Teplota spaľovania petroleja na vzduchu

Chemická stabilita

Vzhľadom na chemické vlastnosti benzínu je potrebné zamerať sa na to, ako dlho zostane zloženie uhľovodíkov nezmenené, pretože pri dlhšom skladovaní zmiznú ľahšie zložky a výkon sa výrazne zníži.
Problém je obzvlášť akútny, ak sa z benzínu s minimálnym oktánovým číslom získalo palivo vyššej triedy (AI 95) pridaním propánu alebo metánu k jeho zloženiu. Ich antidetonačné vlastnosti sú vyššie ako vlastnosti izooktánu, ale tiež sa okamžite rozpúšťajú.

Podľa GOST musí byť chemické zloženie paliva akejkoľvek značky nezmenené po dobu 5 rokov, s výhradou pravidiel skladovania. Ale v skutočnosti často aj novo zakúpené palivo už má oktánové číslo pod uvedeným.

Môžu za to bezohľadní predajcovia, ktorí do nádob s palivom pridávajú skvapalnený plyn, ktorého doba skladovania uplynula a obsah nespĺňa požiadavky GOST. Zvyčajne sa do rovnakého paliva pridáva rôzne množstvo plynu, aby sa získalo oktánové číslo 92 alebo 95. Potvrdením takýchto trikov je štipľavý zápach plynu na čerpacej stanici.

Metódy stanovenia bodu vzplanutia

Existuje spôsob otvoreného a uzavretého téglika (kontajner na ropné produkty). Získané teploty sa líšia v dôsledku množstva nahromadených pár.

Metóda otvoreného téglika zahŕňa:

1. Čistenie benzínu od vlhkosti pomocou chloridu sodného.
2. Naplnenie téglika na určitú úroveň.
3. Zahrejte nádobu na teplotu 10 stupňov pod očakávaným výsledkom.
4. Zapaľovanie plynového horáka nad povrchom.
5. V okamihu zapálenia sa zaznamená bod vzplanutia.

Metóda uzavretého téglika sa líši v tom, že benzín v nádobe je neustále miešaný. Po otvorení veka sa oheň automaticky vyvolá.

Prístroj s bodom vzplanutia pozostáva z týchto komponentov:

• elektrický ohrievač (výkon od 600 wattov);
• kapacita 70 mililitrov;
• medené miešadlo;
• elektrický alebo plynový zapaľovač;
• teplomer.

Podľa výsledkov sa klasifikujú horľavé látky:

• obzvlášť nebezpečné (pri bode vzplanutia pod -200 ° C);
• nebezpečné (od -200 ° C do + 230 ° C);
• nebezpečné pri zvýšených teplotách (od 230 ° C do 610 ° C).

Rýchlosť - spaľovanie - palivo

Aká je skutočná cena 1 litra benzínu
Rýchlosť spaľovania paliva sa výrazne zvyšuje, ak je horľavá zmes v intenzívnom vírivom (turbulentnom) pohybe. Intenzita turbulentného prenosu tepla môže byť teda oveľa vyššia ako intenzita molekulárnej difúzie.

Rýchlosť spaľovania paliva závisí od mnohých dôvodov diskutovaných ďalej v tejto kapitole, najmä od kvality miešania paliva so vzduchom. Rýchlosť spaľovania paliva sa určuje podľa množstva spáleného paliva za jednotku času.

Rýchlosť spaľovania paliva a následne rýchlosť uvoľňovania tepla sú určené veľkosťou spaľovacej plochy. Uhoľný prach s maximálnou veľkosťou častíc 300 - 500 mikrónov má spaľovaciu plochu desaťtisíckrát väčšiu ako hrubé triedené palivo na rošte z reťaze.

Rýchlosť spaľovania paliva závisí od teploty a tlaku v spaľovacej komore, ktorá sa zvyšuje s ich zvyšovaním. Preto sa po zapálení rýchlosť spaľovania zvyšuje a na konci spaľovacej komory sa veľmi zvyšuje.

Na rýchlosť spaľovania paliva majú vplyv aj otáčky motora. So zvyšujúcim sa počtom otáčok sa doba trvania fázy skracuje.

Turbulencia toku plynu prudko zvyšuje rýchlosť spaľovania paliva v dôsledku zväčšenia plochy spaľovacej plochy a rýchlosti šírenia čela plameňa so zvýšením rýchlosti prenosu tepla.

Pri prevádzke na chudú zmes sa rýchlosť spaľovania paliva spomaľuje. Preto sa zvyšuje množstvo tepla vydávaného plynmi častiam a motor sa prehrieva. Znaky chudej zmesi sú blikania v karburátore a sacom potrubí.

Turbulencia toku plynu prudko zvyšuje rýchlosť spaľovania paliva v dôsledku zväčšenia povrchu spaľovacieho povrchu a rýchlosť šírenia čela plameňa v dôsledku zvýšenia rýchlosti prenosu tepla.

Normálne alkány majú maximálne cetánové číslo, ktoré charakterizuje rýchlosť spaľovania paliva v motore.

Zloženie pracovnej zmesi výrazne ovplyvňuje rýchlosť spaľovania paliva v motore. Tieto podmienky prebiehajú v koef.

Vplyv na kvalitu vývoja spaľovacieho procesu je určený rýchlosťou spaľovania paliva v hlavnej fáze. Keď sa v tejto fáze spaľuje veľké množstvo paliva, zvyšujú sa hodnoty pz a Tz, podiel paliva pre dodatočné spaľovanie klesá počas procesu expanzie a zvyšuje sa index polytrope nz. Tento vývoj procesu je najpriaznivejší, pretože sa dosahuje najlepšie využitie tepla.

V pracovnom procese motora je veľmi dôležitá hodnota rýchlosti spaľovania paliva. Rýchlosť spaľovania sa chápe ako množstvo (hmotnosť) paliva reagujúceho (spaľujúceho) za jednotku času.

Mnoho všeobecných javov naznačuje, že rýchlosť spaľovania paliva v motoroch je celkom prirodzená, nie náhodná. Tomu nasvedčuje reprodukovateľnosť viac či menej jednoznačných cyklov vo valci motora, ktorá v skutočnosti určuje stabilnú činnosť motorov. V prípade rovnakých motorov sa pri chudých zmesiach vždy pozoruje zdĺhavá povaha spaľovania. Tvrdá práca motora, ku ktorej dochádza pri vysokej rýchlosti spaľovacích reakcií, sa spravidla pozoruje v naftových motoroch bez kompresora a ľahká práca v motoroch so zapaľovaním elektrickou iskrou. To naznačuje, že zásadne odlišná tvorba zmesi a vznietenie spôsobujú pravidelnú zmenu rýchlosti spaľovania. S nárastom počtu otáčok motora sa doba spaľovania časom zmenšuje a v uhle otáčania kľukového hriadeľa sa zvyšuje. Kinetické krivky priebehu spaľovania v motoroch sú svojou povahou podobné kinetickým krivkám mnohých chemických reakcií, ktoré priamo nesúvisia s motormi a prebiehajú za rôznych podmienok.

Pokusy naznačujú závislosť intenzity prenosu sálavého tepla od rýchlosti spaľovania paliva. Pri rýchlom horení pri koreni horáka sa vyvíjajú vyššie teploty a zintenzívňuje sa prenos tepla. Nehomogenita teplotného poľa spolu s rôznymi koncentráciami emitujúcich častíc vedie k nehomogenite stupňa čiernej farby plameňa. Všetko vyššie uvedené spôsobuje veľké ťažkosti pri analytickom stanovení teploty radiátora a stupňa emisivity pece.

Pri laminárnom plameni (ďalšie informácie, pozri časť 3) je rýchlosť spaľovania paliva konštantná a Q 0; proces spaľovania je tichý. Ak je však spaľovacia zóna turbulentná, a to je prípad, o ktorom sa uvažuje, potom aj keď je priemerná spotreba paliva konštantná, miestna rýchlosť spaľovania sa mení v čase a pre prvok malého objemu Q.Q. Turbulencia neustále ruší plameň; v ktoromkoľvek danom okamihu je horenie obmedzené týmto plameňom alebo sériou plameňov, ktoré zaujímajú náhodnú pozíciu v spaľovacej zóne.

Plynné palivo

Plynné palivo je zmes rôznych plynov: metán, etylén a iné uhľovodíky, oxid uhoľnatý, oxid uhličitý alebo oxid uhličitý, dusík, vodík, sírovodík, kyslík a ďalšie plyny, ako aj vodná para.

Metán (CH4) je hlavnou zložkou mnohých prírodných plynov. Jeho obsah v prírodných plynoch dosahuje 93 ... 98%. Spaľovaním 1 m3 metánu sa uvoľní ~ 35 800 kJ tepla.

Plynné palivá môžu tiež obsahovať malé množstvo etylénu (C2H4). Spaľovaním 1 m3 etylénu sa získa ~ 59 000 kJ tepla.

Okrem metánu a etylénu obsahujú plynné palivá aj uhľovodíkové zlúčeniny, ako napríklad propán (C3H8), bután (C4H10) atď. Pri spaľovaní týchto uhľovodíkov sa uvoľňuje viac tepla ako pri spaľovaní etylénu, ale ich množstvo je v horľavých plynoch zanedbateľné. .

Vodík (H2) je 14,5 krát ľahší ako vzduch. Spaľovaním 1 m3 vodíka sa uvoľní ~ 10 800 kJ tepla. Mnoho horľavých plynov, iných ako koksárenský plyn, obsahuje relatívne malé množstvo vodíka. V koksárenskom plyne môže jeho obsah dosiahnuť 50 ... 60%.

Oxid uhoľnatý (CO) je hlavnou horľavou zložkou vysokopecného plynu. Spaľovaním 1 m3 tohto plynu sa vyprodukuje ~ 12 770 kJ tepla. Tento plyn je bezfarebný, bez zápachu a vysoko toxický.

Sírovodík (H2S) je ťažký plyn s nepríjemným zápachom a je vysoko toxický. Prítomnosť sírovodíka v plyne zvyšuje koróziu kovových častí pece a plynovodu. Škodlivý účinok sírovodíka sa zvyšuje prítomnosťou kyslíka a vlhkosti v plyne. Spaľovaním 1 m3 sírovodíka sa uvoľní ~ 23 400 kJ tepla.

Zvyšok plynov: CO2, N2, O2 a vodná para sú záťažové zložky, pretože so zvyšovaním obsahu týchto plynov v palive klesá obsah ich horľavých zložiek. Ich prítomnosť vedie k zníženiu teploty spaľovania paliva. Obsah> 0,5% voľného kyslíka v plynných palivách sa z bezpečnostných dôvodov považuje za nebezpečný.

Varenie - benzín

Oktánové číslo Zloženie benzínu

Benzín začína vrieť pri relatívne nízkej teplote a postupuje veľmi intenzívne.

Koniec bodu varu benzínu nie je uvedený.

Začiatok varu benzínu je nižší ako 40 C, koniec je 180 C, teplota začiatku kryštalizácie nie je vyššia ako 60 C. Kyslosť benzínu nepresahuje 1 mg / 100 ml.

Konečný bod varu benzínu podľa GOST je 185 C a skutočný je 180 C.

Konečným bodom varu benzínu je teplota, pri ktorej sa štandardná (100 ml) časť testovaného benzínu úplne oddestiluje (vyvarí sa) zo sklenenej banky, v ktorej bol umiestnený, do chladničky-prijímača.

Konečný bod varu benzínu by nemal presiahnuť 200 - 225 C. Pre letecké benzíny je konečný bod varu oveľa nižší, v niektorých prípadoch dosahuje až 120 ° C.

MPa, bod varu benzínu je 338 K, jeho priemerná molárna hmotnosť je 120 kg / kmol a odparovacie teplo je 252 kJ / kg.

Počiatočná teplota varu benzínu, napríklad 40 pre letecký benzín, naznačuje prítomnosť ľahkých nízkovriacich frakcií, ale nehovorí o ich obsahu. Teplota varu prvej 10% frakcie alebo počiatočná teplota charakterizuje východiskové vlastnosti benzínu, jeho prchavosť, ako aj tendenciu vytvárať v systéme prívodu benzínu plynové zámky. Čím nižší je bod varu 10% frakcie, tým ľahšie je štartovanie motora, ale tým vyššia je aj možnosť vytvorenia plynových zámkov, ktoré môžu spôsobiť prerušenie dodávky paliva a dokonca zastaviť motor. Príliš vysoký bod varu východiskovej frakcie sťažuje naštartovanie motora pri nízkych teplotách okolia, čo vedie k stratám benzínu.

Pokles na konci bodu varu reformovaných benzínov vedie k zhoršeniu ich detonačnej odolnosti. Na vyriešenie tejto otázky je potrebný výskum a ekonomické výpočty.Je potrebné poznamenať, že v zahraničnej praxi mnohých krajín sa v súčasnosti vyrábajú a používajú automobilové benzíny s teplotou varu 215 - 220 ° C.

Pokles na konci bodu varu reformovaných benzínov vedie k zhoršeniu ich detonačnej odolnosti. Na vyriešenie tejto otázky je potrebný výskum a ekonomické výpočty. Je potrebné poznamenať, že v zahraničnej praxi mnohých krajín sa v súčasnosti vyrábajú a používajú automobilové benzíny s teplotou varu 215 - 220 ° C.

Ak je bod konečného varu benzínu vysoký, ťažké frakcie, ktoré obsahuje, sa nemusia odparovať, a preto sa nemôžu spáliť v motore, čo povedie k zvýšenej spotrebe paliva.

Zníženie koncového bodu varu lineárnych benzínov vedie k zvýšeniu ich detonačného odporu. Nízkooktánové lineárne benzíny majú oktánové čísla 75, respektíve 68, a sú používané ako komponenty motorových benzínov.

Spaľovanie - benzín

Dizajn a princíp činnosti Systém priameho vstrekovania benzínu Bosch Motronic MED 7

K spaľovaniu benzínu, petroleja a iných kvapalných uhľovodíkov dochádza v plynnej fáze. K spaľovaniu môže dôjsť iba vtedy, keď je koncentrácia palivových pár vo vzduchu v rámci určitých limitov, osobitných pre každú látku. Ak je vo vzduchu IB obsiahnuté malé množstvo palivových pár, nedôjde k spaľovaniu, rovnako ako v prípade, keď je palivových pár príliš málo a málo kyslíka.

Pri horení benzínu, ako je známe, sa vytvorí homotermálna vrstva, ktorej hrúbka sa časom zvyšuje.

Pri horení benzínu vzniká voda a oxid uhličitý. Môže to slúžiť ako dostatočné potvrdenie, že benzín nie je prvkom?

Keď sa v nádržiach spaľuje benzín, petrolej a iné kvapaliny, je zvlášť zreteľne viditeľné drvenie prúdu plynu do samostatných objemov a spaľovanie každého z nich zvlášť.

Keď sa benzín a olej spaľujú v nádržiach s veľkým priemerom, charakter vykurovania sa výrazne líši od vyššie uvedeného. Pri horení sa objaví zahriata vrstva, ktorej hrúbka sa časom prirodzene zvyšuje a teplota je rovnaká ako teplota na povrchu kvapaliny. Pod ním teplota kvapaliny rýchlo klesá a stáva sa takmer rovnakou ako počiatočná teplota. Charakter kriviek ukazuje, že počas spaľovania sa benzín rozpadá na dve vrstvy - hornú a spodnú.

Napríklad spaľovanie benzínu na vzduchu sa nazýva chemický proces. V tomto prípade sa uvoľní energia, ktorá sa rovná približne 1300 kcal na 1 mol benzínu.

Analýza produktov spaľovania benzínu a olejov sa stáva mimoriadne dôležitou, pretože znalosť individuálneho zloženia týchto produktov je nevyhnutná pre štúdium procesov spaľovania v motore a pre štúdium znečistenia ovzdušia.

Keď sa teda benzín spaľuje v širokých nádržiach, až 40% tepla uvoľneného v dôsledku spaľovania sa spotrebuje na žiarenie.

Tabuľka 76 zobrazuje rýchlosť horenia benzínu s tetranitrómetánovými prísadami.

Experimenty zistili, že rýchlosť spaľovania benzínu z povrchu nádrže je výrazne ovplyvnená jeho priemerom.

Pomocou GPS-600 sa hasiči úspešne vyrovnali s elimináciou spaľovania benzínu, ktorý sa vylial po železničnej trati, a zabezpečili tak presun operátorov kufra na miesto, kde boli nádrže spojené.Po odpojení kusom trolejového drôtu pripevnili k hasičskému vozidlu 2 nádrže s benzínom a vytiahli ich z požiarnej zóny.

Obzvlášť veľké zvýšenie rýchlosti zahrievania pred vetrom bolo zaznamenané pri spaľovaní benzínu. Keď benzín horel v nádrži 2 64 m pri rýchlosti vetra 1 3 m / s, rýchlosť ohrevu bola 9 63 mm / min. A pri rýchlosti vetra 10 m / s sa rýchlosť ohrevu zvýšila na 17 1 mm / min.

Bod vzplanutia a ďalšie parametre

Spaľovanie uhlia je chemická reakcia oxidácie uhlíka, ku ktorej dochádza pri vysokej počiatočnej teplote s intenzívnym uvoľňovaním tepla. Teraz je to jednoduchšie: uhlie sa nemôže vznietiť ako papier; na zapálenie je v závislosti od značky paliva potrebné predhrievanie na 370 - 700 ° C.

Kľúčový moment. Účinnosť spaľovania uhlia v peci alebo v kotle na tuhé palivo pre domácnosť nie je charakterizovaná maximálnou teplotou, ale úplnosťou spaľovania. Každá molekula uhlíka sa kombinuje s dvoma kyslíkovými časticami vo vzduchu a vytvára oxid uhličitý CO2. Tento proces sa odráža v chemickom vzorci.

Ak obmedzíte množstvo prichádzajúceho kyslíka (zakryjete dúchadlo, prepnete kotol TT do režimu tlejenia), namiesto CO2 sa vytvorí a vypustí do komína oxid uhoľnatý CO, účinnosť spaľovania sa výrazne zníži. Na dosiahnutie vysokej účinnosti je potrebné zabezpečiť priaznivé podmienky:

1. Hnedé uhlie sa zapáli pri teplote +370 ° C, kameň - 470 ° C, antracit - 700 stupňov. Je potrebné predhriať vykurovaciu jednotku drevom (pilinové brikety).
2. Do kúreniska je privádzaný vzduch v nadbytku, bezpečnostný faktor je 1,3 - 1,5.
3. Spaľovanie podporuje vysoká teplota horúceho uhlia ležiaceho na rošte. Je dôležité zabezpečiť priechod kyslíka po celej hrúbke paliva, pretože popolníkom sa vzduch pohybuje v dôsledku prirodzeného ťahu komína.

Komentovať. Výnimkou sú iba domáce kachle a valcové kotly typu Bubafonya na horné spaľovanie, kde sa do kúreniska privádza vzduch zhora nadol.

Teoretická teplota spaľovania a špecifický prenos tepla rôznych palív sú uvedené v porovnávacej tabuľke. Je zrejmé, že za ideálnych podmienok bude akékoľvek palivo pri interakcii s požadovaným objemom vzduchu uvoľňovať maximálne teplo.

V praxi je nereálne vytvárať také podmienky, takže vzduch je dodávaný s určitým prebytkom. Skutočná teplota spaľovania hnedého uhlia v konvenčnom kotle TT je v rozmedzí 700 ... 800 ° C, kameň a antracit - 800 ... 1100 stupňov.

Ak to preženiete s množstvom kyslíka, energia sa začne vynakladať na ohrev vzduchu a jednoducho vyletí do potrubia, účinnosť pece znateľne poklesne. Okrem toho môže teplota ohňa dosiahnuť 1 500 ° C. Proces pripomína obyčajný oheň - plameň je veľký, je tam málo tepla. Príklad efektívneho spaľovania uhlia s retortovým horákom na automatickom kotle je uvedený vo videu:

Teplota - spaľovanie - palivo

Intenzita ožiarenia pracovníka závisí od teploty spaľovania paliva v peci, veľkosti plniaceho otvoru, hrúbky stien pece pri plniacom otvore a nakoniec od vzdialenosti, v ktorej sa pracovník nachádza od plnenia. diera.

Prakticky dosiahnuteľná teplota 1 L je teplota spaľovania paliva v reálnych podmienkach. Pri stanovení jeho hodnoty sa berú do úvahy tepelné straty do okolia, doba spaľovacieho procesu, spôsob spaľovania a ďalšie faktory.

Prebytočný vzduch dramaticky ovplyvňuje teplotu spaľovania paliva.Napríklad skutočná teplota spaľovania zemného plynu s 10% prebytkom vzduchu je 1868 C, s 20% prebytkom 1749 C a so 100% prebytkom vzduchu klesá na 1167 C. Na druhej strane , predhrievanie vzduchu smerujúceho k spaľovaniu paliva zvyšuje teplotu jeho spaľovania. Takže pri spaľovaní zemného plynu (1Max 2003 C) so vzduchom ohriatym na 200 ° C stúpa teplota spaľovania na 2128 C a pri zahriatí vzduchu na 400 C - až 2257 ° C.

Pri zahrievaní vzduchu a plynného paliva stúpa teplota spaľovania paliva a v dôsledku toho sa zvyšuje aj teplota pracovného priestoru pece. V mnohých prípadoch je nemožné dosiahnuť teploty potrebné pre daný technologický proces bez vysokého ohrevu vzduchu a plynného paliva. Napríklad tavenie ocele v peciach s otvoreným ohniskom, pre ktoré by teplota horáka (prúd horiacich plynov) v tavnom priestore mala byť 1 800 - 2 000 C, by bolo nemožné bez ohrevu vzduchu a plynu na 1 000 - 1 200 C. vykurovanie priemyselných pecí nízkokalorické miestne palivo (vlhké palivové drevo, rašelina, hnedé uhlie), ich práca bez ohrevu vzduchu je často dokonca nemožná.

Z tohto vzorca je zrejmé, že teplotu spaľovania paliva je možné zvýšiť zvýšením jeho čitateľa a znížením menovateľa. Závislosť teploty horenia rôznych plynov od pomeru prebytočného vzduchu je znázornená na obr.

Prebytočný vzduch tiež výrazne ovplyvňuje teplotu spaľovania paliva. Takže tepelný výkon zemného plynu s prebytkom vzduchu 10% - 1868 C, s prebytkom vzduchu 20% - 1749 C a so 100% prebytkom sa rovná 1167 C.

Ak je teplota horúceho spoja obmedzená iba teplotou spaľovania paliva, použitie rekuperácie umožňuje zvýšiť teplotu Тт zvýšením teploty produktov spaľovania a tým zvýšiť celkovú účinnosť TEG.

Obohatenie výbuchu kyslíkom vedie k významnému zvýšeniu teploty spaľovania paliva. Ako ukazujú údaje grafu na obr. 17 je teoretická teplota spaľovania paliva spojená s obohatením výbuchu kyslíkom o závislosť, ktorá je prakticky lineárna až do obsahu kyslíka vo výbuchu 40%. Pri vyšších stupňoch obohacovania začína mať výrazný vplyv disociácia produktov spaľovania, v dôsledku čoho sa krivky teplotnej závislosti od stupňa obohacovania výbuchu líšia od priamych línií a asymptoticky sa približujú teplotám limitujúcim pre daný palivo. Uvažovaná závislosť teploty spaľovania paliva na stupni obohatenia kyslíka výbuchom má teda dve oblasti - oblasť s relatívne nízkym obohatením, kde existuje lineárna závislosť, a oblasť s vysokým obohatením (nad 40%), kde nárast teploty má rozkladný charakter.

Dôležitým termotechnickým ukazovateľom činnosti pece je teplota pece, ktorá závisí od teploty spaľovania paliva a povahy spotreby tepla.

Popol z paliva sa môže v závislosti od zloženia minerálnych nečistôt pri teplote spaľovania paliva roztaviť na kúsky trosky. Charakteristika palivového popola v závislosti od teploty je uvedená v tabuľke. ALE.

Hodnota tmaK v tabuľke. IV - З - kalorimetrická (teoretická) teplota spaľovania paliva.

Tepelné straty cez steny pecí smerom von (do životného prostredia) znižujú teplotu spaľovania paliva.

Spaľovanie paliva

Spaľovanie paliva je proces oxidácie horľavých zložiek, ku ktorému dochádza pri vysokých teplotách a je sprevádzaný uvoľňovaním tepla. Povaha spaľovania je určená mnohými faktormi, medzi ktoré patrí spôsob spaľovania, konštrukcia pece, koncentrácia kyslíka atď. Podmienky kurzu, doba trvania a konečné výsledky spaľovacích procesov však vo veľkej miere závisia od zloženia , fyzikálne a chemické vlastnosti paliva.

Zloženie paliva

Medzi tuhé palivá patrí uhlie a hnedé uhlie, rašelina, ropné bridlice a drevo. Týmito druhmi palív sú zložité organické zlúčeniny tvorené hlavne piatimi prvkami - uhlíkom C, vodíkom H, kyslíkom O, sírou S a dusíkom N. Palivo tiež obsahuje vlhkosť a nehorľavé minerály, ktoré po spaľovaní tvoria popol. Vlhkosť a popol sú vonkajšou záťažou paliva, zatiaľ čo kyslík a dusík sú vnútorné.

Hlavným prvkom horľavej časti je uhlík, ktorý určuje uvoľnenie najväčšieho množstva tepla. Čím väčší je podiel uhlíka v tuhom palive, tým ťažšie sa vznieti. Počas spaľovania vodík uvoľňuje 4,4-krát viac tepla ako uhlík, ale jeho podiel na zložení tuhých palív je malý. Kyslík, ktorý nie je prvkom generujúcim teplo a viaže vodík a uhlík, znižuje spaľovacie teplo, a preto je nežiaducim prvkom. Jeho obsah je obzvlášť vysoký v rašeline a dreve. Množstvo dusíka v tuhých palivách je malé, ale je schopné vytvárať oxidy, ktoré sú škodlivé pre životné prostredie a ľudí. Síra je tiež škodlivá nečistota, málo vydáva teplo, ale výsledné oxidy vedú k korózii kovu v kotloch a znečisťovaniu ovzdušia.

Špecifikácie paliva a ich vplyv na spaľovací proces

Najdôležitejšie technické vlastnosti paliva sú: spaľovacie teplo, výťažok prchavých látok, vlastnosti neprchavých zvyškov (koks), obsah popola a obsah vlhkosti.

Teplo spaľovania paliva

Výhrevnosť je množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní jednotky hmotnosti (kJ / kg) alebo objemu paliva (kJ / m3). Rozlišujte medzi vyšším a nižším stupňom horenia. Medzi najvyššie patrí teplo uvoľnené pri kondenzácii pár obsiahnutých v produktoch spaľovania. Pri spaľovaní paliva v kotlových peciach majú spaliny teplotu, pri ktorej je vlhkosť v parnom stave. Preto sa v tomto prípade používa nižšie spaľovacie teplo, ktoré nezohľadňuje kondenzačné teplo vodnej pary.

Zloženie a čistá výhrevnosť všetkých známych uhoľných ložísk boli určené a uvedené vo vypočítaných charakteristikách.

Uvoľňovanie prchavých látok

Keď sa tuhé palivo zahrieva bez prístupu vzduchu pod vplyvom vysokej teploty, najskôr sa uvoľní vodná para a potom dôjde k tepelnému rozkladu molekúl s uvoľňovaním plynných látok, ktoré sa nazývajú prchavé látky.

Uvoľňovanie prchavých látok sa môže vyskytnúť v teplotnom rozmedzí od 160 do 1100 ° C, ale v priemere - v teplotnom rozmedzí 400-800 ° C. Teplota začiatku uvoľňovania prchavých látok, množstvo a zloženie plynných produktov závisí od chemického zloženia paliva. Čím je palivo chemicky staršie, tým nižšie je uvoľňovanie prchavých látok a tým vyššia je teplota ich nástupu.

Prchavé látky poskytujú skoršie zapálenie tuhých častíc a majú výrazný vplyv na spaľovanie paliva. Palivá mladého veku - rašelina, hnedé uhlie - sa ľahko vznietia, horia rýchlo a takmer úplne. Naopak, palivá s nízkym obsahom prchavých látok, ako napríklad antracit, sa ťažšie zapaľujú, horia oveľa pomalšie a nespaľujú sa úplne (so zvýšenými tepelnými stratami).

Vlastnosti neprchavého zvyšku (koksu)

Tuhá časť paliva zostávajúca po uvoľnení prchavých látok, ktorá sa skladá hlavne z uhlíka a minerálnej časti, sa nazýva koks. Zvyšok koksu môže byť v závislosti od vlastností organických zlúčenín obsiahnutých v horľavej hmote: spečený, slabo spečený (zničený expozíciou), práškový. Antracit, rašelina, hnedé uhlie poskytujú práškový neprchavý zvyšok. Väčšina bitúmenových uhlí je spekaných, ale nie vždy. Lepkavý alebo práškový neprchavý zvyšok dáva bitúmenové uhlie s veľmi vysokým výťažkom prchavých látok (42 - 45%) a s veľmi nízkym výťažkom (menej ako 17%).

Štruktúra zvyškov koksu je dôležitá pri spaľovaní uhlia v roštových peciach.Pri spaľovaní v energetických kotloch nie je výkon koksu veľmi dôležitý.

Obsah popola

Tuhé palivo obsahuje najväčšie množstvo nehorľavých minerálnych nečistôt. Jedná sa predovšetkým o hlinu, kremičitany, pyrit železitý, ale môžu sa zahrnúť aj oxid železitý, sírany, uhličitany a kremičitany železa, oxidy rôznych kovov, chloridy, zásady atď. Väčšina z nich padá pri ťažbe vo forme hornín, medzi ktorými ležia uhoľné sloje, ale sú tu aj minerálne látky, ktoré do paliva prešli z formovačov uhlia alebo v procese premeny jeho pôvodnej hmoty.

Pri spaľovaní paliva minerálne nečistoty prechádzajú radom reakcií, v dôsledku ktorých vzniká pevný nehorľavý zvyšok, ktorý sa nazýva popol. Hmotnosť a zloženie popola nie sú totožné s hmotnosťou a zložením minerálnych nečistôt paliva.

Vlastnosti popola hrajú dôležitú úlohu v organizácii prevádzky kotla a pece. Jeho častice odnášané produktmi horenia obrusujú vykurovacie povrchy pri vysokých rýchlostiach a pri nízkych rýchlostiach sa na ne usadzujú, čo vedie k zhoršeniu prestupu tepla. Popol odnášaný do komína môže poškodiť životné prostredie, aby sa tomu zabránilo, je potrebné namontovať zberače popola.

Dôležitou vlastnosťou popola je jeho taviteľnosť; rozlišuje sa medzi žiaruvzdorným (nad 1425 ° C), stredne taviacim (1200-1425 ° C) a nízkotaviteľným (menej ako 1200 ° C) popolom. Popol, ktorý prešiel štádiom tavenia a zmenil sa na sintrovanú alebo roztavenú hmotu, sa nazýva troska. Teplotná charakteristika taviteľnosti popola má veľký význam pre zaistenie spoľahlivej prevádzky povrchov pece a kotla; správna voľba teploty plynov v blízkosti týchto povrchov vylúči trosky.

Obsah vlhkosti

Vlhkosť je nežiaducou zložkou paliva; je spolu s minerálnymi nečistotami balastná a znižuje obsah horľavej časti. Okrem toho znižuje tepelnú hodnotu, pretože na jej odparovanie je potrebná ďalšia energia.

Vlhkosť v palive môže byť vnútorná alebo vonkajšia. Vonkajšia vlhkosť je obsiahnutá v kapilárach alebo zachytená na povrchu. S chemickým vekom množstvo kapilárnej vlhkosti klesá. Čím menšie sú kusy paliva, tým väčšia je povrchová vlhkosť. Vnútorná vlhkosť vstupuje do organickej hmoty.

Obsah vlhkosti v palive znižuje spaľovacie teplo a vedie k zvýšeniu spotreby paliva. Zároveň sa zvyšujú objemy produktov spaľovania, zvyšujú sa tepelné straty výfukovými plynmi a klesá účinnosť kotlovej jednotky. Vysoká vlhkosť v zime vedie k zamrznutiu uhlia, ťažkostiam s mletím a zníženiu tekutosti.

Metódy spaľovania paliva v závislosti od typu pece

Hlavné typy spaľovacích zariadení:

• vrstvené,
• komora.

Vrstvové pece sú určené na spaľovanie hrudkovitého tuhého paliva. Môžu byť husté a fluidné. Pri horení v hustej vrstve prechádza spaľovací vzduch vrstvou bez ovplyvnenia jej stability, to znamená, že gravitácia horiacich častíc presahuje dynamický tlak vzduchu. Pri spaľovaní vo fluidnom lôžku prechádzajú častice v dôsledku zvýšenej rýchlosti vzduchu do „varu“. V tomto prípade dôjde k aktívnemu zmiešaniu okysličovadla a paliva, v dôsledku čoho sa zintenzívni spaľovanie paliva.

AT komorové pece spaľovať tuhé práškové palivo, ako aj kvapalné a plynné palivo. Komorové pece sa členia na cyklónové a svetlice. Počas spaľovania horáka by častice uhlia nemali byť väčšie ako 100 mikrónov, horia v objeme spaľovacej komory. Cyklónové spaľovanie umožňuje väčšiu veľkosť častíc; pod vplyvom odstredivých síl sa vrhajú na steny pece a pri vírivom prúdení vo vysokoteplotnej zóne úplne zhoria.

Spaľovanie paliva. Hlavné fázy procesu

V procese spaľovania tuhého paliva možno rozlíšiť určité stupne: zahriatie a odparenie vlhkosti, sublimácia prchavých látok a tvorba zvyškov koksu, spaľovanie prchavých látok a koksu a tvorba trosky. Toto rozdelenie spaľovacieho procesu je pomerne ľubovoľné, pretože aj keď tieto fázy prebiehajú postupne, čiastočne sa navzájom prekrývajú. Takže sublimácia prchavých látok začína pred konečným odparením všetkej vlhkosti a tvorba prchavých látok nastáva súčasne s procesom ich spaľovania, rovnako ako začiatok oxidácie zvyškov koksu predchádza spaľovaniu prchavých látok a dodatočné spaľovanie koksu môže tiež prebiehať po vytvorení trosky.

Čas prietoku v každej fáze spaľovacieho procesu je do značnej miery určený vlastnosťami paliva. Stupeň spaľovania koksu trvá najdlhšie, dokonca aj pri palivách s vysokou prchavosťou. Rôzne prevádzkové faktory a konštrukčné prvky pece majú významný vplyv na trvanie etáp spaľovacieho procesu.

1. Príprava paliva pred zapálením

Palivo vstupujúce do pece sa ohrieva, v dôsledku čoho sa za prítomnosti vlhkosti odparí a palivo vysuší. Čas potrebný na zahriatie a vysušenie závisí od množstva vlhkosti a teploty, pri ktorej sa palivo dodáva do spaľovacieho zariadenia. Pre palivá s vysokým obsahom vlhkosti (rašelina, mokré hnedé uhlie) je fáza ohrevu a sušenia pomerne dlhá.

Palivo sa dodáva do stohovaných pecí pri teplote blízkej teplote okolia. Iba v zime, keď zamrzne uhlie, je jeho teplota nižšia ako v kotolni. Pri spaľovaní v spaľovacích zariadeniach na spaľovanie vo svetle a na víroch je palivo podrobené drveniu a mletiu sprevádzané sušením horúcim vzduchom alebo spalinami. Čím vyššia je teplota prichádzajúceho paliva, tým menej času a tepla je potrebné na jeho zohriatie na teplotu vznietenia.

Sušenie paliva v peci nastáva v dôsledku dvoch zdrojov tepla: konvekčného tepla produktov spaľovania a sálavého tepla horáka, obloženia a trosky.

V komorových peciach sa ohrev uskutočňuje hlavne na úkor prvého zdroja, to znamená primiešavania produktov spaľovania k palivu v mieste jeho vstupu. Preto jednou z dôležitých požiadaviek na konštrukciu zariadení na prívod paliva do pece je zabezpečenie intenzívneho nasávania produktov spaľovania. Vyššia teplota v kúrenisku tiež prispieva k kratšej dobe zahrievania a sušenia. Za týmto účelom sa pri spaľovaní palív so začiatkom uvoľňovania prchavých látok pri vysokých teplotách (viac ako 400 ° C) vyrábajú v komorových peciach zápalné pásy, to znamená, že uzatvárajú štítové rúry žiaruvzdorným tepelnoizolačným materiálom v aby sa znížilo ich vnímanie tepla.

Pri spaľovaní paliva v posteli je úloha každého typu zdroja tepla určená konštrukciou pece. V peciach s reťazovými roštmi sa ohrev a sušenie vykonáva hlavne sálavým teplom horáka. V peciach s pevným roštom a prívodom paliva zhora dochádza k ohrevu a sušeniu v dôsledku pohybu produktov spaľovania cez vrstvu zdola nahor.

V procese zahrievania na teplotu nad 110 ° C začína tepelný rozklad organických látok, z ktorých sa vyrábajú palivá. Najmenej silné zlúčeniny sú tie, ktoré obsahujú značné množstvo kyslíka. Tieto zlúčeniny sa rozkladajú pri relatívne nízkych teplotách s tvorbou prchavých látok a pevného zvyšku pozostávajúceho hlavne z uhlíka.

Palivá, ktoré sú v chemickom zložení mladé a obsahujú veľa kyslíka, majú nízku teplotu na začiatku uvoľňovania plynných látok a poskytujú ich vyššie percento. Palivá s nízkym obsahom zlúčenín kyslíka majú nízky výťažok prchavosti a vyšší bod vzplanutia.

Obsah molekúl v tuhých palivách, ktoré sa pri zahriatí ľahko rozkladajú, ovplyvňuje aj reaktivitu neprchavého zvyšku.Po prvé, k rozkladu horľavej hmoty dochádza hlavne na vonkajšom povrchu paliva. S ďalším zahrievaním začnú vo vnútri častíc paliva prebiehať pyrogenetické reakcie, tlak v nich stúpa a vonkajší plášť sa pretrhne. Pri spaľovaní palív s vysokým výťažkom prchavých látok sa koksový zvyšok stáva pórovitým a má väčší povrch v porovnaní s hustým tuhým zvyškom.

2. Spaľovací proces plynných zlúčenín a koksu

Skutočné spaľovanie paliva začína zapálením prchavých látok. V priebehu prípravy paliva dochádza k rozvetveným reťazovým reakciám oxidácie plynných látok, ktoré spočiatku prebiehajú nízkou rýchlosťou. Uvoľnené teplo je vnímané povrchmi pece a čiastočne sa akumuluje vo forme energie pohybujúcich sa molekúl. To vedie k zvýšeniu rýchlosti reťazových reakcií. Pri určitej teplote prebiehajú oxidačné reakcie takou rýchlosťou, že uvoľnené teplo úplne pokrýva absorpciu tepla. Táto teplota je bodom vzplanutia.

Teplota vznietenia nie je konštantná, závisí to od vlastností paliva a od podmienok v zóne zapálenia, v priemere je to 400-600 ° C. Po zapálení plynnej zmesi spôsobuje ďalšie samo-urýchlenie oxidačných reakcií zvýšenie teploty. Na udržanie horenia je potrebný nepretržitý prísun oxidačného činidla a horľavých látok.

Vznietenie plynných látok vedie k obaleniu koksových častíc do požiarneho obalu. Spaľovanie koksu začína, keď sa ukončí spaľovanie prchavých látok. Pevná častica sa zahrieva na vysokú teplotu a so znižovaním množstva prchavých látok sa zmenšuje hrúbka medznej horiacej vrstvy a kyslík sa dostáva na horúci uhlíkový povrch.

Spaľovanie koksu začína pri teplote 1 000 ° C a je to najdlhší proces. Dôvodom je to, že po prvé klesá koncentrácia kyslíka a po druhé heterogénne reakcie prebiehajú pomalšie ako homogénne. Vo výsledku je doba spaľovania častíc tuhého paliva určená hlavne dobou spaľovania zvyškov koksu (asi 2/3 celkového času). V prípade palív s vysokým výťažkom prchavých látok je tuhý zvyšok menej ako ½ pôvodnej hmotnosti častíc, preto k ich spaľovaniu dochádza rýchlo a je malá možnosť horenia. Chemicky staré palivá majú husté častice, ktorých spaľovanie trvá takmer celý čas strávený v peci.

Koksový zvyšok väčšiny tuhých palív je hlavne a pre niektoré druhy úplne zložený z uhlíka. K spaľovaniu tuhého uhlíka dochádza pri tvorbe oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého.

Optimálne podmienky pre odvod tepla

Vytvorenie optimálnych podmienok pre spaľovanie uhlíka je základom pre správne zostavenie technologickej metódy spaľovania tuhých palív v kotlových jednotkách. Na dosiahnutie najvyššieho uvoľnenia tepla v peci môžu mať vplyv tieto faktory: teplota, prebytok vzduchu, tvorba primárnej a sekundárnej zmesi.

Teplota... Uvoľňovanie tepla počas spaľovania paliva významne závisí od teplotného režimu pece. Pri relatívne nízkych teplotách dochádza v jadre horáka k nedokonalému spaľovaniu horľavých látok; v produktoch spaľovania zostáva oxid uhoľnatý, vodík a uhľovodíky. Pri teplotách od 1 000 do 1 800 - 2 000 ° C je možné dosiahnuť úplné spaľovanie paliva.

Prebytočný vzduch... Špecifická tvorba tepla dosahuje svoju maximálnu hodnotu úplným spaľovaním a pomerom prebytočného vzduchu k jednotke. S poklesom pomeru prebytočného vzduchu klesá uvoľňovanie tepla, pretože nedostatok kyslíka vedie k oxidácii menšieho množstva paliva. Úroveň teploty klesá, reakčné rýchlosti sa znižujú, čo vedie k prudkému zníženiu uvoľňovania tepla.

Zvýšenie pomeru prebytočného vzduchu väčšie ako jedna znižuje tvorbu tepla ešte viac ako nedostatok vzduchu.V reálnych podmienkach spaľovania paliva v kotlových peciach nie sú dosiahnuté limitné hodnoty uvoľňovania tepla, pretože nedochádza k úplnému spaľovaniu. Vo veľkej miere to závisí od toho, ako sú procesy tvorby zmesi organizované.

Procesy miešania... V komorových peciach sa primárne miešanie dosahuje sušením a zmiešavaním paliva so vzduchom, privádzaním časti vzduchu (primárneho) do pripravovacej zóny, vytváraním horúceho vzduchu so širokým povrchom a vysokou turbulenciou pomocou ohriateho vzduchu.

Vo vrstvových peciach je primárnou úlohou miešania dodať potrebné množstvo vzduchu do rôznych spaľovacích zón na rošte.

Na zabezpečenie dodatočného spaľovania plynných produktov neúplného spaľovania a koksu sú organizované procesy sekundárnej tvorby zmesi. Tieto procesy uľahčujú: prísun sekundárneho vzduchu vysokou rýchlosťou, vytvorenie takej aerodynamiky, pri ktorej sa dosiahne rovnomerné naplnenie celej pece horákom, a následne doba zdržania plynov a častíc koksu v peci. zvyšuje.

3. Tvorba trosky

V procese oxidácie horľavej hmoty tuhého paliva nastávajú významné zmeny aj v minerálnych nečistotách. Nízkotaviteľné látky a zliatiny s nízkou teplotou topenia rozpúšťajú žiaruvzdorné zlúčeniny.

Predpokladom pre normálnu prevádzku kotlov je nepretržité odstraňovanie produktov spaľovania a výslednej trosky.

Počas spaľovania vrstiev môže tvorba trosky viesť k mechanickému podpáleniu - minerálne nečistoty obklopujú nespálené častice koksu alebo viskózna troska môže blokovať vzduchové priechody a blokovať prístup kyslíka k horiacemu koksu. Na zníženie podhorenia sa používajú rôzne opatrenia - v peciach s reťazovými roštmi sa zvyšuje čas strávený na troskovom rošte a vykonáva sa časté shura.

Vo vrstvených peciach sa troska odstráni v suchej forme. V komorových peciach môže byť odstraňovanie trosky suché alebo tekuté.

Spaľovanie paliva je teda zložitý fyzikálno-chemický proces, ktorý je ovplyvnený veľkým počtom rôznych faktorov, ale pri projektovaní kotlov a pecí je potrebné zohľadniť všetky z nich.

Spaľovanie - benzín

Spaľovanie benzínu s detonáciou sprevádza výskyt ostrých kovových klepnutí, čierneho dymu na výfuku, zvýšenia spotreby benzínu, poklesu výkonu motora a ďalších negatívnych javov.

Spaľovanie benzínu v motore závisí aj od pomeru prebytočného vzduchu. Pri hodnotách a 0 9 - j - 1 1 je rýchlosť procesov oxidácie pred plameňom v pracovnej zmesi najvyššia. Preto sú pri týchto hodnotách a vytvorené najpriaznivejšie podmienky pre vznik detonácie.

Po spaľovaní benzínu sa celková hmotnosť týchto znečisťujúcich látok významne zvýšila spolu so všeobecným prerozdelením ich množstiev. Percento benzénu v kondenzáte z výfukových plynov automobilov bolo asi 1 až 7-krát vyššie ako v benzíne; obsah toluénu bol 3-krát vyšší a obsah xylénu bol 30-krát vyšší. Je známe, že sa v tomto prípade tvoria kyslíkaté zlúčeniny a počet iónov, charakteristických pre ťažšie nenasýtené zlúčeniny olefínovej alebo cykloparafínovej série a acetylénovej alebo diénovej série, zvlášť tej druhej, sa prudko zvyšuje. Všeobecne možno povedať, že zmeny v Haagen-Smitovej komore sa podobali zmenám potrebným na to, aby zloženie typických vzoriek výfukového plynu vozidla bolo podobné zložkám vzoriek smogu v Los Angeles.

Výhrevnosť benzínu závisí od jeho chemického zloženia. Preto majú uhľovodíky bohaté na vodík (napríklad parafínové) veľké množstvo spaľovacieho tepla.

Produkty spaľovania benzínu expandujú v spaľovacom motore pozdĺž polytropu n1 27 z 30 na 3 pri. Počiatočná teplota plynov je 2100 ° C; hmotnostné zloženie produktov spaľovania 1 kg benzínu je nasledujúce: CO23 135 kg, H2 1 305 kg, O20 34 kg, N2 12 61 kg.Určte expanznú prácu týchto plynov, ak sa do valca súčasne privedú 2 g benzínu.

Pri spaľovaní benzínu z tepelnej elektrárne sa tvoria uhlíkové usadeniny obsahujúce oxid olovnatý.

Pri spaľovaní benzínu v piestových spaľovacích motoroch sú takmer všetky vytvorené produkty odvedené spolu s výfukovými plynmi. Iba relatívne malá časť produktov neúplného spaľovania paliva a oleja, malé množstvo anorganických zlúčenín vytvorených z prvkov privedených do paliva, vzduchu a oleja, sa ukladá vo forme uhlíkových usadenín.

Pri horení benzínu s tetraetyl-olovom zjavne vzniká oxid olovnatý, ktorý sa topí iba pri teplote 900 C a môže sa odparovať pri veľmi vysokej teplote, ktorá presahuje priemernú teplotu vo valci motora. Aby sa zabránilo usadzovaniu oxidu olovnatého v motore, zavádzajú sa do etylalkoholu špeciálne látky - lapače. Halogénované uhľovodíky sa používajú ako lapače. Spravidla ide o zlúčeniny obsahujúce bróm a chlór, ktoré tiež spaľujú a viažu olovo v nových bromidových a chloridových zlúčeninách.

Pri spaľovaní benzínu z tepelnej elektrárne sa tvoria uhlíkové usadeniny obsahujúce oxid olovnatý.

Počas spaľovania benzínu s obsahom čistého TPP sa v motore usadzujú povlaky zlúčenín olova. Zloženie etylacetátu R-9 (podľa hmotnosti): tetraetyl olovo 54 0%, brómetán 33 0%, monochlórnaftalén 6 8 0 5%, plnivo - letectvo - benzín - až 100%; na 1 kg zmesi zafarbte tmavočerveno 1 g.

Pri spaľovaní benzínu s obsahom TPP sa v motore vytvára oxid fistula s nízkou prchavosťou; Pretože teplota topenia oxidu olovnatého je dosť vysoká (888), časť (asi 10%, počítané na olovo zavedené do benzínu) sa ukladá ako tuhý zvyšok na stenách spaľovacej komory, sviečok a ventilov, čo vedie k rýchla porucha motora.

Pri spaľovaní benzínu v motore automobilu sa tvoria aj menšie molekuly a uvoľnená energia sa distribuuje vo väčšom objeme.

Plyny žiarovkové zo spaľovania benzínu prúdia okolo výmenníka 8 tepla (zvnútra zo strany spaľovacej komory a ďalej cez okná 5 von, prechádzajúce výfukovou komorou 6) a ohrievajú vzduch v kanáli výmenníka tepla. Ďalej sú horúce výfukové plyny privádzané výfukovým potrubím 7 pod žumpou a ohrievajú motor zvonka a horúci vzduch z výmenníka tepla je privádzaný cez odvzdušňovač do kľukovej skrine a ohrieva motor zvnútra. Za 1 5 - 2 minúty po začiatku ohrevu sa žhaviaca sviečka vypne a spaľovanie v ohrievači pokračuje bez jeho účasti. Po 7 - 13 minútach od okamihu prijatia impulzu na naštartovanie motora sa olej v kľukovej skrini zahreje na teplotu 30 C (pri teplote okolia do -25 C) a štartovacie impulzy jednotky sú dodávané, po ktorom je ohrievač vypnutý.

Teplota spaľovania

V tepelnom inžinierstve sa rozlišujú tieto teploty spaľovania plynov: tepelný výkon, kalorimetrický, teoretický a skutočný (vypočítaný). Vykurovací výkon tx je maximálna teplota produktov úplného spaľovania plynu v adiabatických podmienkach so súčiniteľom prebytku vzduchu a = 1,0 a pri teplote plynu a vzduchu rovnej 0 ° C:

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

kde QH je najmenšia výhrevnosť plynu, kJ / m3; IVcp - súčet produktov objemov oxidu uhličitého, vodnej pary a dusíka, ktoré vznikli pri horení 1 m3 plynu (m3 / m3) a ich priemerných objemových tepelných kapacít pri konštantnom tlaku v rozmedzí teplôt od 0 ° С do tx (kJ / (m3 * ° С).

Z dôvodu nestálosti tepelnej kapacity plynov sa tepelný výkon určuje metódou postupných aproximácií. Ako počiatočný parameter sa berie jeho hodnota pre zemný plyn (= 2 000 ° C), pri a = 1,0 sa určia objemy zložiek produktov spaľovania podľa tabuľky.8.3, zistí sa ich priemerná tepelná kapacita a potom sa podľa vzorca (8.11) vypočíta tepelná kapacita plynu. Ak sa v dôsledku výpočtu ukáže, že je nižšia alebo vyššia ako akceptovaná, nastaví sa iná teplota a výpočet sa opakuje. Tepelný výkon bežných jednoduchých a zložitých plynov pri horení v suchom vzduchu je uvedený v tabuľke. 8.5. Pri spaľovaní plynu v atmosférickom vzduchu obsahujúcom asi 1 hmot. % vlhkosti, produkcia tepla klesá o 25-30 ° С.

Kalorimetrická teplota spaľovania tK je teplota určená bez ohľadu na disociáciu vodných pár a oxidu uhličitého, ale s prihliadnutím na skutočnú počiatočnú teplotu plynu a vzduchu. Líši sa od tepelného výkonu tx tým, že teploty plynu a vzduchu, ako aj súčiniteľ prebytku vzduchu a, sa berú z ich skutočných hodnôt. TK môžete určiť podľa vzorca:

tк = (Qн + qphys) / (ΣVcp) (8,12)

kde qphys je tepelný obsah (fyzické teplo) plynu a vzduchu, meraný od 0 ° C, kJ / m3.

Prírodné a skvapalnené ropné plyny sa pred spaľovaním zvyčajne nezahrievajú a ich objem v porovnaní s objemom spaľovacieho vzduchu je malý.

Tabuľka 8.3.

Priemerná objemová tepelná kapacita plynov, kJ / (m3 • ° С)

Preto pri stanovení kalorimetrickej teploty možno ignorovať tepelný obsah plynov. Pri spaľovaní plynov s nízkou výhrevnosťou (generátor, vysoká pec, atď.) Má ich tepelný obsah (zvlášť zahriaty pred spaľovaním) veľmi významný vplyv na kalorimetrickú teplotu.

Závislosť kalorimetrickej teploty zemného plynu priemerného zloženia vo vzduchu s teplotou 0 ° C a vlhkosťou 1% od súčiniteľa prebytku vzduchu a je uvedená v tabuľke. 8.5, pre LPG, keď sa spaľuje na suchom vzduchu - v tabuľke. 8.7. Údaje v tabuľke. 8.5-8.7 je možné riadiť sa s dostatočnou presnosťou pri stanovení kalorimetrickej teploty spaľovania iných prírodných plynov, ktoré majú relatívne podobné zloženie, a uhľovodíkových plynov takmer ľubovoľného zloženia. Ak je potrebné pri spaľovaní plynov s nízkym koeficientom prebytku vzduchu dosiahnuť vysokú teplotu, ako aj zvýšiť účinnosť pecí, v praxi sa vzduch ohrieva, čo vedie k zvýšeniu kalorimetrickej teploty (pozri tabuľku 8.6) .

Tabuľka 8.4.

Vykurovacia kapacita plynov v suchom vzduchu

Tabuľka 8.5.

Kalorimetrické a teoretické teploty spaľovania zemného plynu na vzduchu s t = 0 ° С a vlhkosťou 1% * v závislosti od súčiniteľa prebytku vzduchu a

>

Teoretická teplota spaľovania tT je maximálna teplota určená podobne ako kalorimetrická teplota tK, ale s korekciou na endotermické (vyžadujúce teplo) reakcie disociácie oxidu uhličitého a vodnej pary, ktorá pokračuje so zväčšením objemu:

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

Н2О ‹–› Н2 + 0,5О2 - 242 mJ / mol (8,14)

Pri vysokých teplotách môže disociácia viesť k tvorbe atómových vodíkových, kyslíkových a OH hydroxylových skupín. Okrem toho pri spaľovaní plynu vždy vzniká určitý oxid dusnatý. Všetky tieto reakcie sú endotermické a vedú k zníženiu teploty spaľovania.

Tabuľka 8.6.

Kalorimetrická teplota spaľovania zemného plynu tу, ° С, v závislosti od pomeru prebytočného suchého vzduchu a jeho teploty (zaokrúhlené hodnoty)

Tabuľka 8.7.

Kalorimetrická teplota horenia tK komerčného propánu v suchom vzduchu s t = 0 ° С v závislosti od koeficientu prebytku vzduchu a

Teoretická teplota horenia sa dá určiť pomocou tohto vzorca:

tT = (Qн + qphys - qdis) / (ΣVcp) (8,15)

kde qduc je celková spotreba tepla na disociáciu СО2 a Н2О v produktoch spaľovania, kJ / m3; IVcp - súčet produktu objemu a priemernej tepelnej kapacity produktov spaľovania, berúc do úvahy disociáciu na 1 m3 plynu.

Ako vidno z tabuľky. 8.8, pri teplotách do 1 600 ° C sa nemusí brať do úvahy stupeň disociácie a teoretická teplota spaľovania sa môže rovnať kalorimetrickej teplote. Pri vyšších teplotách môže stupeň disociácie významne znížiť teplotu v pracovnom priestore. V praxi to nie je nijako zvlášť potrebné, teoretická teplota spaľovania sa musí určiť iba pre vysokoteplotné pece pracujúce na predhriaty vzduch (napríklad pece s otvoreným ohniskom). Pre kotolne to nie je potrebné.

Skutočná (vypočítaná) teplota produktov spaľovania td je teplota, ktorá sa dosiahne za skutočných podmienok v najteplejšom bode plameňa. Je nižšia ako teoretická a závisí od tepelných strát do životného prostredia, stupňa prenosu tepla zo spaľovacej zóny sálaním, dĺžky procesu spaľovania v čase atď., Od teploty v peciach so zavedením experimentálne do nich stanovené korekčné faktory:

td = t (8,16)

kde n - t. n. pyrometrický koeficient v rámci:

• pre vysoko kvalitné tepelné a vykurovacie pece s tepelnou izoláciou - 0,75-0,85;
• pre zapečatené pece bez tepelnej izolácie - 0,70-0,75;
• pre tienené kotlové pece - 0,60-0,75.

V praxi je potrebné poznať nielen adiabatické teploty spaľovania uvedené vyššie, ale aj maximálne teploty vyskytujúce sa v plameni. Ich približné hodnoty sa zvyčajne stanovia experimentálne spektrografickými metódami. Maximálne teploty, ktoré vznikajú pri voľnom plameni vo vzdialenosti 5 - 10 mm od hornej časti kužeľovitého čela spaľovania, sú uvedené v tabuľke. 8.9. Analýza predložených údajov ukazuje, že maximálne teploty v plameni sú menšie ako tepelný výkon (v dôsledku spotreby tepla na disociáciu H2O a CO2 a odvodu tepla zo zóny plameňa).

• Domov
• Adresár
• Charakteristika spaľovania plynov
• Teplota spaľovania

Spaľovanie - ropný produkt

Spaľovanie ropných produktov na nábreží cisternovej farmy je eliminované okamžitým prísunom peny.

Spaľovanie ropných produktov na nábreží cisternovej farmy je eliminované okamžitým prísunom peny.

Počas spaľovania ropných produktov sa ich teplota varu (pozri tabuľku 69) postupne zvyšuje v dôsledku prebiehajúcej frakčnej destilácie, v súvislosti s ktorou stúpa aj teplota hornej vrstvy.

Pri spaľovaní oleja v nádrži je horná časť horného pásu nádrže vystavená plameňu. Pri spaľovaní oleja na nižšej úrovni môže byť výška voľnej strany nádrže v kontakte s plameňom značná. Pri tomto režime spaľovania sa môže zásobník zrútiť. Voda z požiarnych dýz alebo zo stacionárnych zavlažovacích krúžkov, padajúca na vonkajšiu časť horných stien nádrže, ich ochladzuje (obr.15.1), čím sa zabráni nehode a šíreniu oleja do násypu, čím sa vytvoria priaznivejšie podmienky pre použitie vzduchomechanickej peny.

Výsledky štúdia spaľovania ropných produktov a ich zmesí sú zaujímavé.

Jeho teplota počas spaľovania ropných produktov je: benzín 1200 C, petrolej traktora 1100 C, motorová nafta 1100 C, ropa 1100 C, vykurovací olej 1000 C. Pri spaľovaní dreva v komínoch teplota turbulentného plameňa dosahuje 1200 - 1300 C.

Za posledných 15 rokov sa v Ústrednom výskumnom ústave požiarnej obrany (TsNIIPO), Energetickom ústave Akadémie vied ZSSR (ENIN) a v posledných 15 rokoch uskutočnili obzvlášť veľké štúdie v oblasti fyziky spaľovania ropných produktov a ich hasenia. množstvo ďalších výskumných a vzdelávacích inštitútov.

Príkladom negatívnej katalýzy je potlačenie spaľovania ropných produktov pridaním halogénovaných uhľovodíkov.

Voda podporuje penenie a tvorbu emulzií počas spaľovania ropných produktov s bodom vzplanutia 120 ° C a vyšším. Emulzia, pokrývajúca povrch kvapaliny, izoluje ju od kyslíka vo vzduchu a tiež zabraňuje úniku pár z nej.

Spaľovanie skvapalnených uhľovodíkových plynov v izotermických nádržiach sa nelíši od spaľovania ropných produktov. Rýchlosť horenia v tomto prípade možno vypočítať pomocou vzorca (13) alebo určiť experimentálne. Zvláštnosťou spaľovania skvapalnených plynov v izotermických podmienkach je, že teplota celej hmoty kvapaliny v nádrži sa rovná bodu varu pri atmosférickom tlaku. Pre vodík, metán, etán, propán a bután sú tieto teploty - 252, - 161, - 88, - 42 a 0,5 ° C.

Výskum a prax pri hasení požiarov preukázali, že na zastavenie spaľovania ropného produktu musí pena úplne pokrývať celý svoj povrch vrstvou určitej hrúbky. Všetky peny s nízkou rýchlosťou expanzie sú neúčinné pri hasení požiarov ropných produktov v nádržiach pri nižšej úrovni zaplavenia. Pena padajúca z veľkej výšky (6 - 8 m) na povrch paliva sa ponorí a obalí filmom paliva, vyhorí alebo sa rýchlo zrúti. Do horiacej nádrže možno pomocou sklopných trysiek vhodiť iba penu s počtom 70 - 150.