8.2. Расчеты горения

Кислород для горения поступает из воздуха как его составная часть. Для расчетов принимается, что объемный состав сухого воздуха следующий: кислород — 21,0%, азот — 79,0%.

Согласно приведенным сведениям, 1 м³ кислорода содержится в 100/21 = 4,76 м³ воздуха, или на 1 м³ кислорода приходится 79/21 = 3,76 м³ азота.

Учитывая, что 1 кмоль газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, реакцию горения (см. уравнение 8.1) любого углеводорода в воздухе можно записать в обобщенном виде:

C_mH_n + (т + n/4) (O₂ + 3,76N₂) = тСO₂ + (n/2) Н₂O + (т +n/4) 3,76N₂

Потребности в кислороде и воздухе при горении различных газов, подсчитанные по приведенным реакциям горения, представлены в табл. 8.2. Для сложного газа расход сухого воздуха V_c, м³/м³, подсчитывается по формуле, учитывающей потребность в кислороде отдельных компонентов смеси:

V_c = 4,76/100 (0,5Н₂ + 0,5СО + 2СН₄ + 3,5С₂Н₆ + 5С₃H₈ + 6,5С₄Н₁₀ + 3С₂Н₄ + 4,5С₃Н₆ + 6C₄H₈ — О₂) (8.7)

теоретический расход влажного воздуха Vвл, м³/м³, больше определяемого по формуле (8.7) на объем содержащихся водяных паров:

V_вл = V_с + 0,001244d_в V_с (8.8)

где d_в — влажность воздуха, г/м³.
При неизвестном химическом составе газов, но известной низшей теплоте сгорания Q_н, кДж/м³, теоретический расход воздуха V_т, м³/м³,

V_т = Q_н/3770 (8.9)

Реальный расход воздуха V_дв, м³/м³, принимается всегда несколько большим:

V_дв = V_та (8.10)

где а — коэффициент избытка воздуха, соответствующий требованиям ГОСт. Для полного сгорания топлива значение а должно быть больше 1. Состав и объем продуктов сгорания, подсчитанный по реакциям горения некоторых газов в сухом воздухе, приведен в табл. 8.2.

Таблица 8.2. Теоретическая потребность в сухом кислороде и воздухе, м³, и объем продуктов сгорания газа при сжигании 1 м³ газа