Temperatura de ardere a kerosenului în aer

Stabilitate chimică

Având în vedere proprietățile chimice ale benzinei, este necesar să ne concentrăm asupra timpului în care compoziția hidrocarburilor va rămâne neschimbată, deoarece odată cu depozitarea îndelungată, componentele mai ușoare dispar și performanța este mult redusă.
În special, problema este acută dacă un combustibil de calitate superioară (AI 95) a fost obținut din benzină cu un număr minim de octanici prin adăugarea de propan sau metan la compoziția sa. Calitățile lor antiderapante sunt mai mari decât cele ale izooctanului, dar se disipează instantaneu.

Conform GOST, compoziția chimică a combustibilului oricărei mărci trebuie să fie neschimbată timp de 5 ani, sub rezerva regulilor de depozitare. De fapt, de multe ori chiar și combustibilul nou achiziționat are deja un număr octanic sub cel specificat.

Vinzătorii fără scrupule sunt de vină pentru acest lucru, care adaugă gaz lichefiat în containerele cu combustibil, al căror timp de depozitare a expirat, iar conținutul nu îndeplinește cerințele GOST. De obicei, se adaugă diferite cantități de gaz la același combustibil pentru a obține un număr octanic de 92 sau 95. Confirmarea unor astfel de trucuri este mirosul de gaz înțepător la stația de alimentare.

Metode de determinare a punctului de aprindere

Există o metodă de creuzet deschis și închis (recipient pentru produse petroliere). Temperaturile obținute diferă din cauza cantității de vapori acumulați.

Metoda creuzetului deschis include:

1. Curățarea benzinei de umezeală folosind clorură de sodiu.
2. Umplerea creuzetului la un anumit nivel.
3. Încălzirea recipientului la o temperatură cu 10 grade sub rezultatul scontat.
4. Aprinderea unui arzător de gaz deasupra suprafeței.
5. În momentul aprinderii, punctul de aprindere este înregistrat.

Metoda creuzetului închis diferă prin faptul că benzina din recipient este amestecată constant. Când se deschide capacul, focul este adus automat.

Aparatul cu punct de aprindere este format din următoarele componente:

• încălzitor electric (putere de la 600 wați);
• capacitate de 70 de mililitri;
• agitator de cupru;
• aprindere electrică sau cu gaz;
• termometru.

În funcție de rezultate, substanțele inflamabile sunt clasificate:

• deosebit de periculos (la un punct de aprindere sub -200C);
• periculos (de la -200C la + 230C);
• periculos la temperaturi ridicate (de la 230C la 610C).

Viteza - Combustie - Combustibil

Care este costul real al unui litru de benzină
Viteza de ardere a combustibilului crește foarte mult dacă amestecul combustibil se află într-o mișcare intensă de vortex (turbulent). În consecință, intensitatea transferului de căldură turbulentă poate fi mult mai mare decât cea a difuziei moleculare.

Rata de combustie a combustibilului depinde de o serie de motive discutate mai târziu în acest capitol și, în special, de calitatea amestecării combustibilului cu aerul. Rata combustiei este determinată de cantitatea de combustibil arsă pe unitate de timp.

Viteza de ardere a combustibilului și, prin urmare, rata de degajare a căldurii sunt determinate de mărimea suprafeței de ardere. Praful de cărbune cu dimensiunea maximă a particulelor de 300 - 500 microni are o suprafață de ardere de zeci de mii de ori mai mare decât combustibilul cu grătar cu lanț sortat grosier.

Rata de ardere a combustibilului depinde de temperatura și presiunea din camera de ardere, crescând odată cu creșterea acestora. Prin urmare, după aprindere, rata de ardere crește și devine foarte mare la capătul camerei de ardere.

Viteza de ardere a combustibilului este influențată și de turația motorului. Cu o creștere a numărului de rotații, durata fazei este redusă.

Turbulența fluxului de gaz crește brusc rata de ardere a combustibilului datorită creșterii suprafeței de ardere și a vitezei de propagare a frontului de flacără cu o creștere a ratei de transfer de căldură.

Când mergeți pe un amestec slab, rata de ardere este încetinită. Prin urmare, cantitatea de căldură degajată de gaze către piese crește și motorul se supraîncălzește. Semnele unui amestec prea slab sunt blițurile din carburator și din galeria de admisie.

Turbulența fluxului de gaz crește brusc rata de ardere a combustibilului datorită unei creșteri a suprafeței de ardere și a vitezei de propagare a frontului de flacără datorită unei creșteri a ratei de transfer de căldură.

Alcanii normali au numărul cetanic maxim, care caracterizează rata de ardere a combustibilului într-un motor.

Compoziția amestecului de lucru afectează foarte mult rata de ardere a combustibilului din motor. Aceste condiții au loc la coeff.

Influența calității dezvoltării procesului de ardere este determinată de rata de ardere a combustibilului în faza principală. Când o cantitate mare de combustibil este arsă în această fază, valorile pz și Tz cresc, proporția combustibilului după ardere scade în timpul procesului de expansiune, iar indicele poltropic nz devine mai mare. Această dezvoltare a procesului este cea mai favorabilă, deoarece se obține cea mai bună utilizare a căldurii.

În procesul de lucru al motorului, valoarea ratei de ardere a combustibilului este foarte importantă. Viteza de ardere este înțeleasă ca cantitatea (masa) de combustibil care reacționează (arde) pe unitate de timp.

O serie de fenomene generale indică faptul că rata de ardere a combustibilului la motoare este destul de naturală, nu aleatorie. Acest lucru este indicat de reproductibilitatea ciclurilor mai mult sau mai puțin lipsite de ambiguitate în cilindrul motorului, care, de fapt, determină funcționarea stabilă a motoarelor. În aceleași motoare, natura prelungită a combustiei este întotdeauna observată cu amestecuri slabe. Munca grea a motorului, care are loc la o viteză mare a reacțiilor de ardere, este observată, de regulă, la motoarele diesel fără compresor și munca ușoară - la motoarele cu aprindere de la o scânteie electrică. Acest lucru indică faptul că formarea și aprinderea fundamentală a amestecului diferă în mod regulat în rata de ardere. Odată cu creșterea numărului de rotații ale motorului, durata de ardere scade în timp, iar unghiul de rotație al arborelui cotit crește. Curbele cinetice ale cursului de ardere la motoare au o natură similară cu curbele cinetice ale unui număr de reacții chimice care nu sunt direct legate de motoare și care au loc în condiții diferite.

Experimentele indică dependența intensității transferului de căldură radiantă de rata de ardere a combustibilului. Cu o ardere rapidă la rădăcina lanternei, se dezvoltă temperaturi mai ridicate și transferul de căldură se intensifică. Neomogenitatea câmpului de temperatură, împreună cu diferite concentrații de particule emitente, duce la neomogenitatea gradului de negru al flăcării. Toate cele de mai sus creează mari dificultăți pentru determinarea analitică a temperaturii radiatorului și a gradului de emisivitate a cuptorului.

Într-o flacără laminară (a se vedea secțiunea 3 pentru mai multe detalii), rata de ardere a combustibilului este constantă și Q 0; procesul de ardere este silențios. Cu toate acestea, dacă zona de ardere este turbulentă, și acesta este cazul luat în considerare, atunci chiar dacă consumul de combustibil este constant în medie, rata locală de ardere se schimbă în timp și pentru un element de volum mic Q.Q. Turbulența tulbură continuu flacăra; în orice moment dat, arderea este limitată de această flacără sau de o serie de flăcări, ocupând o poziție aleatorie în zona de ardere.

Combustibil gazos

Combustibilul gazos este un amestec de diverse gaze: metan, etilenă și alte hidrocarburi, monoxid de carbon, dioxid de carbon sau dioxid de carbon, azot, hidrogen, hidrogen sulfurat, oxigen și alte gaze, precum și vapori de apă.

Metanul (CH4) este principalul constituent al multor gaze naturale. Conținutul său în gaze naturale ajunge la 93 ... 98%. Arderea a 1 m3 de metan eliberează ~ 35 800 kJ de căldură.

Combustibilii gazoși pot conține, de asemenea, cantități mici de etilenă (C2H4). Arderea a 1 m3 de etilenă dă ~ 59.000 kJ de căldură.

Pe lângă metan și etilenă, combustibilii gazoși conțin și compuși hidrocarbonati, cum ar fi propanul (C3H8), butanul (C4H10) etc. Arderea acestor hidrocarburi produce mai multă căldură decât arderea etilenei, dar cantitatea lor este nesemnificativă în gazele combustibile. .

Hidrogenul (H2) este de 14,5 ori mai ușor decât aerul. Arderea a 1 m3 de hidrogen eliberează ~ 10 800 kJ de căldură. Multe gaze combustibile, altele decât gazele de cocserie, conțin cantități relativ mici de hidrogen. În gazul de cocserie, conținutul său poate ajunge la 50 ... 60%.

Monoxidul de carbon (CO) este principala componentă combustibilă a gazului de furnal. Arderea a 1 m3 din acest gaz produce ~ 12.770 kJ de căldură. Acest gaz este incolor, inodor și foarte toxic.

Sulfura de hidrogen (H2S) este un gaz greu cu un miros neplăcut și este foarte toxic. În prezența hidrogenului sulfurat în gaz, coroziunea părților metalice ale cuptorului și a conductei de gaz crește. Efectul nociv al hidrogenului sulfurat este sporit de prezența oxigenului și umezelii în gaz. Arderea a 1 m3 de hidrogen sulfurat eliberează ~ 23 400 kJ de căldură.

Restul gazelor: CO2, N2, O2 și vapori de apă sunt componente de balast, deoarece odată cu creșterea conținutului acestor gaze în combustibil, conținutul componentelor sale combustibile scade. Prezența lor duce la scăderea temperaturii de ardere a combustibilului. Din motive de siguranță, un conținut de> 0,5% oxigen liber în combustibili gazoși este considerat periculos.

Fierbere - benzină

Numărul octanului Compoziția benzinei

Benzina începe să fiarbă la o temperatură relativ scăzută și continuă foarte intens.

Sfârșitul punctului de fierbere al benzinei nu este specificat.

Începutul fierberii benzinei este sub 40 C, sfârșitul este 180 C, temperatura la începutul cristalizării nu este mai mare de 60 C. Aciditatea benzinei nu depășește 1 mg / 100 ml.

Punctul final de fierbere al benzinei conform GOST este de 185 C, iar cel real este de 180 C.

Punctul final de fierbere al benzinei este temperatura la care o porțiune standard (100 ml) din benzina testată este complet distilată (opărită) din balonul de sticlă în care a fost localizată în frigider-receptor.

Punctul final de fierbere al benzinei nu trebuie să depășească 200 - 225 C. Pentru benzinele de aviație, punctul final de fierbere este mult mai mic, ajungând în unele cazuri până la 120 C.

MPa, punctul de fierbere al benzinei este de 338 K, masa sa medie molară este de 120 kg / kmol, iar căldura de vaporizare este de 252 kJ / kg.

Punctul inițial de fierbere al benzinei, de exemplu 40 pentru benzina de aviație, indică prezența fracțiilor ușoare, cu fierbere redusă, dar nu indică conținutul acestora. Punctul de fierbere al primei fracțiuni de 10%, sau temperatura de pornire, caracterizează proprietățile de pornire ale benzinei, volatilitatea acesteia, precum și tendința de a forma blocaje de gaz în sistemul de alimentare cu benzină. Cu cât este mai scăzut punctul de fierbere al fracției de 10%, cu atât este mai ușor să porniți motorul, dar și mai mare este posibilitatea formării blocajelor de gaz, care pot provoca întreruperi în alimentarea cu combustibil și chiar opri motorul. Punctul de fierbere prea ridicat al fracției de pornire face dificilă pornirea motorului la temperaturi ambiante scăzute, ceea ce duce la pierderi de benzină.

O scădere la sfârșitul punctului de fierbere al benzinelor de reformare duce la o deteriorare a rezistenței lor la detonare. Sunt necesare cercetări și calcule economice pentru a aborda această problemă.Trebuie remarcat faptul că în practica străină a mai multor țări, benzinele cu motor cu un punct de fierbere de 215 - 220 C sunt în prezent produse și utilizate.

O scădere la sfârșitul punctului de fierbere al benzinelor de reformare duce la o deteriorare a rezistenței lor la detonare. Sunt necesare cercetări și calcule economice pentru a aborda această problemă. Trebuie remarcat faptul că în practica străină a mai multor țări, benzinele cu motor cu un punct de fierbere de 215 - 220 C sunt în prezent produse și utilizate.

Dacă punctul final de fierbere al benzinei este ridicat, atunci fracțiunile grele conținute în acesta s-ar putea să nu se evapore și, prin urmare, să nu ardă în motor, ceea ce va duce la un consum crescut de combustibil.

Scăderea punctului final de fierbere a benzinelor cu funcționare dreaptă duce la o creștere a rezistenței lor la detonare. Benzinele cu funcție liniară cu octanie redusă au un număr de octanici de 75 și respectiv 68 și sunt utilizate ca componente ale benzinelor cu motor.

Combustie - benzină

Proiectare și principiu de funcționare Sistem de injecție directă de benzină Bosch Motronic MED 7

Arderea benzinei, kerosenului și a altor hidrocarburi lichide are loc în faza gazoasă. Arderea poate apărea numai atunci când concentrația de vapori de combustibil în aer este în anumite limite, individuale pentru fiecare substanță. Dacă o cantitate mică de vapori de combustibil este conținută în aerul IB, arderea nu va avea loc, precum și în cazul în care există prea mulți vapori de combustibil și nu există suficient oxigen.

Când arde benzina, se știe că se formează un strat homotermal, a cărui grosime crește cu timpul.

Când arde benzina, se formează apă și dioxid de carbon. Poate servi această confirmare suficientă că benzina nu este un element?

Când benzina, kerosenul și alte lichide sunt arse în rezervoare, zdrobirea fluxului de gaz în volume separate și arderea fiecăruia dintre ele separat sunt vizibile în mod clar.

Când benzina și uleiul sunt arse în rezervoare cu diametru mare, caracterul încălzirii diferă semnificativ de cel descris mai sus. Când ard, apare un strat încălzit, a cărui grosime crește în mod natural în timp și temperatura este aceeași cu temperatura de pe suprafața lichidului. Sub el, temperatura lichidului scade rapid și devine aproape aceeași cu temperatura inițială. Natura curbelor arată că în timpul arderii, benzina se descompune în două straturi - unul superior și unul inferior.

De exemplu, arderea benzinei în aer se numește proces chimic. În acest caz, se eliberează energie, egală cu aproximativ 1300 kcal pe 1 mol de benzină.

Analiza produselor de combustie a benzinei și uleiurilor devine extrem de importantă, deoarece cunoașterea compoziției individuale a acestor produse este necesară pentru studiul proceselor de ardere în motor și pentru studiul poluării aerului.

Astfel, când benzina este arsă în rezervoare largi, până la 40% din căldura degajată ca urmare a arderii este consumată pentru radiații.

Masa 76 arată rata de ardere a benzinei cu aditivi tetranitro-metanici.

Experimentele au descoperit că viteza arderii benzinei de pe suprafața rezervorului este afectată semnificativ de diametrul acestuia.

Cu ajutorul GPS-600, pompierii au reușit să facă față eliminării arderii benzinei care s-a revărsat de-a lungul căii ferate, asigurând mișcarea operatorilor portbagaj către locul unde erau conectate tancurile.După ce le-au deconectat, cu o bucată dintr-un fir de contact, au atașat 2 rezervoare cu benzină la motorul de pompieri și le-au scos din zona de incendiu.

O creștere deosebit de mare a vitezei de încălzire de la vânt a fost observată la arderea benzinei. Când benzina ardea într-un rezervor de 2 64 m la viteza vântului de 1 3 m / s, rata de încălzire era de 9 63 mm / min, iar la viteza vântului de 10 m / s, rata de încălzire a crescut la 17 1 mm / min.

Temperatura de aprindere și alți parametri

Arderea cărbunelui este o reacție chimică de oxidare a carbonului care are loc la o temperatură inițială ridicată cu eliberare intensă de căldură. Acum este mai simplu: combustibilul cu cărbune nu se poate aprinde ca hârtia; preîncălzirea la 370-700 ° C este necesară pentru aprindere, în funcție de marca de combustibil.

Moment cheie. Eficiența arderii cărbunelui într-un cuptor sau într-un cazan de combustibil solid de uz casnic se caracterizează nu prin temperatura maximă, ci prin completitudinea arderii. Fiecare moleculă de carbon se combină cu două particule de oxigen din aer pentru a forma dioxid de carbon CO2. Procesul se reflectă în formula chimică.

Dacă limitați cantitatea de oxigen care intră (acoperiți suflanta, comutați cazanul TT în modul de fum), în loc de CO2, se formează monoxid de carbon CO și se emite în coș, eficiența combustiei va scădea semnificativ. Pentru a obține o eficiență ridicată, este necesar să se asigure condiții favorabile:

1. Cărbunii maronii se aprind la o temperatură de +370 ° C, piatra - 470 ° C, antracitul - 700 grade. Este necesară preîncălzirea unității de încălzire cu lemn (brichete de rumeguș).
2. Aerul este furnizat în focar în exces, factorul de siguranță este de 1,3-1,5.
3. Arderea este susținută de temperatura ridicată a cărbunilor fierbinți care se află pe grătar. Este important să asigurați trecerea oxigenului prin întreaga grosime a combustibilului, deoarece aerul se mișcă prin tava de cenușă datorită tirajului natural al coșului de fum.

Cometariu. Singurele excepții sunt sobe de tip Bubafonya de casă și cazane cilindrice pentru ardere superioară, unde aerul este introdus în focar de sus în jos.

Temperatura teoretică de ardere și transferul specific de căldură al diferiților combustibili sunt prezentate în tabelul comparativ. Se observă că, în condiții ideale, orice combustibil va elibera căldură maximă atunci când interacționează cu volumul de aer necesar.

În practică, este nerealist să creezi astfel de condiții, astfel încât aerul este alimentat cu un anumit exces. Temperatura reală de ardere a cărbunelui brun într-un cazan convențional TT este cuprinsă între 700 ... 800 ° C, piatră și antracit - 800 ... 1100 grade.

Dacă exagerați cu cantitatea de oxigen, energia va începe să fie cheltuită pentru încălzirea aerului și pur și simplu zboară în țeavă, eficiența cuptorului va scădea în mod vizibil. Mai mult, temperatura focului poate ajunge la 1500 ° C. Procesul seamănă cu un foc obișnuit - flacăra este mare, este puțină căldură. Un exemplu de combustie eficientă a cărbunelui cu un arzător cu replică la un cazan automat este prezentat în videoclip:

Temperatura - combustie - combustibil

Intensitatea iradierii lucrătorului depinde de temperatura de ardere a combustibilului din cuptor, de dimensiunea orificiului de încărcare, de grosimea pereților cuptorului la orificiul de încărcare și, în cele din urmă, de distanța la care se află lucrătorul de încărcare gaură.

Temperatura practic realizabilă 1L este temperatura de combustie a combustibilului în condiții reale. La determinarea valorii sale, se iau în considerare pierderile de căldură în mediu, durata procesului de ardere, metoda de ardere și alți factori.

Excesul de aer afectează dramatic temperatura de ardere a combustibilului.Deci, de exemplu, temperatura efectivă de ardere a gazelor naturale cu un exces de 10% aer este 1868 C, cu un exces 20% de 1749 C și cu un exces 100% aer, scade la 1167 C. Pe de altă parte , preîncălzirea aerului, mergând la arderea combustibilului, mărește temperatura de ardere a acestuia. Deci, la arderea gazului natural (1Max 2003 C) cu aer încălzit la 200 C, temperatura de ardere crește la 2128 C, iar atunci când aerul este încălzit la 400 C - până la 2257 C.

Când aerul și combustibilul gazos sunt încălzite, temperatura de combustie a combustibilului crește și, în consecință, crește și temperatura spațiului de lucru al cuptorului. În multe cazuri, este imposibil să se atingă temperaturile necesare pentru un anumit proces tehnologic fără încălzirea ridicată a aerului și a combustibilului gazos. De exemplu, topirea oțelului în cuptoare cu vatră deschisă, pentru care temperatura torței (fluxul de gaze arse) în spațiul de topire ar trebui să fie de 1800 - 2000 C, ar fi imposibilă fără încălzirea aerului și gazului la 1000 - 1200 C. Când încălzirea cuptoarelor industriale cu combustibil local cu conținut scăzut de calorii (lemn de foc umed, turbă, cărbune brun), munca lor fără încălzirea aerului este adesea chiar imposibilă.

Din această formulă se poate observa că temperatura de ardere a combustibilului poate fi crescută prin creșterea numărătorului său și scăderea numitorului. Dependența temperaturii de ardere a diferitelor gaze de raportul de aer în exces este prezentată în Fig.

Excesul de aer afectează, de asemenea, brusc temperatura de ardere a combustibilului. Deci, puterea de căldură a gazelor naturale cu un exces de aer de 10% - 1868 C, cu un exces de aer de 20% - 1749 C și cu un exces de 100% este egal cu 1167 C.

Dacă temperatura de joncțiune fierbinte este limitată numai de temperatura de ardere a combustibilului, utilizarea recuperării face posibilă creșterea temperaturii Тт prin creșterea temperaturii produselor de ardere și, astfel, creșterea eficienței globale a TEG.

Îmbogățirea exploziei cu oxigen duce la o creștere semnificativă a temperaturii de ardere a combustibilului. Deoarece datele grafice din Fig. 17, temperatura teoretică a arderii combustibilului este asociată cu îmbogățirea exploziei cu oxigen printr-o dependență, care este practic liniară până la conținutul de oxigen din explozie de 40%. La grade mai mari de îmbogățire, disocierea produselor de ardere începe să aibă un efect semnificativ, ca urmare a faptului că curbele dependenței de temperatură de gradul de îmbogățire a exploziei se abat de la linii drepte și se apropie asimptotic de temperaturile care limitează pentru un combustibil. Astfel, dependența considerată a temperaturii de combustie a combustibilului de gradul de îmbogățire cu oxigen a exploziei are două regiuni - o regiune de îmbogățiri relativ scăzute, unde există o dependență liniară și o regiune de îmbogățiri mari (peste 40%), unde creșterea temperaturii are un caracter în descompunere.

Un indicator termotehnic important al funcționării cuptorului este temperatura cuptorului, care depinde de temperatura de ardere a combustibilului și de natura consumului de căldură.

Cenușa combustibilului, în funcție de compoziția impurităților minerale, la temperatura de ardere a combustibilului poate fi topită în bucăți de zgură. Caracteristica cenușii combustibilului în funcție de temperatură este dată în tabel. DAR.

Valoarea tmaK din tabel. IV - З - temperatura calorimetrică (teoretică) a combustiei combustibilului.

Pierderile de căldură prin pereții cuptoarelor către exterior (în mediu) reduc temperatura de ardere a combustibilului.

Arderea combustibilului

Arderea combustibilului este procesul de oxidare a componentelor combustibile care are loc la temperaturi ridicate și este însoțit de eliberarea de căldură. Natura arderii este determinată de mulți factori, inclusiv metoda de ardere, proiectarea cuptorului, concentrația de oxigen etc. Dar condițiile parcursului, durata și rezultatele finale ale proceselor de ardere depind în mare măsură de compoziție. , caracteristicile fizice și chimice ale combustibilului.

Compoziția combustibilului

Combustibilii solizi includ cărbune și cărbune brun, turbă, șisturi petroliere, lemn. Aceste tipuri de combustibili sunt compuși organici complecși formați în principal din cinci elemente - carbon C, hidrogen H, oxigen O, sulf S și azot N. Combustibilul conține, de asemenea, umiditate și minerale necombustibile, care formează cenușă după ardere. Umiditatea și cenușa sunt balastul extern al combustibilului, în timp ce oxigenul și azotul sunt interne.

Elementul principal al părții combustibile este carbonul, acesta determină eliberarea celei mai mari cantități de căldură. Cu toate acestea, cu cât este mai mare proporția de carbon într-un combustibil solid, cu atât este mai dificil să se aprindă. În timpul arderii, hidrogenul eliberează căldură de 4,4 ori mai mult decât carbonul, dar ponderea sa în compoziția combustibililor solizi este mică. Oxigenul, nefiind un element generator de căldură și legând hidrogenul și carbonul, reduce căldura de ardere, prin urmare este un element nedorit. Conținutul său este deosebit de ridicat în turbă și lemn. Cantitatea de azot din combustibilii solizi este mică, dar este capabilă să formeze oxizi nocivi pentru mediu și oameni. Sulful este, de asemenea, o impuritate dăunătoare, emite puțină căldură, dar oxizii rezultați duc la coroziunea metalului cazanelor și poluarea atmosferei.

Specificațiile combustibilului și influența acestora asupra procesului de ardere

Cele mai importante caracteristici tehnice ale combustibilului sunt: ​​căldura de ardere, randamentul substanțelor volatile, proprietățile reziduurilor nevolatile (cocs), conținutul de cenușă și conținutul de umiditate.

Căldura de ardere a combustibilului

Puterea calorică este cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a unei unități de masă (kJ / kg) sau a volumului de combustibil (kJ / m3). Distingeți între căldura de ardere mai mare și cea mai mică. Cea mai mare include căldura degajată în timpul condensării vaporilor conținuți în produsele de ardere. Când combustibilul este ars în cuptoarele cazanului, gazele de ardere ale gazelor de eșapament au o temperatură la care umiditatea este în stare vaporoasă. Prin urmare, în acest caz, se folosește o căldură mai mică de ardere, care nu ia în considerare căldura de condensare a vaporilor de apă.

Compoziția și puterea calorică netă a tuturor depozitelor de cărbune cunoscute au fost determinate și date în caracteristicile calculate.

Eliberare de materie volatilă

Când combustibilul solid este încălzit fără acces la aer sub influența temperaturii ridicate, mai întâi se eliberează vapori de apă, iar apoi se produce descompunerea termică a moleculelor odată cu eliberarea substanțelor gazoase, numite substanțe volatile.

Eliberarea substanțelor volatile poate avea loc în intervalul de temperatură de la 160 la 1100 ° C, dar în medie - în intervalul de temperatură de 400-800 ° C. Temperatura de la începutul eliberării substanțelor volatile, cantitatea și compoziția produselor gazoase depind de compoziția chimică a combustibilului. Cu cât combustibilul este mai vechi din punct de vedere chimic, cu atât este mai scăzută eliberarea substanțelor volatile și cu atât este mai mare temperatura apariției acestora.

Volatilele asigură aprinderea mai timpurie a particulelor și au un efect semnificativ asupra arderii combustibilului. Combustibilii tineri - turbă, cărbune brun - se aprind ușor, ard rapid și aproape complet. În schimb, combustibilii cu substanțe volatile reduse, cum ar fi antracitul, sunt mai greu de aprins, ard mult mai încet și nu ard complet (cu pierderi crescute de căldură).

Proprietăți de reziduuri nevolatile (cocs)

Partea solidă a combustibilului care rămâne după eliberarea substanțelor volatile, constând în principal din carbon și o parte minerală, se numește cocs. Reziduul de cocs poate fi, în funcție de proprietățile compușilor organici incluși în masa combustibilă: aglomerat, slab aglomerat (distrus prin expunere), praf. Antracitul, turbă, cărbunele brun dau un reziduu pulbere nevolatil. Majoritatea cărbunilor bituminoși sunt sinterizați, dar nu întotdeauna puternic. Reziduurile nevolatile lipicioase sau pulverulente dau cărbuni bituminoși cu un randament foarte mare de substanțe volatile (42-45%) și cu un randament foarte scăzut (mai puțin de 17%).

Structura reziduului de cocs este importantă atunci când se arde cărbune în cuptoare cu grătar.Atunci când arde în cazanele electrice, performanța cocsului nu este foarte importantă.

Continut de cenusa

Combustibilul solid conține cea mai mare cantitate de impurități minerale necombustibile. Acestea sunt în primul rând argilă, silicați, pirită de fier, dar pot fi incluși și oxid de fier, sulfați, carbonați și silicați de fier, oxizi de diferite metale, cloruri, alcalii etc. Cele mai multe dintre ele cad în timpul exploatării sub formă de roci, între care se află cusăturile de cărbune, dar există și substanțe minerale care au trecut în combustibil de la formatorii de cărbune sau în procesul de conversie a masei sale inițiale.

Când combustibilul este ars, impuritățile minerale suferă o serie de reacții, în urma cărora se formează un reziduu solid necombustibil numit cenușă. Greutatea și compoziția cenușii nu sunt identice cu greutatea și compoziția impurităților minerale ale combustibilului.

Proprietățile de cenușă joacă un rol important în organizarea funcționării cazanului și a cuptorului. Particulele sale, purtate de produsele de ardere, abrazează suprafețele de încălzire la viteze mari, iar la viteze mici, acestea se depun pe ele, ceea ce duce la o deteriorare a transferului de căldură. Cenușa transportată în coșul de fum poate dăuna mediului, pentru a evita acest lucru, este necesară instalarea colectoarelor de cenușă.

O proprietate importantă a cenușii este fuzibilitatea acesteia; acestea fac distincția între cenușa refractară (peste 1425 ° C), cea de topire medie (1200-1425 ° C) și cea de topire mică (mai mică de 1200 ° C). Cenușa care a trecut de etapa de topire și s-a transformat într-o masă sinterizată sau topită se numește zgură. Caracteristica temperaturii fuzibilității cenușii este de o mare importanță pentru asigurarea funcționării fiabile a suprafețelor cuptorului și a cazanului; alegerea corectă a temperaturii gazelor în apropierea acestor suprafețe va elimina zgomotul.

Conținutul de umiditate

Umiditatea este o componentă nedorită a combustibilului, împreună cu impuritățile minerale este un balast și reduce conținutul părții combustibile. În plus, reduce valoarea termică, deoarece este necesară energie suplimentară pentru evaporarea sa.

Umiditatea din combustibil poate fi internă sau externă. Umiditatea externă este conținută în capilare sau blocată la suprafață. Odată cu vârsta chimică, cantitatea de umiditate capilară scade. Cu cât bucățile de combustibil sunt mai mici, cu atât este mai mare umiditatea suprafeței. Umiditatea internă pătrunde în materia organică.

Conținutul de umiditate din combustibil reduce căldura de ardere și duce la o creștere a consumului de combustibil. În același timp, volumele de produse de ardere cresc, pierderile de căldură cu gazele de eșapament cresc și eficiența unității de cazan scade. Umiditatea ridicată în timpul iernii duce la înghețarea cărbunelui, dificultăți de măcinare și o scădere a fluidității.

Metode de ardere a combustibilului în funcție de tipul cuptorului

Principalele tipuri de dispozitive de ardere:

• stratificat,
• cameră.

Cuptoare cu strat sunt destinate arderii combustibilului solid. Pot fi dense și fluidizate. Când arde într-un strat dens, aerul de ardere trece prin strat fără a-i afecta stabilitatea, adică gravitația particulelor arse depășește presiunea dinamică a aerului. Când sunt arse într-un pat fluidizat, datorită vitezei crescute a aerului, particulele intră într-o stare de "fierbere". În acest caz, are loc amestecarea activă a oxidantului și a combustibilului, datorită căreia arderea combustibilului este intensificată.

ÎN cuptoare de cameră arde combustibil solid pulverizat, precum și lichid și gazos. Cuptoarele de cameră sunt împărțite în cele ciclonice și flare. În timpul arderii cu flacără, particulele de cărbune nu ar trebui să depășească 100 de microni, acestea arzând în volumul camerei de ardere. Arderea ciclonică permite o dimensiune mai mare a particulelor; sub influența forțelor centrifuge, acestea sunt aruncate pe pereții cuptorului și se ard complet într-un flux turbionat într-o zonă de temperatură ridicată.

Arderea combustibilului. Principalele etape ale procesului

În procesul de ardere a combustibilului solid, se pot distinge anumite etape: încălzirea și evaporarea umezelii, sublimarea substanțelor volatile și formarea reziduurilor de cocs, arderea substanțelor volatile și a cocsului și formarea zgurii. Această împărțire a procesului de ardere este relativ arbitrară, deoarece, deși aceste etape se desfășoară secvențial, ele se suprapun parțial. Deci, sublimarea substanțelor volatile începe înainte de evaporarea finală a întregii umidități, formarea volatilelor are loc simultan cu procesul de ardere a acestora, la fel cum debutul oxidării reziduurilor de cocs precede sfârșitul arderii volatilelor și arderea după cocs poate continua și după formarea zgurii.

Timpul de curgere al fiecărei etape a procesului de ardere este în mare măsură determinat de proprietățile combustibilului. Etapa de ardere a cocsului durează cel mai mult, chiar și pentru combustibilii cu un randament volatil ridicat. Diversi factori de funcționare și caracteristici de proiectare ale cuptorului au un impact semnificativ asupra duratei etapelor procesului de ardere.

1. Pregătirea combustibilului înainte de aprindere

Combustibilul care intră în cuptor este încălzit, în urma căruia, în prezența umezelii, se evaporă și combustibilul se usucă. Timpul necesar pentru încălzire și uscare depinde de cantitatea de umiditate și de temperatura la care combustibilul este furnizat dispozitivului de ardere. Pentru combustibilii cu un conținut ridicat de umiditate (turbă, cărbuni maro umed), etapa de încălzire și uscare este relativ lungă.

Combustibilul este furnizat cuptoarelor stivuite la o temperatură apropiată de temperatura ambiantă. Numai iarna, când cărbunele îngheață, temperatura acestuia este mai scăzută decât în ​​camera cazanului. Pentru arderea în cuptoarele cu focar și turbine, combustibilul este supus zdrobirii și măcinării, însoțit de uscare cu aer fierbinte sau gaze arse. Cu cât temperatura combustibilului intrat este mai mare, cu atât este nevoie de mai puțin timp și căldură pentru a-l încălzi până la temperatura de aprindere.

Uscarea combustibilului în cuptor se datorează a două surse de căldură: căldura convectivă a produselor de ardere și căldura radiantă a unei torțe, căptușeală și zgură.

În cuptoarele cu cameră, încălzirea se efectuează în principal datorită primei surse, adică prin amestecarea produselor de ardere la combustibil în momentul introducerii sale. Prin urmare, una dintre cerințele importante pentru proiectarea dispozitivelor pentru introducerea combustibilului în cuptor este asigurarea aspirației intensive a produselor de ardere. O temperatură mai mare în focar contribuie, de asemenea, la un timp mai scurt de încălzire și uscare. În acest scop, la arderea combustibililor cu începutul eliberării substanțelor volatile la temperaturi ridicate (mai mult de 400 ° C), curele incendiare sunt realizate în cuptoare de cameră, adică închid conductele de protecție cu un material termoizolant refractar în pentru a le reduce percepția de căldură.

La arderea combustibilului într-un pat, rolul fiecărui tip de sursă de căldură este determinat de proiectarea cuptorului. În cuptoarele cu rețele cu lanț, încălzirea și uscarea sunt efectuate în principal de căldura radiantă a torței. În cuptoarele cu grătar fix și alimentare cu combustibil de sus, încălzirea și uscarea se datorează produselor de ardere care se deplasează prin stratul de jos în sus.

În procesul de încălzire la o temperatură peste 110 ° C, începe descompunerea termică a substanțelor organice care alcătuiesc combustibilii. Compușii cel mai puțin puternici sunt cei care conțin o cantitate semnificativă de oxigen. Acești compuși se descompun la temperaturi relativ scăzute cu formarea de substanțe volatile și a unui reziduu solid, constând în principal din carbon.

Combustibilii tineri în compoziție chimică, care conțin mult oxigen, au o temperatură scăzută la începutul eliberării substanțelor gazoase și dau un procent mai mare. Combustibilii cu un conținut scăzut de compuși de oxigen au un randament scăzut de volatilitate și un punct de aprindere mai mare.

Conținutul de molecule din combustibilii solizi, care se descompun ușor atunci când este încălzit, afectează și reactivitatea reziduului nevolatil.În primul rând, descompunerea masei combustibile are loc în principal pe suprafața exterioară a combustibilului. Odată cu încălzirea suplimentară, reacțiile pirogenetice încep să apară în interiorul particulelor de combustibil, presiunea crește în ele și carcasa exterioară se rupe. Când combustibilii cu un randament ridicat de substanțe volatile sunt arși, reziduul de cocs devine poros și are o suprafață mai mare în comparație cu reziduul solid dens.

2. Procesul de ardere a compușilor gazoși și a cocsului

Arderea efectivă a combustibilului începe cu aprinderea substanțelor volatile. În timpul perioadei de preparare a combustibilului, apar reacții în lanț ramificate de oxidare a substanțelor gazoase, la început aceste reacții se desfășoară la rate reduse. Căldura eliberată este percepută de suprafețele cuptorului și se acumulează parțial sub formă de energie a moleculelor în mișcare. Acesta din urmă duce la o creștere a ratei reacțiilor în lanț. La o anumită temperatură, reacțiile de oxidare se desfășoară într-o asemenea măsură încât căldura eliberată acoperă complet absorbția căldurii. Această temperatură este punctul de aprindere.

Temperatura de aprindere nu este constantă, depinde atât de proprietățile combustibilului, cât și de condițiile din zona de aprindere, în medie este de 400-600 ° C. După aprinderea amestecului gazos, autoaccelerarea ulterioară a reacțiilor de oxidare determină o creștere a temperaturii. Pentru a menține arderea, este necesar un aport continuu de substanțe oxidante și combustibile.

Aprinderea substanțelor gazoase duce la învelirea particulei de cocs într-un plic de foc. Arderea cocsului începe când se termină arderea substanțelor volatile. Particula solidă se încălzește până la o temperatură ridicată și, pe măsură ce cantitatea de substanțe volatile scade, grosimea stratului de ardere la limită scade, oxigenul ajunge la suprafața fierbinte a carbonului.

Arderea cocsului începe la o temperatură de 1000 ° C și este cel mai lung proces. Motivul este că, în primul rând, concentrația de oxigen scade și, în al doilea rând, reacțiile eterogene se desfășoară mai lent decât cele omogene. Ca rezultat, durata de ardere a unei particule de combustibil solid este determinată în principal de timpul de ardere al reziduului de cocs (aproximativ 2/3 din timpul total). Pentru combustibilii cu un randament ridicat de substanțe volatile, reziduul solid este mai mic de ½ din masa inițială a particulelor, prin urmare, arderea lor are loc rapid și posibilitatea de arderi subțiri este redusă. Combustibilii vechi din punct de vedere chimic au o particulă densă, a cărei combustie durează aproape tot timpul petrecut în cuptor.

Reziduul de cocs al majorității combustibililor solizi este compus în principal, și pentru unele specii, în întregime din carbon. Arderea carbonului solid are loc odată cu formarea monoxidului de carbon și a dioxidului de carbon.

Condiții optime pentru disiparea căldurii

Crearea unor condiții optime pentru arderea carbonului stă la baza construcției corecte a unei metode tehnologice de ardere a combustibililor solizi în unitățile de cazane. Următorii factori pot influența realizarea celei mai mari degajări de căldură în cuptor: temperatura, excesul de aer, formarea amestecului primar și secundar.

Temperatura... Eliberarea de căldură în timpul arderii combustibilului depinde în mod semnificativ de regimul de temperatură al cuptorului. La temperaturi relativ scăzute, arderea incompletă a substanțelor combustibile are loc în miezul torței; monoxidul de carbon, hidrogenul și hidrocarburile rămân în produsele de ardere. La temperaturi cuprinse între 1000 și 1800-2000 ° C, este posibilă arderea completă a combustibilului.

Excesul de aer... Generarea specifică de căldură atinge valoarea maximă cu o combustie completă și un raport de aer în exces de unitate. Cu o scădere a raportului de aer în exces, degajarea de căldură scade, deoarece lipsa de oxigen duce la oxidarea mai puțin combustibil. Nivelul de temperatură scade, viteza de reacție scade, ceea ce duce la o scădere bruscă a eliberării de căldură.

O creștere a raportului de aer în exces mai mare decât unitatea reduce generarea de căldură chiar mai mult decât lipsa de aer.În condiții reale de ardere a combustibilului în cuptoarele cazanelor, valorile limită ale degajării de căldură nu sunt atinse, deoarece există o ardere incompletă. Depinde în mare măsură de modul în care sunt organizate procesele de formare a amestecului.

Procese de amestecare... În cuptoarele cu cameră, formarea amestecului primar se realizează prin uscarea și amestecarea combustibilului cu aerul, furnizarea unei părți a aerului (primar) către zona de pregătire, creând o torță larg deschisă cu o suprafață largă și turbulizare ridicată, utilizând aer încălzit.

În cuptoarele stratificate, sarcina principală de amestecare este de a furniza cantitatea necesară de aer către diferite zone de ardere de pe grătar.

Pentru a asigura arderea după produsele gazoase de combustie incompletă și cocs, se organizează procese de formare a amestecului secundar. Aceste procese sunt facilitate de: furnizarea de aer secundar la viteză mare, crearea unei astfel de aerodinamici, la care se realizează umplerea uniformă a întregului cuptor cu o torță și, în consecință, timpul de ședere a gazelor și a particulelor de cocs în cuptor crește.

3. Formarea zgurii

În procesul de oxidare a masei combustibile a combustibilului solid, apar modificări semnificative și în impuritățile minerale. Substanțele și aliajele cu punct de topire scăzut dizolvă compușii refractari.

O condiție prealabilă pentru funcționarea normală a cazanelor este îndepărtarea neîntreruptă a produselor de ardere și a zgurii rezultate.

În timpul arderii stratului, formarea de zgură poate duce la arderea mecanică - impuritățile minerale înconjoară particule de cocs neîncălzite sau zgura vâscoasă poate bloca pasajele de aer, blocând accesul oxigenului la cocsul care arde. Pentru a reduce arderea insuficientă, se utilizează diferite măsuri - în cuptoarele cu grătaruri cu lanț, timpul petrecut pe grătarul de zgură este crescut și se efectuează șuruburi frecvente.

În cuptoarele stratificate, zgura este îndepărtată sub formă uscată. În cuptoarele cu cameră, îndepărtarea zgurii poate fi uscată sau lichidă.

Astfel, arderea combustibilului este un proces fizico-chimic complex, care este influențat de un număr mare de factori diferiți, dar toți trebuie luați în considerare la proiectarea cazanelor și cuptoarelor.

Combustie - benzină

Arderea benzinei cu detonare este însoțită de apariția unor lovituri metalice ascuțite, fum negru pe evacuare, o creștere a consumului de benzină, o scădere a puterii motorului și alte fenomene negative.

Arderea benzinei în motor depinde și de raportul de aer în exces. La valorile a 0 9 - j - 1 1, rata proceselor de oxidare pre-flacără în amestecul de lucru este cea mai mare. Prin urmare, la aceste valori ale lui a, se creează cele mai favorabile condiții pentru debutul detonării.

După arderea benzinei, masa totală a acestor poluanți a crescut semnificativ odată cu redistribuirea generală a cantităților acestora. Procentul de benzen din condensul gazelor de eșapament auto a fost de aproximativ 1 până la 7 ori mai mare decât cel din benzină; conținutul de toluen a fost de 3 ori mai mare, iar conținutul de xilen de 30 de ori mai mare. Se știe că în acest caz se formează compuși de oxigen, iar numărul de ioni, caracteristic compușilor nesaturați mai grei din seria olefinelor sau cicloparafinei și a serilor de acetilenă sau dienă, în special din urmă, crește brusc. În general vorbind, modificările aduse camerei Haagen-Smit s-au asemănat cu modificările necesare pentru a face compoziția probelor tipice de evacuare a vehiculului similare cu cele ale probelor de smog din Los Angeles.

Puterea calorică a benzinei depinde de compoziția sa chimică. Prin urmare, hidrocarburile bogate în hidrogen (de exemplu, hidrocarburile parafinice) au o putere calorică de masă mare.

Produsele de combustie pe benzină se extind în motorul cu ardere internă de-a lungul poltropului n1 27 de la 30 la 3 at. Temperatura inițială a gazelor este de 2100 C; compoziția de masă a produselor de ardere a 1 kg de benzină este următoarea: CO23 135 kg, H2 1 305 kg, O20 34 kg, N2 12 61 kg.Determinați activitatea de expansiune a acestor gaze dacă 2 g de benzină sunt alimentate în cilindru în același timp.

Când benzina este arsă de la o centrală termică, se formează depozite de carbon care conțin oxid de plumb.

Când benzina este arsă în motoarele cu ardere internă alternativă, aproape toate produsele formate sunt transportate cu gazele de eșapament. Doar o parte relativ mică a produselor de ardere incompletă a combustibilului și a uleiului, o cantitate mică de compuși anorganici formați din elemente introduse cu combustibil, aer și ulei, sunt depuse sub formă de depozite de carbon.

Când benzina arde cu plumb tetraetil, se formează aparent oxid de plumb, care se topește doar la o temperatură de 900 C și se poate evapora la o temperatură foarte ridicată, depășind temperatura medie din cilindrul motorului. Pentru a preveni depunerea oxidului de plumb în motor, substanțe speciale sunt introduse în fluidul etilic - eliminatori. Hidrocarburile halogenate sunt folosite ca eliminatori. De obicei, aceștia sunt compuși care conțin brom și clor, care, de asemenea, ard și leagă plumbul în compuși noi de bromură și clorură.

Când benzina este arsă de la o centrală termică, se formează depozite de carbon care conțin oxid de plumb.

În timpul arderii benzinei care conține TPP pur, o placă de compuși de plumb este depusă în motor. Compoziția lichidului etilic grad R-9 (în greutate): plumb tetraetil 54 0%, brometan 33 0%, monocloronaftalen 6 8 0 5%, umplutură - aviație - benzină - până la 100%; vopsiți roșu închis 1 g la 1 kg de amestec.

Când combustia care conține TPP este arsă, se formează oxid de fistulă cu volatilitate redusă în motor; Deoarece punctul de topire al oxidului de plumb este destul de ridicat (888), o parte din acesta (aproximativ 10%, bazându-se pe plumbul introdus cu benzină) se depune ca reziduu solid pe pereții camerei de ardere, lumânări și supape, ceea ce duce la o defecțiune rapidă a motorului.

Când benzina este arsă într-un motor al mașinii, se formează și molecule mai mici, iar energia eliberată este distribuită într-un volum mai mare.

Gazele incandescente din arderea benzinei curg în jurul schimbătorului de căldură 8 (în interior, din partea laterală a camerei de ardere și mai departe, prin ferestrele 5 din exterior, trecând prin camera de gaze de evacuare 6) și încălzesc aerul din canalul schimbătorului de căldură. Apoi, gazele de evacuare fierbinți sunt alimentate prin conducta de evacuare 7 de sub rezervor și încălzesc motorul din exterior, iar aerul fierbinte de la schimbătorul de căldură este alimentat prin respirator în carter și încălzește motorul din interior. În 1 5 - 2 minute după începerea încălzirii, bujia incandescentă este oprită și arderea în încălzitor continuă fără participarea sa. După 7 - 13 minute din momentul primirii unui impuls pentru pornirea motorului, uleiul din carter se încălzește la o temperatură de 30 C (la o temperatură ambiantă de până la -25 C) și unitatea pornește impulsuri, după care încălzitorul este oprit.

Temperatura de ardere

În ingineria termică, se disting următoarele temperaturi de ardere ale gazelor: puterea de căldură, calorimetrică, teoretică și reală (calculată). Capacitatea de încălzire tx este temperatura maximă a produselor de ardere completă a gazului în condiții adiabatice cu un coeficient de aer în exces a = 1,0 și la o temperatură a gazului și a aerului egală cu 0 ° C:

tx = Qh / (IVcv) (8.11)

unde QH este cea mai mică putere calorică a gazului, kJ / m3; IVcp - suma produselor volumelor de dioxid de carbon, vapori de apă și azot formate în timpul arderii a 1 m3 de gaz (m3 / m3) și capacitățile lor de căldură volumetrice medii la presiune constantă în intervalul de temperatură de la 0 ° С la tx (kJ / (m3 * ° С).

Datorită variabilității capacității de căldură a gazelor, puterea de căldură este determinată de metoda aproximărilor succesive. Ca parametru inițial, se ia valoarea sa pentru gaz natural (= 2000 ° C), cu a = 1,0, se determină volumele componentelor produselor de ardere, conform tabelului.8.3, se găsește capacitatea lor termică medie și apoi, conform formulei (8.11), se calculează capacitatea termică a gazului. Dacă, ca urmare a calculului, se dovedește a fi mai mică sau mai mare decât cea acceptată, atunci se setează o temperatură diferită și calculul se repetă. Producția de căldură a gazelor obișnuite simple și complexe atunci când acestea ard în aer uscat este dată în tabel. 8.5. La arderea gazului în aerul atmosferic conținând aproximativ 1 gr. % umiditate, producția de căldură scade cu 25-30 ° С.

Temperatura calorimetrică de ardere tK este temperatura determinată fără a lua în considerare disocierea vaporilor de apă și a dioxidului de carbon, dar luând în considerare temperatura inițială efectivă a gazului și a aerului. Se diferențiază de puterea de căldură tx prin faptul că temperatura gazului și a aerului, precum și excesul de coeficient de aer a, sunt luate din valorile lor reale. Puteți determina tK după formula:

tк = (Qн + qphys) / (ΣVcp) (8.12)

unde qphys este conținutul de căldură (căldură fizică) a gazului și a aerului, măsurat de la 0 ° C, kJ / m3.

Gazele naturale și lichefiate din petrol nu sunt de obicei încălzite înainte de ardere, iar volumul lor în comparație cu volumul de aer de ardere este mic.

Tabelul 8.3.

Capacitatea medie de căldură volumetrică a gazelor, kJ / (m3 • ° С)

Prin urmare, atunci când se determină temperatura calorimetrică, conținutul de căldură al gazelor poate fi ignorat. La arderea gazelor cu o putere calorică redusă (generator, furnal etc.), conținutul lor de căldură (în special încălzit înainte de ardere) are un efect foarte semnificativ asupra temperaturii calorimetrice.

Dependența temperaturii calorimetrice a gazelor naturale cu compoziție medie în aer cu o temperatură de 0 ° C și o umiditate de 1% de coeficientul de aer în exces a este dată în tabelul. 8.5, pentru GPL când este ars în aer uscat - în tabel. 8.7. Date din tabel. 8.5-8.7 este posibil să fie ghidat cu o precizie suficientă la stabilirea temperaturii calorimetrice de ardere a altor gaze naturale, care sunt relativ similare în compoziție, și a gazelor hidrocarbonate de aproape orice compoziție. Dacă este necesar să se obțină o temperatură ridicată la arderea gazelor cu coeficienți mici de aer în exces, precum și creșterea eficienței cuptoarelor, în practică, aerul este încălzit, ceea ce duce la o creștere a temperaturii calorimetrice (vezi Tabelul 8.6) .

Tabelul 8.4.

Capacitatea de încălzire a gazelor în aerul uscat

Tabelul 8.5.

Temperaturile calorimetrice și teoretice ale arderii gazelor naturale în aer cu t = 0 ° С și umiditate 1% * în funcție de coeficientul de aer în exces a

>

Temperatura teoretică de ardere tT este temperatura maximă determinată în mod similar cu temperatura calorimetrică tK, dar cu o corecție pentru reacțiile endotermice (care necesită căldură) de disociere a dioxidului de carbon și a vaporilor de apă, procedând cu o creștere a volumului:

СО2 ‹–› СО + 0,5О2 - 283 mJ / mol (8,13)

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

La temperaturi ridicate, disocierea poate duce la formarea grupărilor atomice de hidrogen, oxigen și OH hidroxil. În plus, arderea gazului produce întotdeauna o cantitate de oxid de azot. Toate aceste reacții sunt endoterme și duc la scăderea temperaturii de ardere.

Tabelul 8.6.

Temperatura calorimetrică a combustiei gazelor naturale tу, ° С, în funcție de raportul excesului de aer uscat și temperatura acestuia (valori rotunjite)

Tabelul 8.7.

Temperatura calorimetrică de combustie tK a propanului comercial în aer uscat cu t = 0 ° С în funcție de coeficientul de aer în exces a

Temperatura teoretică de ardere poate fi determinată folosind următoarea formulă:

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

unde qduc este consumul total de căldură pentru disocierea СО2 și Н2О în produsele de ardere, kJ / m3; IVcp - suma produsului volumului și a capacității medii de căldură a produselor de ardere, luând în considerare disocierea la 1 m3 de gaz.

După cum puteți vedea din tabel. 8.8, la temperaturi de până la 1600 ° C, gradul de disociere poate fi ignorat, iar temperatura teoretică de ardere poate fi luată egală cu temperatura calorimetrică. La temperaturi mai ridicate, gradul de disociere poate reduce semnificativ temperatura din spațiul de lucru. În practică, nu este nevoie specială de acest lucru, temperatura teoretică de ardere trebuie determinată numai pentru cuptoarele cu temperatură înaltă care funcționează pe aer preîncălzit (de exemplu, cuptoarele cu focar deschis). Nu este necesar acest lucru pentru centralele termice.

Temperatura reală (calculată) a produselor de ardere td este temperatura care este atinsă în condiții reale în cel mai fierbinte punct al flăcării. Este mai mică decât cea teoretică și depinde de pierderea de căldură în mediu, de gradul de transfer de căldură din zona de ardere prin radiație, de durata procesului de ardere în timp etc. Temperaturile medii reale în cuptoarele cuptoarelor și cazanelor determinată de balanța de căldură sau aproximativ de temperatura teoretică sau calorimetrică de ardere, în funcție de temperatura din cuptoare, cu introducerea în acestea a unor factori de corecție stabiliți experimental:

td = t (8,16)

unde n - t. n. coeficient pirometric în:

• pentru cuptoare termice și de încălzire de înaltă calitate cu izolație termică - 0,75-0,85;
• pentru cuptoare sigilate fără izolație termică - 0,70-0,75;
• pentru cuptoare de cazane ecranate - 0,60-0,75.

În practică, este necesar să se cunoască nu numai temperaturile de ardere adiabatice date mai sus, ci și temperaturile maxime care apar în flacără. Valorile lor aproximative sunt de obicei stabilite experimental prin metode spectrografice. Temperaturile maxime care apar într-o flacără liberă la o distanță de 5-10 mm de partea superioară a frontului conic de ardere sunt date în tabel. 8.9. Analiza datelor prezentate arată că temperaturile maxime din flacără sunt mai mici decât puterea de căldură (datorită consumului de căldură pentru disocierea H2O și CO2 și îndepărtarea căldurii din zona flăcării).

• principalul
• Director
• Caracteristicile de combustie ale gazelor
• Temperatura de ardere

Combustie - produs petrolier

Arderea produselor petroliere în terasamentul fermei de tancuri este eliminată prin furnizarea imediată de spumă.

Arderea produselor petroliere în terasamentul fermei de tancuri este eliminată prin furnizarea imediată de spumă.

În timpul arderii produselor petroliere, punctul lor de fierbere (vezi Tabelul 69) crește treptat din cauza distilării fracționate în curs, în legătură cu care crește și temperatura stratului superior.

La arderea uleiului în rezervor, partea superioară a centurii superioare a rezervorului este expusă la flacără. La arderea uleiului la un nivel inferior, înălțimea părții libere a rezervorului în contact cu flacăra poate fi semnificativă. În acest mod de ardere, rezervorul se poate prăbuși. Apa din duzele de foc sau din inelele de irigare staționare, care cad pe partea exterioară a pereților superiori ai rezervorului, le răcește (Fig.15.1), prevenind astfel un accident și răspândirea uleiului în terasament, creând condiții mai favorabile pentru utilizarea spumei mecanice aeriene.

Rezultatele studierii arderii produselor petroliere și a amestecurilor lor sunt interesante.

Temperatura sa în timpul arderii produselor petroliere este: benzină 1200 C, kerosen tractor 1100 C, motorină 1100 C, țiței 1100 C, păcură 1000 C. La arderea lemnului în stive, temperatura flăcării turbulente ajunge la 1200 - 1300 C.

Studii deosebit de mari în domeniul fizicii combustiei produselor petroliere și a stingerii acestora au fost efectuate în ultimii 15 ani la Institutul Central de Cercetare pentru Apărarea împotriva Incendiilor (TsNIIPO), Institutul Energetic al Academiei de Științe a URSS (ENIN) și o serie de alte institute de cercetare și educație.

Un exemplu de cataliză negativă este suprimarea arderii produselor petroliere cu adăugarea de hidrocarburi halogenate.

Apa favorizează spumarea și formarea emulsiilor în timpul arderii produselor petroliere cu un punct de aprindere de 120 C sau mai mare. Emulsia, care acoperă suprafața lichidului, o izolează de oxigenul din aer și, de asemenea, împiedică evacuarea vaporilor din acesta.

Arderea gazelor hidrocarbonate lichefiate în rezervoarele izoterme nu diferă de arderea produselor petroliere. Rata de ardere în acest caz poate fi calculată prin formula (13) sau determinată experimental. Particularitatea arderii gazelor lichefiate în condiții izoterme este că temperatura întregii mase de lichid din rezervor este egală cu punctul de fierbere la presiunea atmosferică. Pentru hidrogen, metan, etan, propan și butan, aceste temperaturi sunt, respectiv, - 252, - 161, - 88, - 42 și 0 5 C.

Cercetările și practicile de stingere a incendiilor au arătat că, pentru a opri arderea unui produs petrolier, spuma trebuie să-și acopere complet întreaga suprafață cu un strat de o anumită grosime. Toate spumele cu o rată de expansiune redusă sunt ineficiente în stingerea incendiilor de produse petroliere în rezervoare la nivelul inferior de inundații. Spuma, care cade de la o înălțime mare (6 - 8 m) pe suprafața combustibilului, este scufundată și învelită într-un film de combustibil, se arde sau se prăbușește rapid. Numai spuma cu o multiplicitate de 70 - 150 poate fi aruncată într-un rezervor în flăcări cu jeturi articulate.