Mwako wa gesi na oksijeni. Njia za mwako wa gesi asilia. Uainishaji wa mazao ya misitu. Tabia za mafuta ya kioevu na gesi

Njia za mwako gesi asilia

Njia zote za mwako zinategemea kupikia mchanganyiko wa gesi-hewa utunzi fulani.

I. njia ya mwako wa kueneza
Upekee. Hakuna mchakato wa mwako katika eneo la mizizi. Katika mpaka wa eneo la mizizi, molekuli za oksijeni zina wakati wa kuchanganya na gesi huanza kuchoma. Kaboni huwaka katika eneo kuu la mwako.
Utaratibu huu wa mwako huitwa uenezi, kwa kuwa hewa yenyewe hutoka kwenye anga. Mchanganyiko wa molekuli za hewa na gesi hutokea kulingana na sheria za gesi. Wacha tusiingie kwenye sayansi, lakini angalia mchakato wa mwako kwa mpangilio ili kuelewa kiini.
Gesi hutolewa kwa sehemu ya mbele ya mwako chini ya shinikizo, na hewa muhimu kwa mwako hutolewa kutoka kwa nafasi inayozunguka kutokana na kuenea kwa molekuli au msukosuko. Uundaji wa mchanganyiko hapa hutokea wakati huo huo na mchakato wa mwako. Kwa hiyo, kiwango cha mwako ni sawa na kiwango cha malezi ya mchanganyiko.
Tabia muhimu ya mwako wa mafuta ya gesi ni kasi ya uenezi wa moto katika mazingira ya gesi-hewa. Kasi ya kawaida ni kasi ya uenezi wa mbele ya moto katika mwelekeo perpendicular kwa mwelekeo wa uso wa mbele ya moto.

Kielelezo 1 Burner kwa kutumia njia ya uenezi wa mwako wa gesi

-Kasi ya kawaida ya methane ni 0.67 m/s;
-kasi ya kawaida propane ni 0.82 m / s;
-kasi ya kawaida ya hidrojeni ni 4.83 m / s.

Vichomaji hivi vya kueneza (kwa boilers za viwandani) vina mali zifuatazo:
1. Hewa huenea kwenye mkondo wa gesi, na gesi huenea kutoka kwenye mkondo wa gesi hadi hewa. Kwa hivyo, mchanganyiko wa gesi-hewa huundwa karibu na bomba la gesi kutoka kwa burner.
2. Mchakato wa mwako huanza katika eneo la msingi la mwako na kuishia katika eneo kuu.
3. Nguvu ya mchakato wa mwako imedhamiriwa na kiwango cha malezi ya mchanganyiko wa gesi-hewa.
4. Bidhaa za mwako zilizotolewa zinachanganya uenezaji wa gesi na hewa.

Kwa ujumla, mwako na njia hii ya kutengeneza mchanganyiko wa gesi-hewa huendelea polepole na moto una kiasi kikubwa na, kama sheria, una mwangaza.

Faida za burners za aina ya kuenea
-Utulivu wa juu wa moto wakati mizigo ya joto inabadilika;
- kutowezekana kwa kupenya kwa moto ndani ya burner, kwa kuwa kuna gesi safi katika burner;
-uwezekano wa udhibiti wa mwako juu ya anuwai.

Hasara za burners za aina ya kuenea
-kiasi kikubwa cha moto hupunguza kiwango cha joto kwa kila kitengo;
-uwezekano wa mtengano wa joto wa methane katika vipengele vinavyoweza kuwaka;
-huongeza hatari ya kujitenga kwa moto kutoka kwa burner.

II. Njia ya mwako wa gesi mchanganyiko
Njia iliyochanganywa inahakikishwa na mchanganyiko wa awali wa gesi na sehemu tu ya hewa muhimu kwa mwako kamili wa gesi. Hewa iliyobaki inatoka mazingira, moja kwa moja kwenye tochi.
Kwanza, sehemu ya gesi iliyochanganywa na hewa ya msingi huwaka nje, na iliyobaki, iliyopunguzwa na bidhaa za mwako, huwaka baada ya kuongezwa kwa oksijeni kutoka kwa hewa ya sekondari. Matokeo yake, tochi ni fupi na chini ya mwanga. Kiwango cha joto kwa kila kitengo cha kiasi cha tochi huongezeka.



Mchele. 2 Kichomaji kinachotumia njia ya mwako wa gesi mchanganyiko

III. Njia ya mwako wa gesi ya kinetic
Mchanganyiko wa gesi-hewa, tayari kabisa ndani ya burner, hutolewa kwenye tovuti ya mwako. Mchanganyiko wa gesi-hewa huwaka kwa moto mfupi na una mwanga mdogo.

Manufaa ya njia ya mwako wa kinetic:
- uwezekano mdogo wa kuungua kwa kemikali;
-utendaji wa juu wa joto.

Kasoro. Haja ya kuleta utulivu wa moto wa gesi. Hii ni kutokana na ukweli kwamba burners ni nyeti kwa mabadiliko katika vigezo vya shinikizo la gesi na hewa, ambayo inasababisha kuvuruga kwa mchakato wa mwako. Ili kuondokana na upungufu huu, burners zina vifaa vya kuimarisha moto.

02.04.2010

Nunua mfumo wa utakaso wa maji kwa bei nzuri kwenye tovuti ya vodorazdel.com huko St.

8.1. MATENDO YA MWAKA

Mwako ni mmenyuko wa kemikali unaopita haraka wa kuchanganya vipengele vinavyoweza kuwaka na oksijeni, ikifuatana na kutolewa kwa joto kali na ongezeko kubwa la joto la bidhaa za mwako. Athari za mwako zinaelezewa na kinachojulikana. milinganyo ya stoichiometric inayoonyesha ubora na kiasi vitu ambavyo huguswa na huundwa kama matokeo ya mmenyuko. (Muundo wa stoichiometric wa mchanganyiko unaoweza kuwaka (kutoka kwa stoicheion ya Kigiriki - msingi, kipengele na mita ya Kigiriki - kipimo) - muundo wa mchanganyiko ambao kuna kioksidishaji kikubwa kama inahitajika kwa oxidation kamili ya mafuta). Mlinganyo wa jumla athari za mwako wa hidrokaboni yoyote

C m H n + (m + n/4) O 2 = mCO 2 + (n/2) H 2 O + Q(8.1)

ambapo m, n ni idadi ya atomi za kaboni na hidrojeni katika molekuli; Q ni athari ya joto ya mmenyuko, au joto la mwako.

Athari za mwako wa baadhi ya gesi hutolewa kwenye meza. 8.1. Milinganyo hii ni milinganyo ya mizani, na haiwezi kutumika kutathmini ama kasi ya athari au utaratibu wa mabadiliko ya kemikali.

Jedwali 8.1. Athari za mwako na joto la mwako wa gesi kavu (saa 0 ° C na 101.3 kPa)

Gesi	Mwitikio wa mwako	Joto la mwako
		Molar, kJ/kmol		Uzito, kJ/kg		Kiasi, kJ/m 3
		ya juu zaidi	chini kabisa	ya juu zaidi	chini kabisa	ya juu zaidi	chini kabisa
Haidrojeni	H 2 + 0.5O 2 = H 2 0	286,06	242,90	141 900	120 080	12 750	10 790
Monoxide ya kaboni	CO + 0.5O 2 = CO 2	283,17	283,17	10 090	10 090	12 640	12 640
Methane	CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O	880,90	800,90	55 546	49 933	39 820	35 880
Ethane	C 2 H 6 + 0.5O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O	1560,90	1425,70	52 019	47 415	70 310	64 360
Propane	C 3 H 8 + 5H 2 O = 3CO 2 + 4H 2 O	2221,40	2041,40	50 385	46 302	101 210	93 180
n-butane		2880,40	2655,00	51 344	47 327	133 800	123 570
Isobutane	C 4 H 10 + 6.5O 2 = 4CO 2 + 5H 2 O	2873,50	2648,30	51 222	47 208	132 960	122 780
n-Pentane	C5H12 + 8O2 = 5CO2 + 6H2O	3539,10	3274,40	49 052	45 383	169 270	156 630
Ethilini	C 2 H 4 + 3O 2 = 2CO 2 + 2H 2 O	1412,00	1333,50	50 341	47 540	63 039	59 532
Propylene	C 3 H 6 + 4.5O 2 = 3CO 2 + 3H 2 O	2059,50	1937,40	48 944	46 042	91 945	88 493
Butylene	C 4 H 8 + 6O 2 = 4CO 2 + 4H 2 O	2720,00	2549,70	48 487	45 450	121 434	113 830

Athari ya joto (joto la mwako) Q - kiasi cha joto kilichotolewa wakati wa mwako kamili wa 1 kmol, kilo 1 au 1 m 3 ya gesi kwa kawaida. hali ya kimwili. Tofauti hufanywa kati ya joto la juu la Q ndani na la chini la Q n la mwako: joto la juu la mwako ni pamoja na joto la mvuke wa maji wakati wa mchakato wa mwako (kwa kweli, wakati wa kuchoma gesi, mvuke wa maji haufupishwi, lakini huondolewa. pamoja na bidhaa zingine za mwako). Kwa kawaida, mahesabu ya kiufundi kawaida hufanyika kulingana na thamani ya chini ya kalori, bila kuzingatia joto la condensation ya mvuke wa maji (≈2400 kJ / kg).

Ufanisi uliohesabiwa kulingana na thamani ya chini ya kalori ni ya juu zaidi, lakini joto la condensation ya mvuke wa maji ni kubwa kabisa, na matumizi yake ni zaidi ya kupendekezwa. Hii inathibitishwa na matumizi ya kazi ya kubadilishana joto la mawasiliano katika teknolojia ya joto, ambayo ni tofauti sana katika kubuni.

Kwa mchanganyiko wa gesi zinazoweza kuwaka, joto la juu (na la chini) la mwako wa gesi limedhamiriwa na uhusiano.

Q = r 1 Q 1 + r 2 Q 2 + ... + r n Q n (8.2)

ambapo r 1, r 2, ..., r n ni kiasi (molar, molekuli) sehemu za vipengele vilivyojumuishwa kwenye mchanganyiko; Q 1, Q 2, ..., Q n - joto la mwako wa vipengele.

Kwa kutumia meza. 8.1, joto la juu na la chini la mwako, kJ/m 3, la gesi tata linaweza kuamuliwa kwa kutumia fomula zifuatazo:

Q katika = 127.5 H 2 + 126.4 CO + 398 CH 4 + 703 C 2 H 6 + 1012 C 8 H 8 + 1338 C 4 H 10 + 1329 C 4 H 10 +
+ 1693 C 5 H 12 + 630 C 2 H 4 + 919 C 3 H 6 +1214 C 4 H 8 (8.3)

Qn = 107.9 H 2 + 126.4 CO + 358.8 CH 4 + 643 C 2 H 6 + 931.8 C 8 H 8 + 1235 C 4 H 10 + 1227 C 4 H 10 +
+ 1566 C 5 H 12 + 595 C 2 H 4 + 884 C 8 H 6 + 1138 C 4 H 8 (8.4)

ambapo H 2, CO, CH 4, nk. - maudhui ya vipengele vya mtu binafsi katika mafuta ya gesi, vol. %.

Mchakato wa mwako ni ngumu zaidi kuliko kulingana na formula (8.1), kwani pamoja na matawi ya minyororo, huvunjwa kwa sababu ya malezi ya misombo ya kati thabiti, ambayo hupitia mabadiliko zaidi kwa joto la juu. Kwa mkusanyiko wa oksijeni wa kutosha, bidhaa za mwisho huundwa: mvuke wa maji H 2 O na dioksidi kaboni CO 2. Ikiwa kuna ukosefu wa wakala wa oksidi, pamoja na wakati eneo la majibu limepozwa, misombo ya kati inaweza kuimarisha na kuingia katika mazingira.

Nguvu ya uzalishaji wa joto na ongezeko la joto husababisha kuongezeka kwa chembe hai katika mfumo wa kujibu. Uhusiano huu kati ya mmenyuko wa mnyororo na joto, tabia ya karibu michakato yote ya mwako, ulisababisha kuanzishwa kwa dhana ya mlipuko wa mnyororo-mafuta - athari za mwako wa kemikali zenyewe ni za asili ya mnyororo, na kuongeza kasi yao hufanyika kwa sababu ya kutolewa kwa joto na ongezeko la joto katika mfumo wa kujibu.

Kiwango cha mmenyuko wa kemikali katika mchanganyiko wa homogeneous ni sawia na bidhaa ya viwango vya dutu inayoitikia:

w = kС 1 С 2 (8.5)

ambapo C1 na C2 ni viwango vya vipengele vinavyofanya, kmol/m3; k ni kasi ya majibu mara kwa mara, kulingana na asili ya viitikio na halijoto.

Wakati wa kuchoma gesi, viwango vya vitu vinavyoathiri vinaweza kuzingatiwa bila kubadilika, kwa kuwa katika eneo la mwako kuna mtiririko unaoendelea wa vipengele vipya vya utungaji usio na utata.

Kiwango cha majibu mara kwa mara (kulingana na equation ya Arrhenius):

K = K 0 e -E/RT (8.6)

ambapo K 0 ni kipengele cha kielelezo cha awali kilichopitishwa kwa michanganyiko ya homogeneous ya kibayometriki, ≈1.0; E - nishati ya uanzishaji, kJ / kmol; R - mara kwa mara gesi ya ulimwengu wote, J / (kg K); T - joto kabisa, K (° C); e ni msingi wa logarithms asili.

Kipengele cha awali cha kielelezo K 0 kinaweza kufasiriwa kama kiakisi cha mara kwa mara cha ukamilifu wa mgongano wa molekuli, na E kama nishati ya chini ya kuvunja vifungo vya molekuli na uundaji wa chembe hai zinazohakikisha ufanisi wa migongano. Kwa mchanganyiko wa kawaida unaoweza kuwaka, huanguka ndani ya safu ya (80÷150) 10 3 kJ/kmol.

Equation (8.6) inaonyesha kwamba kasi athari za kemikali huongezeka kwa kasi na joto la kuongezeka: kwa mfano, ongezeko la joto kutoka 500 hadi 1000 K linajumuisha ongezeko la kiwango cha mmenyuko wa mwako kwa 2 10 4 ÷ 5 10 8 mara (kulingana na nishati ya uanzishaji).

Kiwango cha athari za mwako huathiriwa na asili ya mnyororo wao. Hapo awali, atomi na itikadi kali huingia kwenye misombo na dutu asili na kila mmoja, na kutengeneza bidhaa za mwisho na chembe mpya ambazo hurudia mlolongo sawa wa athari. Kuongezeka kwa kizazi cha chembe kama hizo husababisha "kuongeza kasi" ya athari za kemikali - kwa kweli, mlipuko wa mchanganyiko mzima.

Mwako wa juu wa joto wa hidrokaboni ni ngumu na unahusishwa na uundaji wa chembe hai kwa namna ya atomi na radicals, pamoja na misombo ya kati ya molekuli. Kama mfano, athari za mwako wa hidrokaboni rahisi - methane hupewa:

1. H + O 2 -› OH + O
   CH 4 + OH -› CH 3 + H 2 O
   CH 4 + O -› CH 2 + H 2 O
2. CH 3 + O 2 -› HCHO + OH
   CH 2 + O 2 -› HCHO + O
3. HCHO + OH -› HCO + H 2 O
   HCNO + O -› CO + H 2 O
   HCO + O 2 -› CO + O + OH
4. CO + O -› CO 2
   CO + OH -› CO 2 + H

Muhtasari wa mzunguko mmoja:

2CH 4 + 4O 2 -› 2CO 2 + 4H 2 O

8.2. HESABU ZA MWAKA

Oksijeni kwa mwako hutoka hewani kama sehemu yake. Kwa mahesabu, inachukuliwa kuwa muundo wa kiasi cha hewa kavu ni kama ifuatavyo.

oksijeni - 21.0%, nitrojeni - 79.0%.

Kwa mujibu wa taarifa iliyotolewa, 1 m 3 ya oksijeni iko katika 100/21 = 4.76 m 3 ya hewa, au 1 m 3 ya oksijeni ina 79/21 = 3.76 m 3 ya nitrojeni. Kwa kuzingatia kwamba kilomita 1 ya gesi katika hali ya kawaida inachukua kiasi cha lita 22.4, majibu ya mwako (angalia equation 8.1) ya hidrokaboni yoyote katika hewa inaweza kuandikwa kwa fomu ya jumla:

C m H n + (t + n/4) (O 2 + 3.76N 2) = tCO 2 + (n/2) H 2 O + (t +n/4) 3.76N 2

Mahitaji ya oksijeni na hewa wakati wa mwako wa gesi mbalimbali, yaliyohesabiwa kutokana na majibu yaliyotolewa ya mwako, yanawasilishwa katika Jedwali. 8.2.

Jedwali 8.2. Mahitaji ya kinadharia ya oksijeni kavu na hewa, m3, na kiasi cha bidhaa za mwako wa gesi wakati wa kuchoma 1 m3 ya gesi.

Gesi	Haja ya kinadharia		Bidhaa za mwako
	oksijeni	hewa	kaboni dioksidi	mvuke wa maji	naitrojeni	Jumla
Hidrojeni H2	0,5	2,38	–	1,0	1,88	2,88
Monoxide ya kaboni CO	0,5	2,38	1,0	–	1,88	2,88
Methane CH 4	2,0	9,52	1,0	2,0	7,52	10,52
Ethane C2H6	3,5	16,66	2,0	3,0	13,16	18,16
Propani C 3 H 8	5,0	23,80	3,0	4,0	18,80	25,80
Butane C4H10	6,5	30,94	4,0	5,0	24,44	33,44
Pentane C5H12	8,0	38,08	5,0	6,0	30,08	41,08
Ethilini C2H4	3,0	14,28	2,0	2,0	11,28	15,28
Propylene C3H6	4,5	21,42	3,0	3,0	16,92	22,92
Butylene C4H8	6,0	28,56	4,0	4,0	22,56	30,56
Pentylene C 5 H 10	7,5	35,70	5,0	5,0	28,20	38,20
Asetilini C 2 H 2	2,5	11,90	2,0	1,0	9,40	12,40

Kwa gesi tata, matumizi ya hewa kavu Vc, m3/m3, huhesabiwa kwa kutumia formula ambayo inazingatia mahitaji ya oksijeni ya vipengele vya mtu binafsi vya mchanganyiko:

V c =4.76/100 (0.5H 2 +0.5CO+2CH 4 +3.5C 2 H 6 +5C 3 H 8 +6.5C 4 H 10 +3C 2 H 4 +4.5C 3 H 6 +6C 4 H 8 - O 2 (8.7)

Mtiririko wa kinadharia hewa yenye unyevunyevu Vl, m 3/m 3, zaidi ya ilivyoamuliwa na fomula (8.7) ya kiasi cha mvuke wa maji uliomo:

Vvl = Vs + 0.001244d katika Vs (8.8)

ambapo d ndani - unyevu wa hewa, g/m 3.

Na muundo wa kemikali usiojulikana wa gesi, lakini thamani ya chini ya kalori inayojulikana Q n, kJ/m 3, mtiririko wa hewa wa kinadharia V t, m 3 / m 3,

V t ≈ Q n /3770(8.9)

Kiwango halisi cha mtiririko wa hewa V dv, m 3 / m 3, daima huchukuliwa kuwa kubwa zaidi:

V dv = V t α(8.10)

ambapo α ni mgawo wa ziada wa hewa unaoendana na mahitaji ya GOST. Kwa mwako kamili wa mafuta, thamani ya α lazima iwe kubwa kuliko 1. Utungaji na kiasi cha bidhaa za mwako, zilizohesabiwa kutokana na athari za mwako wa gesi fulani katika hewa kavu, hutolewa katika Jedwali. 8.2.

8.3. JOTO LA KUWEKA

Katika uhandisi wa joto, joto zifuatazo za mwako wa gesi zinajulikana: pato la joto, calorimetric, kinadharia na halisi (iliyohesabiwa). Pato la joto tf - joto la juu la bidhaa za mwako kamili wa gesi chini ya hali ya adiabatic na mgawo wa hewa wa ziada α = 1.0 na kwa joto la gesi na hewa la 0 ° C:

t f = Q n /(∑Vc p)(8.11)

ambapo Qn ni joto la chini la mwako wa gesi, kJ/m 3; ∑Vc p - jumla ya bidhaa za kiasi cha dioksidi kaboni, mvuke wa maji na nitrojeni iliyoundwa wakati wa mwako wa 1 m 3 ya gesi (m 3 / m 3), na wastani wa uwezo wao wa joto la ujazo kwa shinikizo la mara kwa mara ndani ya joto. mbalimbali kutoka 0 ° C hadi t l (kJ / (m 3 o ° C).

Kutokana na kutofautiana kwa uwezo wa joto wa gesi, pato la joto linatambuliwa na njia ya makadirio ya mfululizo. Thamani yake kwa gesi asilia (≈2000 ° C) inachukuliwa kama parameter ya awali kwa α = 1.0, kiasi cha vipengele vya bidhaa za mwako huamua kulingana na meza. 8.3 uwezo wao wa wastani wa joto hupatikana na kisha uwezo wa joto wa gesi huhesabiwa kwa kutumia formula (8.11). Ikiwa, kama matokeo ya hesabu, inageuka kuwa ya chini au ya juu kuliko ile iliyokubaliwa, basi joto lingine limewekwa na hesabu hurudiwa.

Jedwali 8.3. Kiwango cha wastani cha joto cha ujazo wa gesi, kJ/(m 3 °C)

Halijoto, °C	CO2	N 2	O2	CO	CH 4	H 2	H 2 O (mvuke wa maji)	hewa
								kavu	mvua kwa 1 m 3 gesi kavu
0	1,5981	1,2970	1,3087	1,3062	1,5708	1,2852	1,4990	1,2991	1,3230
100	1,7186	1,2991	1,3209	1,3062	1,6590	1,2978	1,5103	1,3045	1,3285
200	1,8018	1,3045	1,3398	1,3146	1,7724	1,3020	1,5267	1,3142	1,3360
300	1,8770	1,3112	1,3608	1,3230	1,8984	1,3062	1,5473	1,3217	1,3465
400	1,9858	1,3213	1,3822	1,3356	2,0286	1,3104	1,5704	1,3335	1,3587
500	2,0030	1,3327	1,4024	1,3482	2,1504	1,3104	1,5943	1,3469	1,3787
600	2,0559	1,3453	1,4217	1,3650	2,2764	1,3146	1,6195	1,3612	1,3873
700	2,1034	1,3587	1,3549	1,3776	2,3898	1,3188	1,6464	1,3755	1,4020
800	2,1462	1,3717	1,4549	1,3944	2,5032	1,3230	1,6737	1,3889	1,4158
900	2,1857	1,3857	1,4692	1,4070	2,6040	1,3314	1,7010	1,4020	1,4293
1000	2,2210	1,3965	1,4822	1,4196	2,7048	1,3356	1,7283	1,4141	1,4419
1100	2,2525	1,4087	1,4902	1,4322	2,7930	1,3398	1,7556	1,4263	1,4545
1200	2,2819	1,4196	1,5063	1,4448	2,8812	1,3482	1,7825	1,4372	1,4658
1300	2,3079	1,4305	1,5154	1,4532	–	1,3566	1,8085	1,4482	1,4771
1400	2,3323	1,4406	1,5250	1,4658	–	1,3650	1,8341	1,4582	1,4876
1500	2,3545	1,4503	1,5343	1,4742	–	1,3818	1,8585	1,4675	1,4973
1600	2,3751	1,4587	1,5427	–	–	–	1,8824	1,4763	1,5065
1700	2,3944	1,4671	1,5511	–	–	–	1,9055	1,4843	1,5149
1800	2,4125	1,4746	1,5590	–	–	–	1,9278	1,4918	1,5225
1900	2,4289	1,4822	1,5666	–	–	–	1,9698	1,4994	1,5305
2000	2,4494	1,4889	1,5737	1,5078	–	–	1,9694	1,5376	1,5376
2100	2,4591	1,4952	1,5809	–	–	–	1,9891	–	–
2200	2,4725	1,5011	1,5943	–	–	–	2,0252	–	–
2300	2,4860	1,5070	1,5943	–	–	–	2,0252	–	–
2400	2,4977	1,5166	1,6002	–	–	–	2,0389	–	–
2500	2,5091	1,5175	1,6045	–	–	–	2,0593	–	–

Pato la joto la gesi za kawaida rahisi na ngumu wakati zinawaka katika hewa kavu hutolewa katika Jedwali. 8.4. Wakati wa kuchoma gesi ndani hewa ya anga, iliyo na takriban 1 wt. % unyevu, pato la joto hupungua kwa 25-30 ° C.

Jedwali 8.4. Uwezo wa joto wa gesi katika hewa kavu

Gesi rahisi	Uwezo wa joto, °C	Gesi tata utungaji wastani	Takriban pato la joto, °C
Haidrojeni	2235	Viwanja vya gesi asilia	2040
Monoxide ya kaboni	2370	Viwanja vya mafuta asilia	2080
Methane	2043	Koka	2120
Ethane	2097	Kuna kunereka kwa joto la juu la shale	1980
Propane	2110	Mlipuko wa mvuke-oksijeni chini ya shinikizo	2050
Butane	2118	Jenereta iliyotengenezwa na makaa ya mafuta	1750
Pentane	2119	Jenereta mlipuko wa mvuke-hewa kutoka kwa mafuta konda	1670
Ethilini	2284	Imeyeyuka (50% C 3 H 4 +50% C 4 H 10)	2115
Asetilini	2620		2210

Joto la mwako wa kaloriki tk ni joto lililoamua bila kuzingatia kutengana kwa mvuke wa maji na dioksidi kaboni, lakini kwa kuzingatia joto halisi la awali la gesi na hewa. Inatofautiana na pato la joto tf kwa kuwa joto la gesi na hewa, pamoja na mgawo wa ziada wa hewa α, huchukuliwa kulingana na maadili yao halisi. Unaweza kuamua tk kwa kutumia formula:

t k = (Q n + q kimwili)/(ΣVc p)(8.12)

ambapo q kimwili ni maudhui ya joto (joto la kimwili) la gesi na hewa, kipimo kutoka 0 ° C, kJ/m 3 .

Gesi za hidrokaboni za asili na kimiminika huwa hazipati joto kabla ya mwako, na kiasi chao ni kidogo ikilinganishwa na kiasi cha hewa kinachotumiwa kwa mwako. Kwa hiyo, wakati wa kuamua joto la calorimetric, maudhui ya joto ya gesi yanaweza kupuuzwa. Wakati wa kuchoma gesi na thamani ya chini ya kalori (gesi za jenereta, gesi za tanuru ya mlipuko, nk), maudhui yao ya joto (hasa yale yenye joto kabla ya mwako) yana athari kubwa sana kwenye joto la calorimetric.

Utegemezi wa joto la calorimetric la gesi asilia ya utungaji wa wastani katika hewa na joto la 0 ° C na unyevu wa 1% kwenye mgawo wa ziada wa hewa α hutolewa katika Jedwali. 8.5, kwa gesi ya hidrokaboni iliyoyeyuka inapochomwa kwenye hewa kavu - kwenye meza. 8.7. Data ya jedwali 8.5–8.7 inaweza kutumika kwa usahihi wa kutosha wakati wa kuanzisha halijoto ya mwako wa kalori ya nyingine. gesi asilia, zinazofanana kiasi katika utungaji, na gesi za hidrokaboni za karibu muundo wowote. Ikiwa ni lazima, pata joto la juu wakati wa kuchoma gesi na uwiano wa chini wa hewa ya ziada, pamoja na kuongezeka Ufanisi wa tanuru, katika mazoezi, hewa inapokanzwa, ambayo inasababisha ongezeko la joto la calorimetric (tazama Jedwali 8.6).

Jedwali 8.5. Viwango vya joto vya kaloriki na vya kinadharia vya mwako wa gesi asilia hewani yenye t = 0°C na unyevunyevu 1% kutegemeana na ziada ya mgawo wa hewa α.

		Halijoto ya kinadharia ya mwako t t, °C	Mgawo wa hewa kupita kiasi α	Halijoto ya mwako wa kaloriki tc, °C
1,0	2010	1920	1,33	1620
1,02	1990	1900	1,36	1600
1,03	1970	1880	1,40	1570
1,05	1940	1870	1,43	1540
1,06	1920	1860	1,46	1510
1,08	1900	1850	1,50	1470
1,10	1880	1840	1,53	1440
1,12	1850	1820	1,57	1410
1,14	1820	1790	1,61	1380
1,16	1800	1770	1,66	1350
1,18	1780	1760	1,71	1320
1,20	1760	1750	1,76	1290
1,22	1730	–	1,82	1260
1,25	1700	–	1,87	1230
1,28	1670	–	1,94	1200
1,30	1650	–	2,00	1170

Jedwali 8.6. Halijoto ya mwako wa kaloriki ya gesi asilia tc, °C, kulingana na mgawo wa hewa kavu kupita kiasi na halijoto yake (thamani za mviringo)

Mgawo wa hewa kupita kiasi α	Halijoto ya hewa kavu, °C
	20	100	200	300	400	500	600	700	800
0,5	1380	1430	1500	1545	1680	1680	1740	1810	1860
0,6	1610	1650	1715	1780	1840	1900	1960	2015	2150
0,7	1730	1780	1840	1915	1970	2040	2100	2200	2250
0,8	1880	1940	2010	2060	2130	2200	2260	2330	2390
0,9	1980	2030	2090	2150	2220	2290	2360	2420	2500
1,0	2050	2120	2200	2250	2320	2385	2450	2510	2560
1,2	1810	1860	1930	2000	2070	2140	2200	2280	2350
1,4	1610	1660	1740	1800	2870	1950	2030	2100	2160
1,6	1450	1510	1560	1640	1730	1800	1860	1950	2030
1,8	1320	1370	1460	1520	1590	1670	1740	1830	1920
2,0	1220	1270	1360	1420	1490	1570	1640	1720	1820

Jedwali 8.7. Halijoto ya mwako wa kaloriki tk ya propani ya kiufundi katika hewa kavu yenye t = 0°C kulingana na mgawo wa ziada wa hewa α

Mgawo wa hewa kupita kiasi α	Halijoto ya mwako wa kaloriki tc, °C	Mgawo wa hewa kupita kiasi α	Halijoto ya mwako wa kaloriki tc, °C
1,0	2110	1,45	1580
1,02	2080	1,48	1560
1,04	2050	1,50	1540
1,05	2030	1,55	1500
1,07	2010	1,60	1470
1,10	1970	1,65	1430
1,12	1950	1,70	1390
1,15	1910	1,75	1360
1,20	1840	1,80	1340
1,25	1780	1,85	1300
1,27	1750	1,90	1270
1,30	1730	1,95	1240
1,35	1670	2,00	1210
1,40	1630	2,10	1170

Joto la mwako wa kinadharia t T ni joto la juu, lililowekwa sawa na calorimetric t k, lakini kubadilishwa kwa athari za mwisho (zinazohitaji joto) za kutengana kwa dioksidi kaboni na mvuke wa maji, ambayo hutokea kwa kuongezeka kwa kiasi:

CO 2 ‹–› CO + 0.5O 2 - 283 mJ/mol (8.13)

H 2 O ‹–› H 2 + 0.5 O 2 - 242 mJ/mol (8.14)

Kwa joto la juu, kujitenga kunaweza kusababisha kuundwa kwa vikundi vya hidrojeni ya atomiki, oksijeni na hidroksili OH. Kwa kuongeza, wakati gesi inapochomwa, kiasi fulani cha oksidi ya nitrojeni hutolewa kila wakati. Athari hizi zote ni endothermic na husababisha kupungua kwa joto la mwako.

Joto la mwako wa kinadharia linaweza kuamua na fomula ifuatayo:

t T = (Q n + q kimwili – q dis)/(ΣVc p)(8.15)

ambapo q dis ni jumla ya matumizi ya joto kwa kutengana kwa CO 2 na H 2 O katika bidhaa za mwako, kJ/m 3; ΣVc p ni jumla ya bidhaa ya kiasi na wastani wa uwezo wa joto wa bidhaa za mwako, kwa kuzingatia kutengana kwa 1 m 3 ya gesi.

Jedwali 8.8. Kiwango cha kutengana kwa mvuke wa maji H 2 O na dioksidi kaboni CO 2 kulingana na shinikizo la sehemu

Halijoto, °C	Shinikizo la sehemu, MPa
	0,004	0,006	0,008	0,010	0,012	0,014	0,016	0,018	0,020	0,025	0,030	0,040
Mvuke wa maji H2O
1600	0,85	0,75	0,65	0,60	0,58	0,56	0,54	0,52	0,50	0,48	0,46	0,42
1700	1,45	1,27	1,16	1,08	1,02	0,95	0,90	0,85	0,8	0,76	0,73	0,67
1800	2,40	2,10	1,90	1,80	1,70	1,60	1,53	1,46	1,40	1,30	1,25	1,15
1900	4,05	3,60	3,25	3,0	2,85	2,70	2,65	2,50	2,40	2,20	2,10	1,9
2000	5,75	5,05	4,60	4,30	4,0	3,80	3,55	3,50	3,40	3,15	2,95	2,65
2100	8,55	7,50	6,80	6,35	6,0	5,70	5,45	5,25	5,10	4,80	4,55	4,10
2200	12,3	10,8	9,90	9,90	8,80	8,35	7,95	7,65	7,40	6,90	6,50	5,90
2300	16,0	15,0	13,7	12,9	12,2	11,6	11,1	10,7	10,4	9,6	9,1	8,4
2400	22,5	20,0	18,4	17,2	16,3	15,6	15,0	14,4	13,9	13,0	12,2	11,2
2500	28,5	25,6	23,5	22,1	20,9	20,0	19,3	18,6	18,0	16,8	15,9	14,6
3000	70,6	66,7	63,8	61,6	59,6	58,0	56,5	55,4	54,3	51,9	50,0	47,0
Dioksidi kaboni CO2
1500	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	–
1600	2,0	1,8	1,6	1,5	1,45	1,4	1,35	1,3	1,25	1,2	1,1
1700	3,8	3,3	3,0	2,8	2,6	2,5	2,4	2,3	2,2	2,0	1,9
1800	6,3	5,5	5,0	4,6	4,4	4,2	4,0	3,8	3,7	3,5	3,3
1900	10,1	8,9	8,1	7,6	7,2	6,8	6,5	6,3	6,1	5,6	5,3
2000	16,5	14,6	13,4	12,5	11,8	11,2	10,8	10,4	10,0	9,4	8,8
2100	23,9	21,3	19,6	18,3	17,3	16,5	15,9	15,3	14,9	13,9	13,1
2200	35,1	31,5	29,2	27,5	26,1	25,0	24,1	23,3	22,6	21,2	20,1
2300	44,7	40,7	37,9	35,9	34,3	32,9	31,8	30,9	30,0	28,2	26,9
2400	56,0	51,8	48,8	46,5	44,6	43,1	41,8	40,6	39,6	37,5	35,8
2500	66,3	62,2	59,3	56,9	55,0	53,4	52,0	50,7	49,7	47,3	45,4
3000	94,9	93,9	93,1	92,3	91,7	90,6	90,1	89,6	88,5	87,6	86,8

Kama inavyoonekana kutoka kwa meza. 8.8, kwa joto hadi 1600 ° C, kiwango cha kujitenga hakiwezi kuzingatiwa, na joto la mwako wa kinadharia linaweza kuchukuliwa sawa na moja ya calorimetric. Kwa joto la juu, kiwango cha kujitenga kinaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa joto katika nafasi ya kazi. Katika mazoezi, hakuna haja maalum ya hili; joto la mwako wa kinadharia linahitaji kuamua tu kwa tanuu za joto la juu zinazofanya kazi kwenye hewa iliyojaa joto (kwa mfano, tanuru za wazi). Kwa mitambo ya boiler hii sio lazima.

Jedwali 8.9. Upeo wa juu
joto linalojitokeza
katika mwali wa bure, °C

Halijoto halisi (iliyohesabiwa) ya bidhaa za mwako t d- hali ya joto ambayo hupatikana katika hali halisi katika sehemu ya moto zaidi ya tochi. Ni ya chini kuliko ya kinadharia na inategemea hasara za joto kwa mazingira, kiwango cha uhamisho wa joto kutoka eneo la mwako na mionzi, upanuzi wa mchakato wa mwako kwa muda, nk. Joto halisi la wastani katika tanuri za tanuru na boilers imedhamiriwa. kwa usawa wa joto au takriban kulingana na halijoto ya mwako ya kinadharia au calorimetric kulingana na halijoto kwenye tanuru na kuanzishwa kwa sababu za kusahihisha zilizowekwa kwa majaribio:

t d = t η(8.16)

ambapo η ndio kinachojulikana mgawo wa pyrometric unaoanguka ndani ya mipaka:

• kwa tanuu za ubora wa juu na joto na insulation ya mafuta - 0.75-0.85;
• kwa tanuri zilizofungwa bila insulation ya mafuta - 0.70-0.75;
• kwa sanduku za moto za boiler zilizolindwa - 0.60-0.75.

Katika mazoezi, ni muhimu kujua sio tu joto la juu la mwako wa adiabatic, lakini pia joto la juu linalotokea kwenye moto. Thamani zao za takriban kawaida huamuliwa kwa majaribio kwa kutumia mbinu za spectrografia. Upeo wa joto unaotokea kwenye moto wa bure kwa umbali wa mm 5-10 kutoka juu ya mbele ya mwako wa conical hutolewa katika Jedwali. 8.9. Uchambuzi wa data iliyotolewa unaonyesha kuwa joto la juu katika mwali ni chini ya pato la joto (kutokana na matumizi ya joto kwa kutengana kwa H 2 O na CO 2 na kuondolewa kwa joto kutoka eneo la moto).

8.4. JOTO LA KUWASHA MOTO

Ili kuanzisha athari za mwako, hali ya kuwaka kwa mchanganyiko wa mafuta na kioksidishaji inahitajika. Kuwasha kunaweza kuwa kwa hiari au kulazimishwa (kuwasha).

Halijoto ya kuwasha kiotomatiki - kiwango cha chini cha joto, ambayo mchakato wa mwako wa hiari (yaani, bila ugavi wa joto wa nje) huanza katika mchanganyiko wa joto wa gesi-hewa kutokana na kutolewa kwa joto kwa kuchomwa kwa chembe za gesi.

Joto la kuwasha kiotomatiki halijawekwa kwa gesi fulani na inategemea vigezo vingi: yaliyomo kwenye mchanganyiko wa gesi-hewa, kiwango cha homogeneity ya mchanganyiko, sura na saizi ya chombo ambacho mchanganyiko huwashwa, kasi na njia ya kupokanzwa kwake, athari ya kichocheo ya kuta za chombo, shinikizo ambalo mchanganyiko. Kuzingatia kwa usahihi mambo yaliyoorodheshwa ni vigumu sana, kwa hiyo katika mazoezi, kwa mfano, wakati wa kutathmini hatari za mlipuko, data ya majaribio hutumiwa (tazama Jedwali 8.10).

Jedwali 8.10. Viwango vya chini zaidi vya kipimo cha chini kabisa cha halijoto ya kuwasha kiotomatiki cha gesi fulani na mivuke iliyochanganyika na hewa kwenye shinikizo la angahewa.

Halijoto za kuwaka kiotomatiki za gesi zinazoweza kuwaka katika oksijeni ni za chini kwa kiasi fulani kuliko hewani. Kuanzishwa kwa uchafu wa ballast (nitrojeni na dioksidi kaboni) katika utungaji wa gesi husababisha ongezeko la joto la moto. Uwepo wa vipengele vilivyo na joto la chini la moto katika gesi tata husababisha kupungua kwa joto la moto la mchanganyiko.

Kuwasha kwa kulazimishwa (kuwasha) hufanywa kwa kuwasha mchanganyiko kwenye sehemu moja au kadhaa na chanzo cha joto la juu - moto wazi au cheche ya umeme mahali ambapo gesi hutoka kwenye njia za moto za burners ndani ya kiasi cha mwako. Kuwasha hutofautiana na kuwasha kwa kibinafsi kwa kuwa mchanganyiko unaowaka huletwa kwa kuonekana kwa moto sio kwa kiasi chake chote, lakini kwa sehemu ndogo tu. Uondoaji wa joto kutoka eneo lenye joto huhitaji kwamba kiwango cha kutolewa kwa joto cha chanzo cha kuwasha kizidi uondoaji huu wa joto. Baada ya kuwasha, chanzo cha kuwasha huondolewa na mwako hufanyika kwa sababu ya uenezi wa sehemu ya mbele ya moto.

8.5. VIKOMO VYA MWEKA NA MLIPUKO

Mchanganyiko wa gesi-hewa unaweza kuwaka (kulipuka) tu wakati maudhui ya gesi katika mchanganyiko iko ndani ya mipaka fulani (kwa kila gesi). Katika suala hili, viwango vya chini na vya juu vya kuwaka vinajulikana. Kikomo cha chini kinalingana na kiwango cha chini, na kikomo cha juu kwa kiwango cha juu cha gesi kwenye mchanganyiko, ambapo kuwasha kwao (wakati wa kuwasha) na kwa hiari (bila mtiririko wa joto kutoka nje) uenezi wa moto (kuwasha kwa hiari). kutokea. Mipaka sawa inalingana na hali ya mlipuko wa mchanganyiko wa gesi-hewa.

Ikiwa maudhui ya gesi katika mchanganyiko wa gesi-hewa ni chini ya kikomo cha chini cha kuwaka, mchanganyiko huo hauwezi kuwaka na kulipuka, kwani joto iliyotolewa karibu na chanzo cha moto haitoshi joto la mchanganyiko kwa joto la moto. Ikiwa maudhui ya gesi ya mchanganyiko ni kati ya mipaka ya chini na ya juu ya kuwaka, mchanganyiko unaowaka utawaka na kuchoma wote karibu na chanzo cha moto na wakati unapoondolewa. Mchanganyiko huu hulipuka. Kadiri upeo wa mipaka ya kuwaka (pia huitwa mipaka ya mlipuko) na chini ya kikomo cha chini, ndivyo gesi inavyolipuka. Hatimaye, ikiwa maudhui ya gesi katika mchanganyiko yanazidi kikomo cha juu cha kuwaka, basi kiasi cha hewa katika mchanganyiko haitoshi kwa mwako kamili wa gesi.

Uwepo wa mipaka ya kuwaka husababishwa na hasara za joto wakati wa mwako. Wakati mchanganyiko unaowaka hupunguzwa na hewa, oksijeni au gesi, hasara za joto huongezeka, kasi ya uenezi wa moto hupungua, na mwako huacha baada ya kuondolewa kwa chanzo cha moto.

Jedwali 8.11. Mipaka ya kuwaka ya gesi iliyochanganywa na hewa (saa t = 20 ° C na p = 101.3 kPa)

Gesi	Maudhui ya gesi katika mchanganyiko wa gesi-hewa, vol. %				Upeo wa juu shinikizo la mlipuko, MPa	Mgawo wa hewa wa ziada α katika vikomo vya kuwaka
	Katika mipaka ya kuwaka		Na muundo wa mchanganyiko wa stoichiometric	Na muundo wa mchanganyiko unaopeana shinikizo la juu la mlipuko
	chini	juu				chini	juu
Haidrojeni	4,0	75,0	29,5	32,3	0,739	9,8	0,15
Monoxide ya kaboni	12,5	74,0	29,5	–	–	2,9	0,15
Methane	5,0	15,0	9,5	9,8	0,717	1,8	0,65
Ethane	3,2	12,5	5,68	6,28	0,725	1,9	0,42
Propane	2,3	9,5	4,04	4,60	0,858	1,7	0,40
n-Butane	1,7	8,5	3,14	3,6	0,858	1,7	0,35
Isobutane	1,8	8,4	3,14	–	–	~1,8	0,35
n-Pentane	1,4	7,8	2,56	3,0	0,865	1,8	0,31
Ethilini	3,0	16,0	6,5	8,0	0,886	2,2	0,17
Propylene	2,4	10,0	4,5	~5,1	~0,89	1,9	0,37
Butylene	1,7	9,0	3,4	~4,0	~0,88	1,7	0,35
Asetilini	2,5	80,0	7,75	14,5	1,03	3,3	0,019

Jedwali 8.12. Vikomo vya kuwaka kwa gesi zilizochanganywa na oksijeni (saa t = 20 ° C na p = 101.3 kPa)

Mipaka ya kuwaka kwa gesi ya kawaida katika mchanganyiko na hewa na oksijeni hutolewa katika meza. 8.11–8.12. Wakati joto la mchanganyiko linapoongezeka, mipaka ya kuwaka hupanua, na kwa joto la juu ya joto la kuwasha-otomatiki, mchanganyiko wa gesi na hewa au oksijeni huwaka kwa uwiano wowote wa kiasi.

Mipaka ya kuwaka haitegemei tu aina za gesi zinazowaka, lakini pia juu ya hali ya majaribio (uwezo wa chombo, nguvu ya joto ya chanzo cha moto, joto la mchanganyiko, uenezi wa moto juu, chini, usawa, nk). Hii inaelezea maadili tofauti kidogo ya mipaka hii katika vyanzo anuwai vya fasihi. Katika meza 8.11–8.12 huonyesha data inayotegemeka kiasi iliyopatikana kwa halijoto ya kawaida na shinikizo la angahewa wakati mwali unapoenea kutoka chini hadi juu kwenye mrija wenye kipenyo cha mm 50 au zaidi. Moto unapoenea kutoka juu hadi chini au kwa usawa, mipaka ya chini huongezeka kidogo na mipaka ya juu hupungua. Mipaka ya kuwaka ya gesi ngumu zinazoweza kuwaka ambazo hazina uchafu wa ballast imedhamiriwa kulingana na sheria ya nyongeza:

L r = (r 1 + r 2 + … + r n)/(r 1 /l 1 + r 2 /l 2 + … + r n /l n)(8.17)

ambapo L g ni kikomo cha chini au cha juu cha kuwaka cha gesi changamano katika mchanganyiko wa gesi-hewa au gesi-oksijeni, vol. %; r 1, r 2, ..., r n - maudhui ya vipengele vya mtu binafsi katika gesi tata, vol. %; r 1 + r 2 + ... + r n = 100%; l 1, l 2, ..., l n - mipaka ya chini au ya juu ya kuwaka kwa vipengele vya mtu binafsi katika mchanganyiko wa gesi-hewa au gesi-oksijeni kulingana na data katika meza. 8.11 au 8.12, juz. %.

Ikiwa kuna uchafu wa ballast katika gesi, mipaka ya kuwaka inaweza kuamua na formula:

L b = L g /(8.18)

ambapo L b - mipaka ya juu na ya chini ya kuwaka ya mchanganyiko na uchafu wa ballast, vol. %; L g - mipaka ya juu na ya chini ya kuwaka ya mchanganyiko unaowaka, vol. %; B - kiasi cha uchafu wa ballast, sehemu za kitengo.

Wakati wa kufanya mahesabu, mara nyingi ni muhimu kujua mgawo wa ziada wa hewa α katika mipaka tofauti ya kuwaka (tazama Jedwali 8.11), pamoja na shinikizo linalotokea wakati wa mlipuko wa mchanganyiko wa gesi-hewa. Mgawo wa ziada wa hewa unaofanana na mipaka ya juu au ya chini ya kuwaka inaweza kuamua na formula

α = (100/L – 1) (1/V T) (8.19)

Shinikizo linalotokea wakati wa mlipuko wa mchanganyiko wa hewa-gesi inaweza kuamuliwa kwa makadirio ya kutosha kwa kutumia fomula zifuatazo:

kwa uwiano wa stoichiometric wa gesi rahisi kwa hewa:

Р katika = Р n (1 + βt к) (m/n) (8.20)

kwa uwiano wowote wa gesi tata kwa hewa:

P katika = P n (1 + βt k) V vlps /(1 + αV m) (8.21)

ambapo P inc ni shinikizo linalotokea wakati wa mlipuko, MPa; pH - shinikizo la awali (kabla ya mlipuko), MPa; β ni mgawo wa upanuzi wa volumetric wa gesi, nambari sawa na mgawo wa shinikizo (1/273); t K - joto la mwako wa calorimetric, °C; m ni idadi ya moles baada ya mlipuko, imedhamiriwa na mmenyuko wa mwako wa gesi katika hewa; n ni idadi ya moles kabla ya mlipuko kushiriki katika mmenyuko wa mwako; Vlps - kiasi cha bidhaa za mwako wa mvua kwa 1 m 3 ya gesi, m 3; V t - mtiririko wa hewa ya kinadharia, m 3 / m 3.

Jedwali 8.13. Shinikizo linalotokea wakati wa mlipuko wa mchanganyiko wa propane-hewa, kulingana na mgawo wa kutolewa ksb na aina ya kifaa cha kinga.

Aina ya kifaa cha kinga	Mgawo wa kutokeza k sb, m 2/m 3
	0,063	0,033	0,019
Ukaushaji mmoja usiobadilika na glasi ya nje inayofunga 3 mm nene	0,005	0,009	0,019
Ukaushaji uliowekwa mara mbili na glasi isiyobadilika ya nje yenye unene wa mm 3	0,007	0,015	0,029
Sash ya dirisha moja ya mzunguko na bawaba kubwa na kufuli kwa chemchemi kwa mzigo wa 5 MPa/m2	0,002	–	–
Sashi ya dirisha moja ya mzunguko na bawaba ya juu na kufuli kwa chemchemi kwa mzigo wa 5 MPa/m2	0,003	–	–
Vibao visivyolipishwa vyenye uzito, kg/m2:
	0,023
	0,005
	0,018

Shinikizo la mlipuko lililotolewa kwenye jedwali. 8.13 au kuamua na formula, inaweza kutokea tu ikiwa mwako kamili wa gesi hutokea ndani ya chombo na kuta zake zimeundwa kwa shinikizo hizi. Vinginevyo, wao ni mdogo kwa nguvu ya kuta au sehemu zao zilizoharibiwa kwa urahisi zaidi - mipigo ya shinikizo huenea kwa kiasi kisichojulikana cha mchanganyiko kwa kasi ya sauti na kufikia uzio kwa kasi zaidi kuliko mbele ya moto.

Kipengele hiki - tofauti katika kasi ya uenezi wa moto na mipigo ya shinikizo (wimbi la mshtuko) - hutumiwa sana katika mazoezi kwa ulinzi. vifaa vya gesi na majengo kutokana na uharibifu wakati wa mlipuko. Ili kufanya hivyo, kufungua au kuanguka kwa urahisi transoms, muafaka, paneli, valves, nk zimewekwa kwenye fursa za kuta na dari. Shinikizo linalotokana na mlipuko hutegemea sifa za muundo wa vifaa vya kinga na mgawo wa kutolewa ksb, ambayo ni uwiano wa eneo la vifaa vya kinga kwa kiasi cha chumba.

8.6. KUTEKETEA KATIKA MAZINGIRA BADO

Harakati ya eneo la moto - mbele ya moto - eneo linalotenganisha mchanganyiko unaoweza kuwaka kutoka kwa bidhaa za mwako husababishwa na ukweli kwamba mchanganyiko wa baridi unaowaka mbele yake huwashwa kwa joto la kuwaka kwa sababu ya conductivity ya mafuta na kuenea kwa mwako wa moto. bidhaa kwenye mchanganyiko baridi. Kasi ya mstari ambayo sehemu ya mbele ya moto husogea kupitia mchanganyiko unaoweza kuwaka inaitwa kasi sare ya uenezi wa moto, kulingana na aina ya gesi na maudhui yake katika mchanganyiko wa gesi-hewa. Kasi ya chini kwa kila aina ya gesi zinazowaka inafanana na ya chini na mipaka ya juu kuwasha, na kiwango cha juu - uwiano wa gesi na hewa.

Mchele. 8.1. Mikondo ya kasi ya sare
mwali kuenea u n, inavyoelezwa
katika bomba yenye kipenyo cha 25.4 mm
1-hidrojeni; 2-gesi ya maji; 3-kaboni oksidi;
4-ethylene; 5-gesi ya coke; 6-ethane; 7-methane;
8-jenereta gesi mvuke-hewa mlipuko

Mchele. 8.2. Athari ya kipenyo dtr na mkusanyiko
methane iliyochanganywa na hewa kubadili
kasi sare ya uenezi wa moto u n

Majaribio yamethibitisha kuwa kasi ya kuenea kwa moto inategemea kipenyo cha tube ya cylindrical ambayo huenea: kipenyo kikubwa, kasi ya kuenea. Kuongezeka kwa kipenyo cha tube hupunguza ushawishi wa kuta kwenye mchakato wa mwako na mbele ya moto wa kusonga mbele na huongeza convection (Mchoro 8.2). Uchambuzi wa data ya grafu unaonyesha kuwa kwa ukubwa mdogo sana wa mirija, uenezi wa moto hauwezekani kwa ujumla (kutokana na utaftaji mkali wa joto). Vipimo vya mirija, njia na sehemu ambazo moto hauenezi huitwa muhimu.

Ni tofauti kwa gesi tofauti:

• mchanganyiko wa baridi wa methane na hewa - 3 mm;
• mchanganyiko wa hidrojeni-hewa - 0.9 mm;
• mchanganyiko wa joto wa methane na hewa - 1.2 mm.

Kutoweka katika njia za sehemu ndogo ya msalaba hutumiwa katika mazoezi ya kuunda vizuizi vya moto: meshes za kuzuia moto, diski za porous za kauri, diski zilizotengenezwa na mipira ya chuma iliyoshinikizwa, vyombo vilivyojazwa na vifaa vyema, nk); njia za moto katika muundo wa burners zinazofanya kazi kwenye mchanganyiko wa gesi-hewa.

Kwa sifa za kulinganisha mali ya kuwaka ya gesi (bila kujali ukubwa wa zilizopo) dhana ilianzishwa "kasi ya kawaida ya uenezi wa moto"- hii ni kasi inayohusiana na mchanganyiko wa baridi (bado haujawashwa) ambayo moto husogea kawaida kwa uso wake. Sehemu ya mbele ya moto inachukuliwa kuwa gorofa na sawa na kipenyo cha bomba:

u n = w p πr 2 /S(8.22)

ambapo u n ni kasi ya kawaida ya uenezi wa moto, m / s; w p - kipimo cha kasi ya uenezi wa moto sare, m / s; r ni radius ya bomba, m; S ni eneo la uso wa mbele ya moto, m2.

Jedwali 8.14. Kasi ya uenezi wa moto katika michanganyiko mbalimbali ya gesi-hewa (saa t=20°C na p=103.3 kPa), m/s

Gesi	Mchanganyiko na kiwango cha juu cha kawaida kasi ya uenezi wa moto			Mchanganyiko wa Stoichiometric
	Maudhui katika mchanganyiko, vol. %		Upeo wa juu kawaida kasi usambazaji	Maudhui katika mchanganyiko, vol. %		Kawaida kasi usambazaji moto
	gesi	hewa		gesi	hewa
Haidrojeni	42,0	58,0	2,67	29,5	70,5	1,6
Monoxide ya kaboni	43,0	57,0	0,42	29,5	70,5	0,30
Methane	10,5	89,0	0,37	9,5	90,5	0,28
Ethane	6,3	93,7	0,40	5,7	94,3	0,32
Propane	4,3	95,7	0,38	4,04	95,96	0,31
n-Butane	3,3	96,7	0,37	3,14	96,86	0,30
Ethilini	7,0	93,0	0,63	6,5	93,5	0,5
Propylene	4,8	95,2	0,44	4,5	95,5	0,37
Butylene	3,7	96,3	0,43	3,4	96,6	0,38
Asetilini	10,0	90,0	1,35	7,75	92,25	1,0

Kama inavyoonekana kutoka kwa data kwenye jedwali. 8.14, kasi ya juu uenezi wa moto unalingana na mchanganyiko wa gesi na hewa na ukosefu wa oxidizer (sio stoichiometric). Kwa ziada ya mafuta, ufanisi wa migongano ya chembe za kukabiliana huongezeka na kiwango cha athari za kemikali huongezeka.

Kasi ya uenezi wa moto kwa mchanganyiko wa gesi-oksijeni ni mpangilio wa ukubwa wa juu kuliko mchanganyiko wa gesi-hewa. Kwa hivyo, kasi ya juu ya uenezi wa moto wa kawaida wa mchanganyiko wa methane-oksijeni ni 3.3 m / s, na kwa mchanganyiko wa propane na butane na oksijeni - 3.5-3.6 m / s.

Kasi ya juu ya kawaida ya uenezi wa moto katika mchanganyiko wa gesi tata na hewa, m / s, imedhamiriwa na formula:

u n max = (r 1 u 1 + r 2 u 2 + ... + r n u n)/(r 1 + r 2 + ... +r n)(8.23)

ambapo r 1, r 2,…r n ni maudhui ya vipengele vya mtu binafsi katika gesi changamano, vol. %; u 1, u 2,...u n - kasi ya juu ya uenezi wa moto wa kawaida wa vipengele vya gesi tata vikichanganywa na hewa, m / s.

Uwiano uliotolewa unafaa kwa gesi zilizo na kasi ya kawaida ya uenezi wa moto, kwa mfano, kwa gesi asilia na kioevu cha hidrokaboni. Kwa mchanganyiko wa gesi na kasi tofauti za uenezi wa moto (kwa mfano, kwa mchanganyiko wa gesi asilia na bandia, mchanganyiko na maudhui ya juu ya hidrojeni), hutoa tu maadili ya takriban.

Ikiwa mchanganyiko una uchafu wa ballast (nitrojeni na dioksidi kaboni), kisha kukadiria kasi ya uenezi wa moto, tumia formula:

u b = u n max (1 – 0.01N 2 – 0.012CO 2) (8.24)

Kupokanzwa kwa mchanganyiko wa gesi-hewa huongeza sana kasi ya uenezi wa moto:

i’ n = i n (T’/T) (8.25)

ambapo u'n - kasi ya uenezi wa moto katika mchanganyiko wa joto na joto kabisa T', K; na n - sawa, katika mchanganyiko baridi na joto T, K.

Kupokanzwa mchanganyiko hubadilisha msongamano wake kwa uwiano wa kinyume na joto kabisa, na kwa hiyo kasi ya uenezi wa moto huongezeka kwa uwiano wa joto hili. Ukweli huu lazima uzingatiwe wakati wa kufanya mahesabu, hasa katika hali ambapo njia za moto za burners ziko katika uashi wa joto au wakati zinakabiliwa na mionzi kutoka kwenye sanduku la moto, gesi za moto, nk.

Uenezaji wa moto sawa unawezekana ikiwa masharti yafuatayo yamefikiwa:

• bomba la moto ni fupi;
• mwako huenea kwa shinikizo la mara kwa mara karibu na anga.

Ikiwa urefu wa bomba ni muhimu, basi kuenea kwa moto kwa mchanganyiko fulani kunaweza kugeuka kuwa vibration, na kisha kuwa mlipuko na kasi ya kuungua ya supersonic (2000 m / s au zaidi), wakati kuwasha kwa mchanganyiko hutokea kutokana. kwa wimbi la mshtuko inapokanzwa mchanganyiko hadi joto linalozidi halijoto ya kuwaka kiotomatiki. Upasuaji hutokea katika mchanganyiko na kasi ya juu ya uenezi wa moto. Mipaka ya ukolezi wa mlipuko ni nyembamba kuliko mipaka ya kuwaka ya mchanganyiko wa gesi-hewa na gesi-oksijeni, vol. %: propane - 3.2-37, isobutane - 2.8-31, hidrojeni - 15-90. Shinikizo ambalo hutokea wakati wa mwako wa detonation inaweza kuzidi ya awali kwa makumi ya nyakati na kusababisha uharibifu wa mabomba na vyombo vingine vinavyotengenezwa kwa shinikizo la juu.

8.7. MWAKA KWENYE LAMINA NA MITIririko yenye misukosuko

Mchele. 8.3. Mwako mbele
mchanganyiko wa gesi-hewa ndani
hali ya harakati ya lamina

Mbele ya moto inaweza kusimamishwa ikiwa harakati ya kukabiliana na mchanganyiko unaowaka huundwa kwa kasi sawa na kasi ya kawaida ya uenezi wa moto. Mfano mzuri- uso wa koni ya ndani ya burner ya Bunsen. Kwa kudhibiti utungaji wa mchanganyiko wa gesi-hewa unaotokana na burner katika hali ya laminar ya harakati, inawezekana kufikia kuonekana kwa koni ya mwako imara na yenye ukali (Mchoro 8.3). Uso wa upande wa koni (mbele ya moto), ukilinganisha na ukingo wa moto wa chaneli ya burner, husogea kuelekea mchanganyiko wa hewa ya gesi-hewa, na mwali katika kesi hii hueneza kawaida kwa uso wa kuwasha katika kila sehemu yake. Juu ya uso wa mbele ya moto wa conical, usawa wa kasi hudumishwa - makadirio ya kasi ya mtiririko wa mchanganyiko wa gesi-hewa kwenye wн ya kawaida hadi jenereta ya koni na kasi ya kawaida ya uenezaji wa moto unatii sheria ya Michelson:

w n = w jasho cosφ = u n (8.26)

ambapo φ ni pembe kati ya mwelekeo wa mtiririko na ya kawaida kwa uso wa mbele ya moto wa conical; w jasho - kasi ya wastani mtiririko wa mchanganyiko wa gesi-hewa kupitia burner kwa muda wa kitengo, m / s.

Uthabiti wa kasi ya kawaida ya uenezi wa moto ni halali tu kwa sehemu kuu ya uso wa upande wa mbele ya moto wa conical. Juu ya koni, kasi huongezeka kwa sababu ya kupokanzwa kwa mchanganyiko wa gesi-hewa na sehemu zilizowekwa kwa karibu za uso wa mbele wa moto, na kwa msingi wa koni hupungua kwa sababu ya athari ya baridi ya mwisho. sehemu ya njia ya moto ya burner.

Kwa mahesabu ya vitendo, tofauti hii kawaida hupuuzwa na kasi ya kifungu cha mchanganyiko kupitia mbele ya moto inachukuliwa kuwa mara kwa mara juu ya uso mzima wa koni na sawa na u n.

Kiwango cha wastani cha kasi ya uenezi wa moto ni

u n = V cm /S (8.27)

ambapo V cm ni kiasi cha mchanganyiko wa gesi-hewa kupita kwenye burner, S ni eneo la uso wa mbele ya moto wa conical.

Kwa mazoezi, mbele ya moto wa koni haina sahihi sura ya kijiometri, kwa hivyo kwa ufafanuzi sahihi S mwali hupigwa picha, sehemu ya mbele ya mwali hupasuka katika mfululizo wa koni zilizokatwa. Jumla ya nyuso za upande ni uso wa jumla wa mbele ya moto wa conical. Thamani za kasi za kawaida za uenezaji wa moto, zilizoamuliwa na njia ya burner ya Bunsen na kwa njia zingine, ni sawa na sawa na kasi ya kawaida iliyotolewa kwenye Jedwali. 8.14.

Urefu wa mbele ya moto wa conical inategemea hasa ukubwa wa njia ya moto ya burner. Kupunguza urefu wa moto kunaweza kupatikana kwa kugawanya njia kubwa za moto ndani ya ndogo kadhaa. Kwa mchanganyiko wa gesi-hewa wa muundo unaofanana, urefu wa pande za moto wa conical wa njia ndogo h unaweza kukadiriwa takriban kutoka kwa urefu wa mbele ya moto wa chaneli moja H:

h = Н/ √n(8.28)

ambapo n ni idadi ya njia ndogo.

Kwa burners na nguvu ya juu ya mafuta (burners ya boilers viwanda, tanuu, nk), mwako, kama sheria, hutokea katika mtiririko msukosuko - laini conical moto mbele ni blurred kutokana na vortex mwendo na pulsations na kupoteza wazi conical muhtasari wake. Katika kesi hii, aina mbili za sifa za mwako huzingatiwa, zinazofanana na turbulence ndogo na kubwa.

Wakati kiwango cha msukosuko hakizidi unene wa eneo la mwako wa laminar, sehemu ya mbele ya moto huhifadhi sura yake na inabaki laini, ingawa eneo la mwako huongezeka. Ikiwa kiwango cha msukosuko kinazidi unene wa eneo la kawaida la mwako, uso wa mbele wa moto wa conical unakuwa usio sawa. Hii inasababisha kuongezeka kwa uso wa jumla wa mbele ya mwako na mwako zaidi mchanganyiko unaoweza kuwaka kwa kila kitengo sehemu ya msalaba mtiririko.

Kwa msukosuko mkubwa, unaozidi kwa kiasi kikubwa unene wa eneo la mwako wa laminar, msisimko wa uso wa moto wa mbele husababisha mgawanyiko wa chembe za kibinafsi za mchanganyiko wa moto, ambao hukandamizwa na pulsations inayofuata. Mbele ya moto hupoteza uadilifu wake na hugeuka kuwa mfumo wa vituo tofauti vya mwako kwa namna ya chembe sawa za mchanganyiko unaoweza kuwaka, kukatwa vipande vipande na kuchomwa katika mtiririko.

Mchele. 8.4. Badilisha kwa kasi ya jamaa
moto wa gesi ya tanuri ya coke kuenea
kuchanganywa na hewa kulingana na idadi
Reynolds na modi ya harakati ya mchanganyiko

Kwa msukosuko mkubwa, uso wa mbele ya moto, unaojumuisha nyuso za chembe zote zinazowaka, huongezeka, na kusababisha ongezeko kubwa la kasi ya uenezi wa moto (Mchoro 8.4). Katika kesi hiyo, si tu mwako wa mbele unaweza kutokea, kueneza kwa kasi ya kawaida ya vn, lakini pia mwako wa volumetric, unaotokana na pulsations ya misukosuko ya bidhaa za mwako wa moto kwenye mchanganyiko safi. Kwa hiyo, kasi ya jumla ya uenezi wa moto wakati wa msukosuko mkubwa imedhamiriwa na mchanganyiko mmoja au mwingine wa vipengele vya mwako wa mbele na wa volumetric.

Kwa kukosekana kwa pulsations, kasi ya mwako wa msukosuko inakuwa sawa na kasi ya kawaida ya uenezi wa moto. Kinyume chake, ikiwa kasi ya mipigo inazidi kwa kiasi kikubwa ile ya kawaida, kasi ya mwako wa mtikisiko huwa tegemezi kidogo. mali ya kimwili na kemikali mchanganyiko unaowaka. Majaribio yameonyesha utegemezi mdogo wa kasi ya mwako wa michanganyiko tofauti ya hewa ya gesi-hewa yenye α>1 katika vinu vya viwandani kwenye kasi ya kawaida ya uenezaji wa mwali.

8.8. UTULIVU WA KUCHOMA

Mchele. 8.5. Mpango wa Fidia ya moja kwa moja
u n =w jasho na harakati laminar
mchanganyiko wa gesi-hewa
1 - ukuta wa burner;
2 - mbele ya moto

Sababu kuu zinazoathiri utulivu wa mwako ni kiwango cha mtiririko wa mchanganyiko wa gesi-hewa na uenezi wa moto. Wakati wa kuchoma mchanganyiko wa gesi-hewa katika mtiririko wa laminar, sehemu imara ya mbele ya moto wa conical ni sehemu yake ya chini. Katika mahali hapa, moto wa mbele, kwa sababu ya upanuzi wa mchanganyiko wa gesi-hewa unaopita angani na athari ya kusimama ya ukuta wa kituo, hugeuzwa kwa usawa na kuinuliwa juu ya ukingo wa chaneli na unene wa mbele ya moto. Kielelezo 8.5).

Katika sehemu hii ya mbele, kasi ya mtiririko wa gesi-hewa ni fidia kabisa na kasi ya uenezi wa moto u n = w jasho. Katika sehemu nyingine ya conical ya mbele ya moto, fidia ni sehemu na inafanywa tu katika mwelekeo wa kawaida kwa mbele ya mwako: u n = w pot cosφ. Sehemu ya w chungu sinφ inabaki bila usawa na husogeza sehemu ya kuwasha kutoka msingi wa koni hadi juu yake. Utulivu wa mbele ya moto wa conical unaelezewa na ukweli kwamba ukanda wa annular kwenye msingi hutumika kama chanzo cha moto, bila ambayo sehemu ya mbele ingechukuliwa na mtiririko wa mchanganyiko wa gesi-hewa.

Ikiwa kiwango cha mtiririko wa mchanganyiko kinazidi kasi ya uenezi wa moto, upana wa ukanda wa moto hupungua hadi inakuwa isiyo na maana. Katika kesi hiyo, utulivu wa mbele ya moto huvunjika na kujitenga kutoka kwa burner hutokea. Ikiwa kasi ya uenezi wa moto katika eneo la ukuta wa annular (sio kwenye ukuta) inazidi kasi ya outflow ya mchanganyiko wa gesi-hewa, moto hutolewa kwenye mchanganyiko wa burner (mafanikio).

Wakati wa kutengwa, zifuatazo huzingatiwa:

• mwali wa moto huvunja burner na kwenda nje;
• kujitenga kutoka kwa makali ya njia ya moto wakati moto unafikia nafasi mpya ya kutosha katika mtiririko juu ya burner;
• kushindwa kwa moto ulioinuliwa na kutoweka kwake;
• kutupa tochi iliyoinuliwa kwenye kando ya njia ya moto ya burner;
• kuunda mwali uliosimamishwa wakati ndege inawashwa kwa umbali fulani kutoka kwa burner.

Matukio haya yote hayakubaliki, kwani husababisha mkusanyiko wa mazingira ya jirani au katika tanuru ya gesi isiyochomwa.

Mchele. 8.6. Utegemezi wa kasi ya kujitenga kwa moja
moto katika mazingira ya wazi ya mchanganyiko wa asili
gesi na hewa kwa ukubwa wa njia ya moto na
maudhui ya hewa ya msingi.

Mchele. 8.7. Utegemezi wa kasi ya kuinua
miali mingi ya moto katika anga ya wazi
mchanganyiko wa gesi asilia na hewa kulingana na saizi
njia ya moto na maudhui ya hewa ya msingi.
a - mchoro wa burner; b - mikondo ya kuinua moto

Katika Mtini. Mchoro 8.6 unaonyesha mikondo ya majaribio ya kutenganishwa kwa miali kutoka kwenye kingo za njia za moto za vichomea sindano zenye miali moja inayofanya kazi kwenye mchanganyiko wa gesi baridi na hewa. Katika mpaka na juu ya curves zilizoonyeshwa, utengano wa moto huanza, na chini ya curves, mwako imara huanza.

Katika mazoezi, burners nyingi za sindano na njia za moto na kipenyo cha mm 2-6 hutumiwa sana (Mchoro 8.7). Uanzishaji wa viwango vya utenganisho wa moto kwa vichomaji vile vinaweza kufanywa kwa kutumia fomula ifuatayo:

w hasi = 3.5 10 -3 d k T 2 (1 + V t)/(1 + α 1 V t) (8.29)

ambapo d k ni kipenyo cha njia za moto, m; α 1 - mgawo wa ziada ya hewa ya msingi; T ni joto kamili la mchanganyiko wa gesi-hewa, K.

Fomula inaonyesha kuwa uthabiti wa mwako huongezeka kwa kuongezeka kwa kipenyo cha njia ya moto na halijoto na hupungua kwa kuongezeka kwa mgawo wa ziada wa hewa. Utulivu wa mwako pia huongezeka kutokana na ushawishi wa pande zote wa moto.

Kutenganishwa kwa moto kutoka kwa njia za moto kunaweza pia kutokea kwa sababu zingine. Katika eneo lisilo sahihi burner na njia za kutolea nje kwa bidhaa za mwako, zinaweza kuingia kwenye injector ya burner na kusababisha kujitenga kwa moto (kwa kupunguza kasi ya uenezi wa moto katika mchanganyiko wa gesi-hewa diluted na gesi ajizi). Pia, sababu ya kujitenga inaweza kuwa kasi ya juu ya hewa ya sekondari, kupiga moto kutoka kwa njia za moto.

Jedwali 8.15. Kasi ya mchanganyiko wa homogeneous wa asili
gesi na hewa, ambayo mafanikio hutokea
moto, m/s (joto mchanganyiko 20°C)

Vipenyo moto njia	Mgawo wa msingi wa ziada ya hewa
	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1
3,5	0,05	0,10	0,18	0,22	0,23	0,21
4,0	0,08	0,12	0,22	0,25	0,26	0,20
5,0	0,09	0,16	0,27	0,31	0,31	2,23
6,0	0,11	0,18	0,32	0,38	0,39	0,26
7,0	0,13	0,22	0,38	0,44	0,45	0,30
8,0	0,15	0,25	0,43	0,50	0,52	0,35
9,0	0,17	0,28	0,48	0,57	0,58	0,39
10,0	0,20	0,30	0,54	0,64	0,65	0,43

Kupenya kwa moto kwenye mchanganyiko wa burner, kawaida hufuatana na pop, pia haikubaliki. Kuteleza husababisha kuzima kwa moto na kutolewa kwa mchanganyiko usio na moto ndani ya chumba au sanduku la moto, au kwa mwako wa mchanganyiko ndani ya burner. Mwenendo wa mwali wa kutokea unategemea aina ya gesi, kasi ya kawaida ya uenezaji wa moto, maudhui ya hewa ya msingi katika mchanganyiko wa gesi-hewa, ukubwa wa njia za moto, joto la mchanganyiko au kuta za hewa. njia. Kupenya kwa moto pia huathiriwa na mgawo wa conductivity ya mafuta ya vifaa ambavyo njia za moto zinafanywa, sura yao, kina na kazi, uwepo wa burrs, kando zilizovunjika, nk.

Imetolewa kwenye meza. 8.15, maadili ya kasi ya mchanganyiko wa gesi asilia na hewa ambayo mafanikio hufanyika pia inaweza kutumika kwa gesi zingine, kwa kuzingatia marekebisho:

w" pr = w pr u" n /u n (8.30)

ambapo w‘ pr ni kasi ya mwali wa kupenya kwa gesi nyingine, m/s; w pr - kasi ya mafanikio kwa gesi asilia (kulingana na Jedwali 8.15), m / s; u‘ n - kasi ya kawaida ya uenezi wa moto kwa gesi nyingine, m/s; u n - kasi ya uenezi wa moto katika methane, m / s.

Kasi ya juu ya mafanikio inaweza kuhesabiwa kwa kutumia fomula ya takriban:

w pr = 0.73 10 -3 d k T 2 (8.31)

Fomula sawa, na makadirio ya kutosha kwa mazoezi, inaweza kutumika kwa gesi nyingine na kuanzishwa kwa marekebisho kwa mabadiliko katika kasi ya kawaida ya uenezi wa moto. Kulingana na majaribio mengi, hitimisho lifuatalo linaweza kutolewa: mipaka ya operesheni thabiti ya burners ni mdogo na kasi ya kujitenga kwa moto na mafanikio.

Mchele. 8.8. Utegemezi wa kasi ya mchanganyiko wa gesi-hewa ambayo utengano wa moto na mafanikio hufanyika kwenye mgawo wa hewa ya ziada ya msingi.
I - kujitenga kwa moto; II - mafanikio ya moto; III - kingo za njano za moto;
Vipenyo 1-3 vya njia za moto za burner, mm: 1 - 25, 2 - 25, 3 - 32

Katika Mtini. Mchoro 8.8 unaonyesha mikunjo inayoonyesha viwango vya mtiririko wa mchanganyiko wa gesi asilia na hewa ambapo utengano na upenyezaji wa mwali hutokea. Hali ya curves inaonyesha kupungua kwa kasi kwa utulivu wa moto wakati maudhui ya hewa ya msingi katika mchanganyiko huongezeka. Ongezeko la uthabiti wa moto hutokea kadiri kiwango cha hewa cha msingi kinapopungua na kufikia kiwango cha juu kinapopungua hadi sifuri (mwako wa kueneza). Hata hivyo, mwako huo wa gesi za hidrokaboni katika hali nyingi haukubaliki, kwa kuwa husababisha kuonekana kwa moto wa njano, ambayo ni sifa ya kuonekana kwa chembe za soti ndani yake.

Mchele. 8.9. Vidhibiti vya kawaida vya mwako
a - handaki ya cylindrical na upanuzi wa ghafla wa sehemu ya msalaba;
b - sawa, na mtiririko unaozunguka;
c - handaki ya conical na mtiririko unaozunguka;
d - utulivu kwa namna ya mwili wa conical;
d - sawa, kwa namna ya fimbo ya pande zote;
e - sawa, kwa namna ya moto wa annular imara
1 - pua ya moto ya burner; 2 - handaki; 3 - shimo la upande;
4 - njia ya pete; 5 - moto wa pete;
6 - moto wa mtiririko mkuu wa mchanganyiko wa gesi-hewa

Katika mazoezi, kupanua wigo wa utulivu wa mwako wa mchanganyiko wowote wa gesi-hewa unaowaka, kiwango cha mtiririko kinachukuliwa kuwa mara kadhaa zaidi kuliko kasi ya kujitenga. Kuzuia kujitenga kwa moto kunapatikana kwa kutumia vidhibiti vya mwako (Mchoro 8.9).

Ili kuleta utulivu wa moto wa sindano na burners nyingine zinazozalisha jets-hewa ya axisymmetric, vichuguu vya silinda vinavyozuia moto na upanuzi wa ghafla wa sehemu yao ya msalaba hutumiwa. Kitendo cha handaki kama hiyo ni msingi wa mzunguko wa pembeni wa sehemu ya bidhaa za mwako wa moto, ambayo hufanyika kwa sababu ya nadra iliyoundwa na jet.

Ili kuimarisha moto wa burners zinazozalisha mchanganyiko wa gesi-hewa inayozunguka, vichuguu vyote vya cylindrical na conical na angle ya ufunguzi wa 30-60 ° hutumiwa. Kwa mtiririko unaozunguka, shinikizo kubwa hutokea kwenye pembezoni ya handaki kuliko sehemu yake ya kati. Hii inasababisha mzunguko wa axial wa sehemu ya bidhaa za mwako wa moto na kuwaka kwa mchanganyiko wa gesi-hewa baridi inayoingia kwenye handaki kutoka ndani.

Wakati wa kufunga vichuguu haiwezekani, ili kuimarisha moto, miili iliyopangwa vibaya hutumiwa, iliyowekwa katika mtiririko wa mchanganyiko wa gesi-hewa wakati wa kuondoka kutoka kwa njia ya moto ya burner. Katika kesi hii, kuwasha kwa mchanganyiko hufanyika kwenye pembezoni mwa kiimarishaji, nyuma ambayo mzunguko wa sehemu ya gesi moto hufanyika, na kuwasha mchanganyiko unaowaka kutoka ndani. Athari ya kuimarisha ya vifaa vile ni ya chini kuliko ile ya vichuguu.

Katika burners za sindano moja na nyingi za moto, vidhibiti vya mwako hutumiwa sana kwa namna ya pua maalum ya moto. Athari ya utulivu ya kifaa hiki inategemea kuzuia dilution ya mtiririko kuu kwenye mzizi wa tochi na hewa ya ziada, kupunguza mipaka ya utulivu wake, na pia inapokanzwa na kuwasha mtiririko kuu kando ya pembezoni yake yote na pete. moto. Utulivu wa moto wa annular wakati wa kujitenga unapatikana kwa sababu ya uwiano kama huo wa sehemu za pete ya moto na mashimo ya upande, ambayo kasi ya mchanganyiko wa gesi-hewa kwenye cavity ya annular haizidi kasi ya kawaida ya uenezi wa moto. . Ili kuzuia kupenya kwa moto kwenye mchanganyiko wa burner, vipimo vya mashimo ya upande ambao huunda moto wa annular huchukuliwa kuwa ndogo zaidi kuliko muhimu.

8.9. MICHORO YA WAKAMATA MOTO

Hewa au oksijeni inayoingia kwenye bomba la gesi inaweza kuunda mchanganyiko wa kulipuka, kwa hivyo ni muhimu kulinda bomba kutokana na kupenya kwa hewa au oksijeni ndani yake. Katika vifaa vyote vya uzalishaji vilipuzi, hali lazima ziundwe ambazo hazijumuishi uwezekano wa msukumo wa kuwasha. Vyanzo vya kuwasha ambavyo husababisha mchanganyiko wa hewa ya gesi kwenye mlipuko ni:

• moto wazi;
• utekelezaji wa umeme wa vifaa vya uendeshaji vya umeme;
• mzunguko mfupi katika waya za umeme;
• cheche katika vifaa vya umeme;
• fuses zilizopigwa wazi;
• kutokwa kwa umeme tuli.

Usalama wa mlipuko unahakikishwa na vizuia moto mbalimbali. imewekwa kwenye mabomba, kwenye mizinga, kwenye mabomba ya gesi ya kusafisha, mishumaa na mifumo mingine ambapo kuna hatari ya mlipuko.

Kutoweka kwa moto kwenye chaneli iliyojazwa na mchanganyiko unaoweza kuwaka hufanyika tu kwa kipenyo cha chini cha chaneli, kulingana na muundo wa kemikali na shinikizo la mchanganyiko, na inaelezewa na upotezaji wa joto kutoka kwa eneo la mmenyuko hadi kuta za mkondo. Wakati kipenyo cha kituo kinapungua, uso wake kwa kila kitengo cha molekuli ya mchanganyiko wa kukabiliana huongezeka, i.e. kupoteza joto huongezeka. Wanapofikia thamani muhimu, kiwango cha mmenyuko wa mwako hupungua sana kwamba kuenea zaidi kwa moto huwa haiwezekani.

Uwezo wa kuzima moto wa kizuizi cha moto hutegemea hasa kipenyo cha njia za kuzima na kiasi kidogo kwa urefu wao, na uwezekano wa kupenya kwa moto kupitia njia za kuzima hutegemea hasa mali na muundo wa mchanganyiko unaowaka na shinikizo. Kasi ya kawaida ya uenezi wa moto ni wingi kuu ambao huamua ukubwa wa njia za kuzima na uchaguzi wa aina ya kukamata moto: kubwa ni, ndogo ya channel inayohitajika kuzima moto. Pia, vipimo vya njia za kuzima hutegemea shinikizo la awali la mchanganyiko unaowaka. Kutathmini uwezo wa kuzima moto wa vizimio vya moto, kinachojulikana. Kigezo cha Peclet Re:

Re = w cm dc p p/(RT 0 λ 0) (8.32)

Katika kikomo cha kutoweka kwa moto, fomula ya kigezo cha Peclet inachukua fomu:

Re cr = w cm d cr c p p cr /(RT 0 λ 0)(8.33)

ambapo w cm ni kasi ya kawaida ya uenezi wa moto; d ni kipenyo cha njia ya uchafu; d kp - kipenyo muhimu cha njia ya uchafu; c p ni uwezo maalum wa joto wa gesi saa 0 ° C na shinikizo la mara kwa mara; p - shinikizo la gesi; p cr - shinikizo la gesi muhimu; R - mara kwa mara gesi ya ulimwengu wote; T 0 - joto la gesi kabisa; λ 0 - conductivity ya mafuta ya mchanganyiko wa awali.

Kwa hivyo, ili kuhesabu uwezo wa kuzima moto wa vizuizi vya moto, data ifuatayo ya awali inahitajika:

• kasi ya kawaida ya uenezi wa moto wa mchanganyiko wa gesi inayowaka;
• saizi halisi ya njia za juu za kuzima za kizuizi cha moto kilichopewa.

Ikiwa thamani iliyopatikana ni kubwa kuliko Re cr = 65, kizuizi cha moto hakitachelewesha kuenea kwa moto wa mchanganyiko fulani unaoweza kuwaka, na kinyume chake, ikiwa Re< 65, огнепреградитель задержит распространение пламени. Запас надежности огнепреградителя, который находят из отношения Ре кр к вычисленному значению Ре, должен составлять не менее 2:

P = Re cr / Re = 65 / Re > 2.0 (8.34)

Kutumia ukweli wa uthabiti wa Pecr kwenye kikomo cha kuzima moto, inawezekana kuhesabu takriban kipenyo muhimu cha chaneli kwa mchanganyiko wowote unaowaka, ikiwa kasi ya uenezi wa moto, na uwezo wa joto na conductivity ya mafuta hujulikana. mfumo wa gesi. Vipenyo muhimu vifuatavyo vya chaneli ya unyevu vinapendekezwa, mm:

• wakati wa kuchoma mchanganyiko wa gesi-hewa - 2.9 kwa methane na 2.2 kwa propane na ethane;
• wakati wa kuchoma mchanganyiko wa oksijeni kwenye mabomba (kwa shinikizo kabisa la 0.1 MPa chini ya hali ya upanuzi wa bure wa bidhaa za mwako) - 1.66 kwa methane na 0.39 kwa propane na ethane.

Mchele. 8.10. Aina za vizuizi vya moto:
a - pua; b - kaseti; c - lamellar; g - mesh; d - chuma-kauri

Kimuundo, vizuia moto vimegawanywa katika aina nne (Mchoro 8.10):

• na pua iliyotengenezwa na vifaa vya punjepunje;
• na njia moja kwa moja;
• iliyofanywa kwa keramik ya chuma au nyuzi za chuma;
• matundu.

Kwa mujibu wa njia ya ufungaji - katika aina tatu: kwenye mabomba ya kutolewa kwa gesi kwenye anga au kwa moto; juu ya mawasiliano; mbele ya vichoma gesi.

Katika mwili wa kizuizi cha moto cha kiambatisho, kati ya gratings kuna pua na filler (glasi au mipira ya porcelaini, changarawe, corundum na granules nyingine kutoka. nyenzo za kudumu) Kizuizi cha moto cha kaseti ni nyumba ambayo kaseti ya kuzuia moto iliyotengenezwa kwa kanda za bati na bapa za chuma, iliyojeruhiwa kwa ukali ndani ya roll, imewekwa. Mwili wa kizuia moto cha sahani una kifurushi cha sahani za chuma zinazofanana na ndege na umbali uliowekwa wazi kati yao. Kizuia moto cha matundu kina kifurushi cha kubana kwa nguvu mesh ya chuma. Kizuizi cha moto cha cermet ni nyumba, ndani ambayo sahani ya cermet ya porous kwa namna ya diski ya gorofa au tube imewekwa.

Vizuizi vya moto vya matundu hutumiwa mara nyingi (zilianza kusanikishwa ndani mapema XIX karne katika taa za wachimbaji (taa za Devi) ili kuzuia milipuko ya firedamp). Vizuizi hivi vya moto vinapendekezwa kwa ulinzi wa mitambo ambayo mafuta ya gesi huchomwa. Kipengele cha kuzuia moto kina tabaka kadhaa za mesh ya shaba yenye ukubwa wa seli ya 0.25 mm, iliyowekwa kati ya sahani mbili za perforated. Kifurushi cha neti kinalindwa kwenye kishikilia kinachoweza kutolewa.

Mwili wa kukamata moto hutengenezwa kwa chuma cha kutupwa au aloi ya alumini na ina sehemu mbili zinazofanana zilizounganishwa na bolts na kishikilia kinachoweza kutolewa kilicho kati yao. Mbali na vizuizi vya moto vilivyojadiliwa hapo juu, valves za usalama wa kioevu hutumiwa sana kulinda bomba la gesi kutoka kwa mawimbi ya mlipuko na moto wakati wa usindikaji wa gesi-moto wa metali, pamoja na bomba na vifaa vilivyojazwa na gesi kutoka kwa kupenya kwa oksijeni na hewa ndani. yao.

Mihuri ya maji lazima:

• kuzuia kuenea kwa wimbi la mlipuko wakati wa athari za nyuma na kuwaka kwa gesi;
• kulinda bomba la gesi kutoka kwa oksijeni na hewa inayoingia ndani yake;
• hakikisha upinzani mdogo wa majimaji kwa kifungu cha mtiririko wa gesi. Kwa kuongeza, kioevu kutoka kwa valve haipaswi kuchukuliwa kwa namna ya matone kwa kiasi kinachoonekana.

8.10. KANUNI ZA KUWAKA

Michakato ya mwako wa gesi inategemea kanuni za kawaida zinazoitwa kinetic na diffusion. Chini ya kanuni ya kinetic, kabla ya mwako kuanza, mchanganyiko wa homogeneous na hewa ya ziada huundwa. Mwako wa mchanganyiko huo hutokea kwa moto mfupi wa uwazi bila kuundwa kwa chembe za soti kwenye moto. Ili kuchoma gesi kulingana na kanuni ya kinetic, mixers maalum au burners sindano hutumiwa kuandaa mchanganyiko wa gesi-hewa homogeneous na uwiano wa msingi wa ziada ya hewa α 1 = 1.02: 1.05.

Kwa maudhui ya chini ya hewa ya msingi, kulingana na kanuni ya kinetic, tu hatua ya awali ya mwako hutokea, kabla ya matumizi ya oksijeni iliyochanganywa na gesi. Gesi iliyobaki na bidhaa za mwako usio kamili huchomwa kutokana na kuenea kwa nje ya oksijeni (hewa ya pili), i.e. kulingana na kanuni ya uenezaji. saa 1< 1 у факела есть два видимых фронта горения: внутренний, возникающий за счет первичного воздуха, и наружный, образующийся за счет диффузии кислорода из окружающей среды. Общая высота пламени при таком горении возрастает, а температура - несколько снижается. Устойчивость пламени и его прозрачность зависят от содержания первичного воздуха в смеси: чем оно выше, тем ниже устойчивость пламени, больше его прозрачность, и наоборот.

Kanuni ya mwako wa gesi na α1< 1,0 является п р о м е ж у т о ч н ы м (между кинетическим и диффузионным). С учетом этого принципа конструируются все vifaa vya gesi na vichomaji sindano. Katika burners vile, maudhui ya hewa ya msingi katika mchanganyiko huchukuliwa kulingana na aina ya gesi kama vile:

• hakukuwa na chembe za masizi katika moto;
• utulivu wa mwako ulihakikishwa na mabadiliko katika nguvu ya joto ndani ya mipaka yoyote inayohitajika katika mazoezi.

Kwa kanuni ya kueneza (α 1 = 0), mchakato wa mwako na kuchanganya huendelea kwa sambamba. Kwa kuwa michakato ya kuchanganya inaendelea polepole zaidi kuliko mchakato wa mwako, kasi na ukamilifu wa mwako hutambuliwa na kasi na ukamilifu wa kuchanganya gesi na hewa. Kuchanganyika kwa gesi na hewa kunaweza kutokea kupitia usambaaji (ama molekuli ya polepole au ya msukosuko, ambayo pia inajumuisha molekuli kama hatua ya mwisho). Ipasavyo, kiwango cha kuungua na muundo wa moto wa kueneza hutofautiana.

Vipengele vya mwako huu:

• utulivu wa moto wakati nguvu ya joto inabadilika kutoka sifuri hadi kiwango cha juu iwezekanavyo chini ya hali ya kuinua;
• joto la mara kwa mara juu ya urefu wote wa moto;
• uwezo wa kusambaza juu ya nyuso kubwa za kiholela;
• compactness ya burners na urahisi wa utengenezaji wao;
• urefu mkubwa wa moto na kuepukika kwa michakato ya pyrolytic inayoongoza kwa malezi ya moto mkali wa sooty.

Mchele. 8.11. Muundo wa moto wa bure:
a - laminar moto; b - moto mkali

Mwako wa uenezaji unaweza kubadilishwa kuwa mwako wa kinetic au wa kati ikiwa mchanganyiko utaendeleza michakato ya mwako. Katika mazoezi hii inaweza kupatikana kulazimishwa kuwasilisha hewa, na kusababisha kuundwa kwa mchanganyiko wa gesi-hewa nusu-homogeneous na α 1> 1.0, kuwaka katika tochi ya uwazi.

Ili kuonyesha kanuni za mwako kwenye Mtini. 8.11. michoro ya tochi za bure zinaonyeshwa: laminar na turbulent. Laminar plume hutokea kwa sababu ya kuenea kwa molekuli ya gesi na hewa. Ndani ya msingi wa conical 1 kuna gesi safi inapita nje ya bomba katika utawala wa mtiririko wa laminar. Katika ukanda wa 2 kuna mchanganyiko wa bidhaa za gesi na mwako, katika ukanda wa 3 kuna mchanganyiko wa bidhaa za mwako na hewa. Mpaka wa 4 ni sehemu ya mbele ya moto ya koni, ambayo molekuli za hewa huenea kutoka nje, na molekuli za gesi kutoka ndani. Bidhaa za mwako huenea kwa kiasi kuelekea gesi, na kuipasha moto sana katika eneo la kabla ya moto. Hii inasababisha pyrolysis ya hidrokaboni na uundaji wa chembe za masizi, ambayo hutoa mwangaza mkali wa moto.

Mwako unaweza kuimarishwa na turbulization ya mtiririko wa kuchanganya. Mwali wa msukosuko hauna sehemu ya mbele ya mwako iliyo wazi;

Muundo wa moto una msingi wa gesi 1, eneo la mwako la polepole la 2, eneo la kueneza la mwako mkali zaidi 3 na maudhui ya juu ya bidhaa za mwako, na eneo la mwako 4 na uingizaji wa hewa. Hakuna mipaka iliyoainishwa wazi kati ya kanda; Vipengele vya bomba lenye msukosuko ni:

• mchakato wa mwako hutokea karibu na kiasi kizima;
• kuongezeka kwa nguvu ya mwako;
• uwazi mkubwa wa moto;
• upinzani wake wa chini kwa kujitenga.

Mwako wa turbulent wa gesi hutumiwa sana katika vyumba vya mwako wa boilers mbalimbali na tanuu. Ili kuimarisha mchakato wa mwako, wote wa asili (kwa kuongeza kasi) na turbulization ya bandia ya mtiririko hutumiwa, kwa mfano, kwa kuzungusha mtiririko wa hewa na kulisha chini. pembe tofauti mito nyembamba ya gesi.

8.11. MASHARTI YA KUTENGENEZA BIDHAA ZA MWAKO USIO KAMILI NA KUPUNGUZA MAZINGIRA YA VITU VYA MADHARA NDANI YAKE.

Wakati gesi zinazowaka zinachomwa, bidhaa za mwako zinaweza kuwa na vipengele vya kamili (kaboni dioksidi na mvuke wa maji) na mwako usio kamili (monoxide ya kaboni, hidrojeni, isokefu, iliyojaa, hidrokaboni yenye kunukia na chembe za soti). Aidha, oksidi za nitrojeni hupatikana kila mara katika bidhaa za mwako. Uwepo wa bidhaa za mwako usio kamili katika viwango muhimu haukubaliki, kwani husababisha uchafuzi wa anga na vitu vya sumu na kupungua kwa ufanisi wa mitambo inayofanya kazi kwenye mafuta ya gesi.

Sababu kuu za maudhui yao ya juu:

• mwako wa gesi na hewa ya kutosha;
• mchanganyiko mbaya wa gesi zinazowaka na hewa kabla na wakati wa mwako;
• ubaridi mwingi wa mwako kabla ya athari za mwako kukamilika.

Kwa methane, athari za mwako (kulingana na mkusanyiko wa oksijeni katika mchanganyiko unaojibu) zinaweza kuelezewa na hesabu zifuatazo:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + 800.9 MJ/mol

kwa uwiano wa stoichiometric au kwa ziada ya wakala wa oxidizing;

CH 4 + O 2 = CO + H 2 + H 2 O + Q na CH 4 + 0.5 O 2 = CO + 2H 2 O + Q

na ukosefu wa wakala wa oksidi.

Mchele. 8.12. Mwako wa kati

Mchele. 8.13. Maudhui ya hewa ya msingi,
ambayo inazuia malezi
ndimi za manjano kwenye moto
Gesi: 1 - tanuri ya coke;
2 - mashamba ya gesi asilia;
3 - mashamba ya mafuta;
4 - propane; 5 - butane

Katika Mtini. Mchoro 8.12 unaonyesha takriban wastani wa muundo wa baadhi ya misombo ya kati - hidrojeni, monoksidi kaboni, ethilini, asetilini na idadi ndogo ya misombo iliyojaa na rahisi ya kunukia - na dioksidi kaboni ambayo hutokea katika moto wakati wa kueneza kwa gesi asilia (97%). . Gesi ilichomwa kwenye tochi ya laminar gesi ilitoka nje ya bomba yenye kipenyo cha 12 mm. Urefu wa jumla wa moto ni 130-140 mm.

Mkusanyiko wa juu wa hidrojeni na asetilini hupatikana kwa takriban urefu sawa wa moto; Kati ya misombo yote ya kati inayoundwa katika moto (bila ya chembe za masizi), monoksidi kaboni ni ya mwisho kutoweka. Hii inatoa sababu za kuhukumu kwa index yake ukamilifu wa mwako wa gesi. Bidhaa za mwako daima zina oksidi za nitrojeni, mkusanyiko wa juu ambao hutokea katika maeneo ya mwako mkali wa monoxide kaboni na hidrojeni.

Mwako wa gesi za hidrokaboni na ukosefu wa kioksidishaji husababisha kuundwa kwa chembe za soti, ambazo hutoa moto rangi ya njano. Mchakato wa kuchoma masizi hufanyika kwa hatua na ni polepole. Wakati mwingine kuchomwa kwa chembe za soti zilizoundwa huchelewa na kunaweza kuacha kabisa wakati wa kuingia eneo la joto la chini la tochi au wakati moto unaosha nyuso za kubadilishana joto. Kwa hivyo, uwepo wa moto mkali daima unaonyesha tukio la michakato ya pyrolytic na uwezekano wa mwako usio kamili wa kemikali, hasa katika tanuri za boiler za ukubwa mdogo.

Kuzuia uundaji wa chembe za soti hupatikana kwa kuchanganya kabla ya kuchanganya gesi za hidrokaboni na kiasi cha kutosha cha oxidizer. Maudhui ya hewa ya msingi katika mchanganyiko, ambayo moto wa uwazi hutokea, inategemea si tu aina ya hidrokaboni, lakini pia juu ya hali ya kuchanganya na hewa ya sekondari (kipenyo cha njia za moto za burner) (Mchoro 8.13). Katika mpaka na juu ya curves moto ni wazi, na chini ya curves ina lugha ya njano. Curve zinaonyesha kwamba maudhui ya hewa ya msingi katika mchanganyiko huongezeka kwa idadi ya atomi za kaboni katika molekuli na kipenyo cha njia za moto za burner. Mgawo wa ziada ya hewa ya msingi α 1 kwenye mchanganyiko, ambayo moto wa manjano hupotea, kulingana na sababu maalum, inaweza kuamua kwa njia ndogo za moto za burners:

α 1 = 0.12 (m + n/4) 0.5 (d k /d 0) 0.25 (8.35)

ambapo m na n ni idadi ya atomi za kaboni na hidrojeni katika molekuli au idadi yao ya wastani kwa gesi changamano; d k - kipenyo cha njia za moto za burner, mm; d 0 - kipenyo cha kumbukumbu ya kituo cha burner (1 mm).

Kuhakikisha mwako kamili katika hali ya vitendo ni kazi ngumu zaidi, kulingana na si tu juu ya kanuni ya mwako wa gesi, lakini pia juu ya hali ya maendeleo ya moto katika kiasi cha mwako. Wengi mahitaji ya juu Kwa upande wa ukamilifu wa mwako, hutumika kwa vifaa vya nyumbani na mitambo mingine ambayo hutoa bidhaa za mwako kwenye anga. Mwako wa gesi katika mitambo hiyo ni ngumu zaidi, kwani inahusishwa na moto wa kuosha nyuso za kubadilishana joto. Ili kuchoma gesi kwenye jiko la kaya, vichoma sindano vya moto vingi hutumiwa, kutengeneza mchanganyiko wa homogeneous na mgawo wa ziada wa hewa α 1.< 1. Недостающий для сгорания газа воздух поступает за счет диффузии из окружающей атмосферы.

Mchele. 8.14. Mkusanyiko wa monoxide ya kaboni
katika bidhaa za mwako katika jiko la gesi
a - burner na usambazaji wa pembeni wa hewa ya sekondari;
b - na usambazaji wa kati na wa pembeni wa hewa ya sekondari
1 - gesi asilia, burner na usambazaji wa pembeni
hewa ya sekondari, umbali hadi chini ya sahani 25 mm;
2-4 - gesi asilia, burner na pembeni na
usambazaji wa hewa wa kati wa sekondari, umbali
hadi chini ya sahani, mm: 2 - 25, 3 - 18, 4 - 10;
5 - gesi kimiminika, burner na kati na pembeni
usambazaji wa hewa ya sekondari, umbali hadi chini ya sahani 25 mm;
6 - gesi kimiminika, burner na usambazaji wa pembeni

Katika Mtini. 8.14 inaonyesha michoro ya burners 2 kwa kaya majiko ya gesi na wastani wa ukolezi wa monoksidi kaboni CO katika bidhaa za mwako wa methane asilia (95 vol. %) na propani (93 vol. %) wakati vichomaji vinapofanya kazi kwa nguvu iliyokadiriwa ya mafuta. Tofauti kati ya burners ni kwamba kwa mmoja wao hewa ya sekondari hutolewa tu kutoka kwa pembeni, na kwa nyingine - wote kutoka kwa pembeni na kutoka kwa kituo cha kati.

Ukamilifu wa mwako wa gesi hutegemea mgawo wa hewa ya ziada ya msingi katika mchanganyiko, umbali kutoka kwa njia za moto za burner hadi chini ya cookware, aina ya gesi inayowaka, na njia ya kusambaza hewa ya pili. Katika kesi hiyo, ongezeko la maudhui ya hewa ya msingi katika mchanganyiko, pamoja na ongezeko la umbali kutoka kwa burner hadi chini ya cookware, husababisha kupungua kwa mkusanyiko wa monoxide kaboni katika bidhaa za mwako. Mkusanyiko wa chini wa monoxide ya kaboni inalingana na mgawo wa ziada ya hewa ya msingi α 1 = 0.6 na hapo juu na umbali kutoka kwa burner hadi chini ya cookware ni 25 mm, na kiwango cha juu - α 1 = 0.3 na chini na umbali kutoka burner hadi chini ya cookware ni 10 mm. Kwa kuongeza, ongezeko la nguvu ya mafuta ya burners kwa 15-20% kutokana na ongezeko la shinikizo la gesi husababisha ongezeko la mkusanyiko wa monoxide ya kaboni katika bidhaa za mwako kwa mara 1.2-1.3, na kutokana na joto la mwako wa moto. gesi - kwa mara 1.5-2.

Uangalifu hasa unapaswa kulipwa kwa kuonekana kwa misombo ya kunukia wakati wa mchakato wa mwako - benzene, polycyclic benzopyrene, benzanthracene, nk, kwa kuwa baadhi yao ni kansa. Mchakato wa malezi yao ni ngumu sana na hutokea kwa hatua. Katika hatua ya kwanza, asetilini na derivatives yake huonekana. Katika ukanda wa moto, vitu hivi hupitia michakato ya kurefusha mnyororo na upangaji upya wa vifungo vya kaboni mara tatu kuwa viwili. Kama matokeo ya cyclization na upungufu wa maji mwilini, misombo anuwai ya kunukia huonekana, pamoja na zile za polycyclic.

Jedwali 8.16. Mkusanyiko wa wastani wa monoksidi kaboni na benzo(a)pyrene katika bidhaa za mwako, kulingana na aina ya gesi, aina ya burner na uwiano wa ziada wa hewa (mzigo wa joto wa burner - 1600 kcal / h, umbali kutoka kwa burner hadi chini ya vyombo vya kupikia - 24-26 mm)

Aina ya burner	Mkusanyiko wa wastani
	monoksidi kaboni, mg/l (kulingana na α = 1.0)	benz(a)pyrene, µg/100 m 3
Gesi asilia
kwa α i = 0.60 ÷ 0.70	0,10	Haipatikani
kwa α i = 0.30 ÷ 0.35	1,20	Nyayo
kwa α i = 0.60 ÷ 0.70	0,50	Haipatikani
kwa α i = 0.30 ÷ 0.35	0,12	Haipatikani
Gesi ya petroli iliyoyeyuka
Kichomaji chenye usambazaji wa hewa wa sekondari wa pembeni:
kwa α i = 0.60 ÷ 0.70	0,30	0,03
kwa α i = 0.30 ÷ 0.35	1,20	1,10
Kichomaji chenye usambazaji wa hewa wa kati na wa pembeni:
kwa α i = 0.60 ÷ 0.70	0,07	0,02
kwa α i = 0.30 ÷ 0.35	1,00	0,045

Data ya jedwali 8.16 inaonyesha kwamba wakati wa kuchoma gesi asilia na mgawo wa ziada wa hewa ya msingi α 1 = 0.6 na ya juu juu ya aina zote mbili za burners, mkusanyiko wa monoxide ya kaboni katika bidhaa za mwako hukutana na mahitaji ya GOST 5542-87.

Jedwali 8.17. Umbali kati ya kingo za njia za moto za vichoma sindano vya safu moja kulingana na saizi yao na mgawo wa hewa ya ziada ya msingi.

Kipenyo cha njia za moto, mm	Umbali kati ya kingo za chaneli, mm kwa maana tofauti mgawo msingi wa ziada ya hewa α 1
	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
2,0	11	8	6	5	4
3,0	15	12	9	7	5
4,0	16	14	11	9	7
5,0	18	15	14	12	10
6,0	20	18	16	14	12

Uchunguzi umeonyesha kuwa umbali kati ya kando ya njia za moto, kuhakikisha kuenea kwa kasi kwa moto na kuzuia kuunganisha kwao, hutegemea ukubwa wao na maudhui ya hewa ya msingi katika mchanganyiko, kupungua kwa ongezeko lake. Umbali mzuri kati ya kando ya njia, kuhakikisha ukamilifu wa kutosha wa mwako wa gesi na kuenea kwa moto wa haraka, hutolewa katika Jedwali. 8.17. Wakati njia za moto zimepangwa kwa safu mbili katika muundo wa checkerboard, umbali kati ya kando unaweza kuchukuliwa kulingana na meza sawa. Umbali kati ya safu unapaswa kuwa mara 2-3 zaidi kuliko umbali kati ya njia.

Mchele. 8.15. Mkusanyiko wa monoxide ya kaboni, asetilini,
ethane, ethilini na benzo(a)pyrene katika bidhaa za mwako
gesi ya shinikizo la kati katika burner ya sindano

Ujumlishaji wa data nyingi za majaribio ulifanya iwezekane kupata curves wastani wa ukolezi katika bidhaa za mwako wa vipengele mbalimbali ambavyo kwa ubora na kwa kiasi vina sifa ya mchakato wa mwako (Mchoro 8.15). Mwako kamili wa mchanganyiko wa hewa ya gesi-hewa hupatikana tu wakati mgawo wa ziada wa hewa ya msingi ni α = 1.05 na zaidi. Wakati maudhui ya hewa katika mchanganyiko hupungua, hasa saa α< 1,0, возрастает концентрация оксида углерода СО, ацетилена С 2 Н 2 , этилена С 2 Н 4 , пропилена С 3 Н 6 и пропана С 3 Н 8 , а также бенз(а)-пирена С 20 Н 9 . Также возрастает концентрация и других компонентов - водорода, бензола и др.

Mbali na bidhaa zinazozingatiwa za mwako usio kamili, mwako wa gesi daima hutoa kiasi fulani cha oksidi za nitrojeni, malezi ambayo hutokea katika maeneo ya joto la juu baada ya kukamilika kwa athari kuu za mwako na wakati wa mchakato wa mwako. Mkusanyiko wa juu wa NO x hutokea katika hatua za mwisho, sambamba na kuchomwa kwa gesi na mwako mkali wa bidhaa za kati kwa namna ya hidrojeni na monoxide ya kaboni.

Kiwanja cha msingi wakati wa mwako wa mchanganyiko wa gesi-hewa ni oksidi ya nitrojeni. Anza mmenyuko wa mnyororo kuhusishwa na oksijeni ya atomiki inayotokea katika maeneo ya joto la juu kwa sababu ya kutengana kwa oksijeni ya molekuli:

О 2 –› 2О - 490 kJ/mol (8.36)

O + N 2 –› HAPANA + N - 300 kJ/mol (8.37)

N + O 2 –› 2NO + 145 kJ/mol (8.38)

Mwitikio wa usawa

N 2 + O 2 –› 2NO - 177 kJ/mol (8.39)

Uundaji wa oksijeni ya atomiki pia hufanyika wakati wa kutengana kwa sehemu ya bidhaa za mwako: na kupungua kwa joto na uwepo wa oksijeni, sehemu ya oksidi ya nitrojeni (1-3 vol.%) hutiwa oksidi kwa dioksidi ya nitrojeni NO 2. Mmenyuko hutokea sana baada ya kutolewa kwa oksidi ya nitrojeni kwenye anga. Sababu kuu za ushawishi:

• joto katika maeneo ya mmenyuko;
• ziada ya uwiano wa hewa na wakati wa kuwasiliana wa vipengele vya kukabiliana.

Joto la moto hutegemea kemikali ya gesi, maudhui ya hewa katika mchanganyiko wa gesi-hewa, kiwango cha homogeneity yake na kuondolewa kwa joto kutoka eneo la majibu. Mkusanyiko wa juu unaowezekana wa oksidi ya nitrojeni kwa joto fulani, ujazo. %, inaweza kuhesabiwa kwa kutumia fomula

HAPANA p = 4.6е -2150/(RT) /√О 2 N 2 (8.40)

ambapo NO p ni mkusanyiko wa usawa wa oksidi ya nitrojeni, ujazo. %; R - mara kwa mara gesi ya ulimwengu wote; T - joto kabisa, K; O 2 na N 2 - mkusanyiko, vol. %, kwa mtiririko huo, oksijeni na nitrojeni.

Mkusanyiko mkubwa wa oksidi ya nitrojeni, ikilinganishwa na usawa, hutokea wakati gesi inapochomwa kwenye tanuri za jenereta za mvuke zenye nguvu na katika sehemu ya wazi ya joto la juu, coke na tanuri zinazofanana. Katika boilers ya nguvu ya chini na ya kati, katika tanuru ndogo za kupokanzwa na joto na kuondolewa kwa joto kubwa na muda mfupi wa makazi ya vipengele katika maeneo ya joto la juu, mavuno ya oksidi ya nitrojeni ni amri ya ukubwa wa chini. Kwa kuongeza, muda mfupi wa kukaa kwa vipengele vya kujibu katika ukanda wa joto la juu, oksidi ya nitrojeni kidogo katika bidhaa za mwako.

Mwako wa gesi katika burners za radiant na katika kitanda kilicho na maji pia ni mzuri: katika kesi hizi, mwako wa microflare wa mchanganyiko wa gesi-hewa ya homogeneous hutokea kwa mgawo wa ziada wa hewa α = 1.05 na kuondolewa kwa joto kali sana kutoka kwa eneo la majibu. Mkusanyiko wa oksidi za nitrojeni wakati wa kuchoma gesi katika burners za radiant ni karibu 40, na katika kitanda cha maji - 80-100 mg / m3. Kupunguza saizi ya njia za moto za vichomeo vya kung'aa na nafaka za kinzani kwenye kitanda kilichotiwa maji husaidia kupunguza mavuno ya oksidi za nitrojeni.

Takwimu zilizokusanywa zilifanya iwezekane kufanya mabadiliko kadhaa katika muundo wa boiler na vifaa vya kupokanzwa, kuhakikisha sio tu ufanisi wa juu na mkusanyiko wa chini wa bidhaa za mwako usio kamili, lakini pia kupunguza kutokwa kwa oksidi za nitrojeni kwenye anga. Mabadiliko haya ni pamoja na:

• kupunguza urefu wa vichuguu vya juu-joto na kusonga mwako kutoka kwao hadi kwenye tanuu;
• matumizi ya vidhibiti vya mwako kwa namna ya miili yenye umbo duni au moto wa annular badala ya vichuguu vya kauri;
• shirika la moto wa gorofa na uso ulioongezeka wa kuhamisha joto;
• utawanyiko wa moto kwa kuongeza idadi ya burners au kutumia block burners;
• ugavi wa hewa ulioongezeka kwa eneo la majibu;
• usambazaji sare wa mtiririko wa joto kwenye sanduku la moto, uchunguzi wa sanduku za moto na mgawanyiko wao katika vyumba na skrini;
• matumizi ya kanuni ya uenezi wa mwako wa gesi (mwako wa kueneza unaruhusiwa tu katika hali ambapo maendeleo ya bure ya moto yanaweza kuhakikisha bila kuosha nyuso za kubadilishana joto).

Kupunguza kwa ufanisi zaidi kwa mavuno ya oksidi za nitrojeni hupatikana kwa kutumia mbinu kadhaa wakati huo huo.

Unaweza kupendezwa na nyenzo zifuatazo

Mita za gesi

Mfumo wa joto

Usambazaji wa maji

Mfumo wa uingizaji hewa

Radiators

Mabomba ya maji

2024 Kuhusu starehe nyumbani. Mita za gesi. Mfumo wa joto. Usambazaji wa maji. Mfumo wa uingizaji hewa