Стехиометрия горения. Удельный расход окислителя на горение техногенного вещества - Принципы горения и взрыва

Уравнение реакции горения вещества в воздухе составляется с учетом того, что в нем на 1 моль кислорода приходится 3,76 молей азота. Например, реакции горения водорода, метана, этана, пропана, ацитилена и спирта, и запишутся в виде следующих уравнений:

2Н2 +02 +3,76N2 = 2H2 0 + 3,76N2.

СН4 + 202 + 2 * 3,76N2 = С02 + 2Н20 + 2 * 3,76N2;

С2Н6 + 3,502 + 3,5* 3,76N2 = 2С02 + 3Н20 + 3,5 * 3,76N2;

С3Н8 + 502 + 5* 3,76N2 = 3С02 + 4Н20 + 5 * 3,76N2;

С2Н2 + 2,502 + 2,5* 3,76N2 = 2С02 + Н20 + 2,5 * 3,76N2;

С2Н50Н + 302 + 3 * 3/76N 2 = 2С02 + ЗН20 + 3 * 3,76N2;

Азот в уравнениях химических реакций горения учитывается потому, что он поглощает часть теплоты, выделяемой в результате реакций горения, и входит в состав продуктов сгорания - дымовых газов. При написании уравнения горения и составлении материального баланса, как правило, записывают только продукты полного окисления СО2 и Н2О. Если в составе горючего вещества есть сера (S), то при сгорании образуется SО2 - также записывают. Азот (N), входящий в состав горючего вещества, при горении в воздухе не окисляется, а выделяется в виде свободного азота (N2). Объясняется это тем, что при горении в воздухе температура горения относительно невысокая (1500-2000 К) и при такой температуре окислы азота не образуются. По уравнениям химических реакций горения рассчитывается количество воздуха, необходимого для полного сгорания единицы массы или единицы объема горючего вещества, а также состав и количество продуктов сгорания.

Минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания единицы массы (кг) или объема (м3) горючего вещества, называется теоретически необходимым и обозначается Vв0.

Для горения индивидуального вещества(газа) потребуется удельный объем воздуха, рассчитываемый по формуле: VВ0 = 4,76*О/ Z (М3Воздуха/м3Газов), где О - количество молей кислорода, Z - количество молей горючего, 4,76 - количество молей воздуха, приходящихся на один моль кислорода.

Например: Определить удельный объем воздуха VВ0 Для горения водорода, метана, этана, пропана и ацитилена. Решение: Из уравнений реакций горения (см. уравнения выше, без записи азота):

Для водорода: 2Н2 +02 = 2H2 0 4,76*1/2=2,38 М3Воздуха/м3Водорода

Для метана: СН4 + 202 = С02 + 2Н20 4,76*2/1=9,52 М3Воздуха/м3Метана

Для этана: С2Н6 + 3,502 = 2С02 + 3Н20 4,76*3,5/1=16,66 М3Воздуха/м3Этана

Для пропана: С3Н8 + 502 = 3С02 + 4Н20 4,76*5/1= 23,8 М3Воздуха/м3Пропана

Для ацителена: С2Н2 + 2,502 = 2С02 + Н20 4,76*2,5/1= 11,9 М3Воздуха/м3Ацитилена

Для горения смеси химических соединений (древесина, торф, нефть, смесь газов и др.)

- Для сгорания 1 кг жидких и твердых веществ потребуется:

Vв0 = 0,269*(С/3+Н+S/8 - О/8) м3воздуха/кг горючего,

Горение окружающий автокатализ турбулентный

Где С, Н, S, О - процентное содержание соответствующего элемента по массе.

Например: Определить объем воздуха, теоретически необходимого для горения для 5 кг Торфа состава: С - 40%, Н - 4%, О - 13%, N - 20%, А (зола) - 10%, W - 13%. Решение: Так как азот, зола и влага топлива не принимают участие в горении, то на 1 кг торфа потребуется

VВ0 = 0,269*(40/3+4 - 13/8) = 4,23 м3/кг, А на 5 кг - 4,23*5 = 21,15 м3Воздуха.

- Для сгорания 1 м3 смеси газов потребуется:

VВ0 =(?KI*ГI)/21 (м3Воздуха/м3Смеси газов),

Где KI - количество молей кислорода, расходуемых на 1 моль I-го Газа, ГI - процентное содержание I-го Газа в смеси газов (%).

Например: Определить объем воздуха, теоретически необходимого для горения 1м3 природного газа состава: СН4 - 86,5%, С2Н6 - 3%, С3Н8 - 1%, СО2 - 7,3%, N2 - 2,2%.

Решение. Из уравнений реакций горения соответствующих газов определяем коэффициенты KI для метана, этана и пропана (СО2 и N2 не принимают участие в горении).

Для метана: СН4 + 202 = С02 + 2Н20, откуда КМетана = 2;

Для этана: С2Н6 + 3,502 = 2С02 + 3Н20 откуда КЭтена = 3,5;

Для пропана: С3Н8 + 502 = 3С02 + 4Н20 откуда КПропана = 5;

Для сгорания 1 м3 природного газа указанного состава потребуется:

VВ0 = (2*86,5+3,5*3+5*1) /21= 8,98 (м3Воздуха/м3 природного газа)

Похожие статьи




Стехиометрия горения. Удельный расход окислителя на горение техногенного вещества - Принципы горения и взрыва

Предыдущая | Следующая