמפרטורה יורדת, קצב התגובה יורד, מה שמוביל לירידה חדה בשחרור החום.

עלייה ביחס האוויר העודף גדול מאחדות מפחיתה את ייצור החום אפילו יותר ממחסור באוויר.בתנאים אמיתיים של בעירת דלק בתנורי דודים, הערכים המגבילים של שחרור החום לא מגיעים, מכיוון שיש בעירה לא שלמה. זה תלוי במידה רבה כיצד מאורגנים תהליכי יצירת התערובת.

תהליכי ערבוב... בתנורים תאיים, ערבוב ראשוני מושג על ידי ייבוש וערבוב דלק עם אוויר, אספקת חלק מהאוויר (ראשוני) לאיזור ההכנה, ויצירת לפיד פתוח לרווחה עם משטח רחב וערבול גבוה, באמצעות אוויר מחומם.

בתנורים שכבתיים, משימת הערבוב העיקרית היא לספק את כמות האוויר הנדרשת לאזורי בעירה שונים על הסורג.

על מנת להבטיח שריפה מחודשת של מוצרים גזים של בעירה וקולה לא שלמים, מאורגנים תהליכים של היווצרות תערובת משנית. תהליכים אלה מקלים על ידי: אספקת אוויר משני במהירות גבוהה, יצירת אווירודינמיקה כזו, בה מושגת מילוי אחיד של כל התנור עם לפיד, וכתוצאה מכך זמן השהייה של גזים וחלקיקי קוקה בתנור. עולה.

3. היווצרות זחל

בתהליך חמצון המסה הדליקה של דלק מוצק, חלים שינויים משמעותיים גם בזיהומים מינרליים. חומרים וסגסוגות עם המסה נמוכה עם נקודת התכה נמוכה ממיסים תרכובות עקשן.

תנאי מוקדם להפעלה רגילה של דוודים הוא הסרתם ללא הפרעה של מוצרי הבעירה והסיגים שנוצרו.

במהלך בעירת שכבות, יצירת סיגים עלולה להוביל לשריפה מכנית - זיהומים מינרליים עוטפים חלקיקי קוקה לא שרופים, או סיגים צמיגים יכולים לחסום מעברי אוויר, ולחסום את הגישה לחמצן לקולה הבוערת. כדי להפחית את צריכת החשמל, משתמשים באמצעים שונים - בתנורים עם סורג שרשרת, משך הזמן המושקע על סורג הסיגים מתבצע, ומבוצע טשטוש תכוף.

בתנורים בשכבות, הסיגים מוסרים בצורה יבשה. בתנורים תאיים, הסרת סיגים יכולה להיות יבשה או נוזלית.

לפיכך, בעירת דלקים היא תהליך פיזיקוכימי מורכב, המושפע ממספר רב של גורמים שונים, אך יש לקחת אותם בחשבון בעת ​​תכנון דוודים ותנורים.

בעירה - בנזין

בעירה של בנזין עם התפוצצות מלווה בהופעת דפיקות מתכת חדות, עשן שחור על הפליטה, עלייה בצריכת הדלק, ירידה בכוח המנוע ותופעות שליליות אחרות.

בעירת הבנזין במנוע תלויה גם ביחס האוויר העודף. בערכים a 0 9 - j - 1 1, קצב תהליכי החמצון לפני הלהבה בתערובת העבודה הוא הגבוה ביותר. לכן, בערכים אלה של a, נוצרים התנאים הנוחים ביותר לפתיחת התפוצצות.

לאחר שריפת הבנזין, המסה הכוללת של מזהמים כאלה עלתה משמעותית יחד עם החלוקה הכללית מחדש של כמויותיהם. אחוז הבנזין במעבה של גזי הפליטה לרכב היה גבוה פי 1 עד 7 מזה שבבנזין; תכולת הטולואן הייתה גבוהה פי 3 ותכולת הקסילן גבוהה פי 30. ידוע כי תרכובות חמצן נוצרות במקרה זה, ומספר היונים, האופייני לתרכובות בלתי-רוויות כבדות יותר מסדרת האולפין או הסיקלופפארפין וסדרות האצטילן או הדין, במיוחד האחרונים, גדל בחדות. באופן כללי, השינויים בתא האגן-סמיט דמו לשינויים הדרושים כדי להפוך את ההרכב של דגימות פליטה אופייניות לרכב דומה לזה של מדגם הערפיח של לוס אנג'לס.

הערך הקלורי של בנזין תלוי בהרכב הכימי שלו. לכן, לפחמימנים העשירים במימן (למשל פחמימנים פרפיניים) יש ערך קלורי המוני גדול.

מוצרי בעירת בנזין מתרחבים במנוע הבעירה הפנימית לאורך הפוליטרופ n1 27 בין 30 ל -3. הטמפרטורה הראשונית של הגזים היא 2100 צלזיוס; הרכב המוני של מוצרי בעירה של 1 ק"ג בנזין הוא כדלקמן: CO23 135 ק"ג, H2 1 305 ק"ג, O20 34 ק"ג, N2 12 61 ק"ג.קבע את עבודת התפשטות הגזים הללו אם 2 גר 'בנזין מוזרמים לגליל בו זמנית.

כאשר נשרף בנזין מתחנת כוח תרמית, נוצרים מרבצי פחמן המכילים תחמוצת עופרת.

כשנשרף בנזין במנועי בעירה פנימיים הדורשים כמעט כל המוצרים שנוצרו מועברים עם גזי הפליטה. רק חלק קטן יחסית מהתוצרים של בעירה לא מלאה של דלק ושמן, כמות קטנה של תרכובות אנאורגניות שנוצרו מאלמנטים המובנים בדלק, אוויר ושמן, מופקדים בצורה של מרבצי פחמן.

כשנשרף בנזין עם עופרת טטראאתיל, נוצר ככל הנראה תחמוצת עופרת, שנמסת רק בטמפרטורה של 900 צלזיוס ויכולה להתאדות בטמפרטורה גבוהה מאוד, העולה על הטמפרטורה הממוצעת בגליל המנוע. כדי למנוע שקיעה של תחמוצת עופרת במנוע, מוחדרים חומרים מיוחדים לנוזל האתילי - נבלות. הפחמימנים ההלוגניים משמשים לנבלות. בדרך כלל מדובר בתרכובות המכילות ברום וכלור, שגם נשרפות וקושרות עופרת בתרכובות ברומיד וכלור חדשות.

כאשר נשרף בנזין מתחנת כוח תרמית, נוצרים מרבצי פחמן המכילים תחמוצת עופרת.

במהלך הבעירה של בנזין המכיל TPP טהור, מונח לוח של תרכובות עופרת במנוע. ההרכב של כיתה נוזלית אתילית R-9 (לפי משקל): עופרת טטראאתיל 54 0%, ברומאתאן 33 0%, מונוכרורונפטלין 6 8 0 5%, חומר מילוי - תעופה - בנזין - עד 100%; צבע אדום כהה 1 גרם לכל 1 ק"ג מהתערובת.

כשנשרף בנזין המכיל TPP נוצר מנוע תחמוצת פיסטולה עם תנודתיות נמוכה; מכיוון שנקודת ההיתוך של תחמוצת העופרת גבוהה למדי (888), חלק ממנה (כ -10%, בהסתמך על עופרת המובאת עם בנזין) מופקד כשאריות מוצקות על קירות תא הבעירה, נרות ושסתומים, מה שמוביל ל תקלה מהירה במנוע.

כשנשרף בנזין במנוע רכב, נוצרות גם מולקולות קטנות יותר והאנרגיה המשתחררת מופצת בנפח גדול יותר.

גזים ליבון מהבערה של בנזין זורמים סביב מחליף החום 8 (מבפנים מצד תא הבעירה ובהמשך, דרך החלונות 5 שבחוץ, עוברים דרך תא הגז 6) ומחממים את האוויר בערוץ מחליף החום. לאחר מכן, גזי פליטה חמים מוזרמים דרך צינור הפליטה 7 מתחת לבור ומחממים את המנוע מבחוץ, ואוויר חם ממחליף החום מוזרם דרך הנשימה לתוך ארכובה ומחמם את המנוע מבפנים. ב 1 5 - 2 דקות לאחר תחילת החימום, תקע הזוהר מכובה והבעירה בתנור נמשכת ללא השתתפותו. לאחר 7 - 13 דקות מרגע קבלת הדופק להפעלת המנוע, השמן בארכובה מתחמם לטמפרטורה של 30 צלזיוס (בטמפרטורת סביבה של עד -25 צלזיוס) והיחידה מתחילה פעימות, ולאחר מכן התנור מכובה.

טמפרטורת הבעירה

בהנדסת חום מובחנים טמפרטורות הבעירה הבאות של גזים: תפוקת חום, קלורימטרית, תיאורטית וממשית (מחושבת). כושר החימום tx הוא הטמפרטורה המקסימלית של תוצרי בעירת הגז המלאה בתנאים אדיאבטיים עם מקדם אוויר עודף a = 1.0 ובטמפרטורת גז ואוויר השווה ל- 0 ° C:

tx = Qh / (IVcv) (8.11)

כאשר QH הוא הערך הקלורי הנמוך ביותר של גז, kJ / m3; IVcp - סכום התוצרים של נפחי הפחמן הדו-חמצני, אדי המים והחנקן שנוצרו במהלך הבעירה של 1 מ"ק גז (m3 / m3) ויכולות החום הנפחיות הממוצעות שלהם בלחץ קבוע בטווח הטמפרטורות שבין 0 ° C ל tx (kJ / (m3 * ° С).

בשל חוסר העקביות של קיבולת החום של גזים, תפוקת החום נקבעת על ידי שיטת הקירובים העוקבים. כפרמטר הראשוני, ערכו נלקח בגז טבעי (= 2000 מעלות צלזיוס), כאשר a = 1.0, נפחי מרכיבי מוצרי הבעירה נקבעים, על פי הטבלה.8.3, נמצא יכולת החום הממוצעת שלהם ואז, על פי הנוסחה (8.11), מחושבת קיבולת החום של הגז. אם כתוצאה מהחישוב יתברר שהוא נמוך או גבוה מזה המקובל, אז נקבעת טמפרטורה נוספת והחישוב חוזר על עצמו. תפוקת החום של גזים פשוטים ומורכבים נפוצים כאשר הם נשרפים באוויר יבש ניתנת בטבלה. 8.5. בעת שריפת גז באוויר אטמוספרי המכיל כ -1 וואט. % לחות, ייצור החום פוחת ב 25-30 מעלות צלזיוס.

טמפרטורת הבעירה הקלורימטרית tK היא הטמפרטורה הנקבעת מבלי לקחת בחשבון את התנתקותם של אדי מים ופחמן דו חמצני, אך תוך התחשבות בטמפרטורה הראשונית בפועל של הגז והאוויר. זה שונה מפלט החום tx בכך שטמפרטורות הגז והאוויר, כמו גם מקדם האוויר העודף a, נלקחים מהערכים האמיתיים שלהם. אתה יכול לקבוע את tK לפי הנוסחה:

tк = (Qн + qphys) / (ΣVcp) (8.12)

כאשר qphys הוא תכולת החום (החום הפיזי) של גז ואוויר, נמדד מ- 0 ° C, kJ / m3.

גזי נפט טבעיים ונוזלים בדרך כלל אינם מחוממים לפני הבעירה, ונפחם בהשוואה לנפח אוויר הבעירה קטן.

לוח 8.3.

קיבולת חום נפחית ממוצעת של גזים, kJ / (m3 • ° С)

לכן, כאשר קובעים את הטמפרטורה הקלורימטרית, ניתן להתעלם מתכולת החום של הגזים. כאשר שורפים גזים בעלי ערך קלורי נמוך (גנרטור, תנור הפיצוץ וכו '), לתכולת החום שלהם (במיוחד מחומם לפני הבעירה) יש השפעה משמעותית מאוד על הטמפרטורה הקלורימטרית.

התלות של הטמפרטורה הקלורימטרית של גז טבעי בהרכב ממוצע באוויר עם טמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס ולחות של 1% על מקדם האוויר העודף a ניתנת בטבלה. 8.5, עבור גפ"מ כאשר הוא נשרף באוויר יבש - בטבלה. 8.7. נתוני טבלה. 8.5-8.7 ניתן להנחות בדיוק מספיק בעת קביעת טמפרטורת הבעירה הקלורימטרית של גזים טבעיים אחרים, הדומים יחסית בהרכבם, וגזי פחמימנים כמעט בכל הרכב. אם יש צורך להשיג טמפרטורה גבוהה בעת שריפת גזים עם מקדמי אוויר עודפים נמוכים, כמו גם להגביר את יעילות התנורים, בפועל, האוויר מחומם, מה שמוביל לעלייה בטמפרטורה הקלורימטרית (ראה טבלה 8.6) .

לוח 8.4.

יכולת חימום של גזים באוויר יבש

לוח 8.5.

טמפרטורות קלורימטריות ותיאורטיות של בעירת גז טבעי באוויר עם t = 0 ° C ולחות 1% * תלוי במקדם האוויר העודף a

>

טמפרטורת הבעירה התיאורטית tT היא הטמפרטורה המקסימלית הנקבעת באופן דומה לטמפרטורה הקלורימטרית tK, אך עם תיקון לתגובות אנדותרמיות (הדורשות חום) של דיסוציאציה של פחמן דו חמצני ואדי מים, וממשיכים עם עלייה בנפח:

СО2 ‹–› СО + 0.5О2 - 283 mJ / mol (8.13)

Н2О ‹–› Н2 + 0.5О2 - 242 mJ / mol (8.14)

בטמפרטורות גבוהות, ניתוק יכול להוביל להיווצרות קבוצות של מימן אטומי, חמצן ו- OH הידרוקסיל. בנוסף, בעירה של גז מייצרת תמיד כמות כלשהי של תחמוצת חנקן. כל התגובות הללו הן אנדותרמיות ומובילות לירידה בטמפרטורת הבעירה.

לוח 8.6.

טמפרטורה קלורית של בעירת גז טבעי tу, ° C, תלוי ביחס עודף האוויר היבש והטמפרטורה שלו (ערכים מעוגלים)

לוח 8.7.

טמפרטורת הבעירה הקלורימטרית tK של פרופאן מסחרי באוויר יבש עם t = 0 ° C בהתאם למקדם האוויר העודף a

ניתן לקבוע את טמפרטורת הבעירה התיאורטית באמצעות הנוסחה הבאה:

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

כאשר qduc הוא צריכת החום הכוללת לניתוק של СО2 ו- Н2О במוצרי בעירה, kJ / m3; IVcp - סכום תוצר הנפח וקיבולת החום הממוצעת של מוצרי בעירה, תוך התחשבות בניתוק לכל 1 מ"ק גז.

כפי שניתן לראות מהטבלה 8.8, בטמפרטורות של עד 1600 מעלות צלזיוס, ניתן להתעלם ממידת הדיסוציאציה, וניתן לקחת את טמפרטורת הבעירה התיאורטית השווה לטמפרטורה הקלורימטרית. בטמפרטורות גבוהות יותר, מידת הניתוק יכולה להפחית משמעותית את הטמפרטורה בסביבת העבודה. בפועל, אין צורך מיוחד בכך, יש לקבוע את טמפרטורת הבעירה התיאורטית רק עבור תנורים בטמפרטורה גבוהה הפועלים באוויר שחומם מראש (למשל, תנורי אח פתוחים). אין צורך בכך עבור מפעלי דוודים.

הטמפרטורה (המחושבת) בפועל של מוצרי הבעירה td היא הטמפרטורה שמגיעים אליה בתנאים אמיתיים בנקודה החמה ביותר של הלהבה. הוא נמוך יותר מזה התיאורטי ותלוי באובדן החום לאיכות הסביבה, במידת העברת החום מאזור הבעירה על ידי קרינה, באורך תהליך הבעירה בזמן וכו '. הטמפרטורות הממוצעות בפועל בתנורים של תנורים ודודים הם נקבע על ידי מאזן החום או בערך על ידי טמפרטורת הבעירה התיאורטית או הקלורימטרית על הטמפרטורה בתנורים עם הכנסת גורמי תיקון שהוקמו בניסוי:

td = t (8.16)

איפה n - t. n. מקדם פירומטרי בתוך:

• לתנורי חימום וחימום איכותיים עם בידוד תרמי - 0.75-0.85;
• לתנורים אטומים ללא בידוד תרמי - 0.70-0.75;
• לתנורי דודים מוגנים - 0.60-0.75.

בפועל, יש לדעת לא רק את טמפרטורות הבעירה האדיאבטיות שניתנו לעיל, אלא גם את הטמפרטורות המקסימליות המתרחשות בלהבה. הערכים המשוערים שלהם נקבעים בדרך כלל בניסוי בשיטות ספקטרוגרפיות. הטמפרטורות המקסימליות העולות בלהבה חופשית במרחק של 5-10 מ"מ מראש חזית הבעירה החרוטית מוצגות בטבלה. 8.9. ניתוח הנתונים שהוצגו מראה כי הטמפרטורות המקסימליות בלהבה נמוכות מתפוקת החום (עקב צריכת החום לניתוק H2O ו- CO2 והוצאת החום מאזור הלהבה).

• בית
• מַדרִיך
• מאפייני בעירה של גזים
• טמפרטורת הבעירה

בעירה - מוצר שמן

שריפת מוצרי נפט בסוללת חוות הטנקים מתבטלת באמצעות אספקה ​​מיידית של קצף.

שריפת מוצרי נפט בסוללת חוות המיכלים מתבטלת באמצעות אספקה ​​מיידית של קצף.

במהלך הבעירה של מוצרי נפט, נקודת הרתיחה שלהם (ראו טבלה 69) עולה בהדרגה עקב הזיקוק השברתי המתמשך, שבקשר אליו עולה גם הטמפרטורה של השכבה העליונה.

בעת שריפת שמן במיכל, החלק העליון של החגורה העליונה של המיכל חשוף ללהבה. כששורפים שמן ברמה נמוכה יותר, גובה הצד החופשי של המיכל במגע עם הלהבה יכול להיות משמעותי. במצב הבעירה הזה המאגר עלול לקרוס. מים מחרירי אש או מטבעות השקיה נייחות, הנופלים על החלק החיצוני של הקירות העליונים של המיכל, מקררים אותם (איור 3 א).15.1) ובכך מונע תאונה והתפשטות נפט לסוללה, ויוצרים תנאים נוחים יותר לשימוש בקצף מכני אוויר.

תוצאות חקר הבעירה של מוצרי נפט ותערובותיהם מעניינות.

הטמפרטורה שלו במהלך הבעירה של מוצרי נפט היא: בנזין 1200 צלזיוס, טרקטור נפט 1100 צלזיוס, סולר 1100 צלזיוס, נפט גולמי 1100 צלזיוס, מזוט 1000 ג. בעת שריפת עץ בערימות, הטמפרטורה של הלהבה הסוערת מגיעה ל 1200 - 1300. ג.

מחקרים גדולים במיוחד בתחום הפיזיקה של בעירת מוצרי נפט וכיבוים בוצעו במהלך 15 השנים האחרונות במכון המחקר המרכזי להגנת האש (TsNIIPO), מכון האנרגיה של האקדמיה למדעים של ברית המועצות (ENIN) ו- מספר מכוני מחקר וחינוך אחרים.

דוגמה לזרז שלילי היא דיכוי הבעירה של מוצרי נפט בתוספת פחמימנים הלוגניים.

מים מקדמים קצף והיווצרות תחליבים במהלך הבעירה של מוצרי נפט עם נקודת הבזק של 120 מעלות צלזיוס ומעלה. התחליב, המכסה את פני הנוזל, מבודד אותו מהחמצן שבאוויר, וגם מונע בריחת אדים ממנו.

הבעירה של גזי פחמימנים נוזלים במיכלים איזותרמיים אינה שונה מהשרפה של מוצרי נפט. ניתן לחשב את קצב הבעירה במקרה זה על ידי הנוסחה (13) או לקבוע אותו בניסוי. הייחודיות בעירה של גזים נוזלים בתנאים איזותרמיים היא שטמפרטורת כל מסת הנוזל במיכל שווה לנקודת הרתיחה בלחץ אטמוספרי. עבור מימן, מתאן, אתאן, פרופאן ובוטאן, הטמפרטורות הללו הן בהתאמה - 252, - 161, - 88, - 42 ו- 0 5 צלזיוס.

מחקר ותרגול של כיבוי שריפות הראו שכדי לעצור את הבעירה של מוצר שמן, על הקצף לכסות לחלוטין את כל פניו בשכבה בעובי מסוים. כל הקצף בעל קצב התפשטות נמוך אינו יעיל בכיבוי שריפות מוצרי נפט במיכלים ברמה נמוכה יותר של שיטפונות. קצף הנופל מגובה רב (6 - 8 מ ') על פני הדלק, טובל ועטוף בסרט דלק, נשרף או מתמוטט במהירות. רק קצף עם ריבוי של 70 - 150 ניתן לזרוק למיכל בוער עם סילוני צירים.