Что происходит с двигателем во время горения газа? Температура сгорания газа бензина


Что происходит с двигателем во время горения газа?

За последние 10 лет технологии в газовом оборудовании сделали колоссальный прорыв, и все детские болезни ушли в прошлое. Газовое оборудование абсолютно нормально работает на всех двигателях и при нормальной эксплуатации ресурс двигателя зачастую выше. При нынешнем развитии технологий ГБО, можно смело заявлять о возможности установки газового оборудования на любой двигатель внутреннего сгорания (вопрос только в том, является это обоснованным с экономической точки зрения)...    Многократные исследования, которые начинаются с 60-х годов прошлого века подтверждают факт, что скорость горения газа (пропан-бутана) практически сопоставима с бензиновой, однако присутствует одна важная физическая характеристика газа: газ, до 5-го поколения ГБО, попадает в камеру сгорания в испаренном виде (в 5-м поколении ГБО он испаряется во впускном коллекторе). "Ну и что...", многие скажут, но будут не правы. Жидкий бензин, попадая на впускные клапана, на стенки цилиндра и поршень, испаряется и так же поглощает температуру. При повышенных нагрузках на двигатель это свойство часто используется автомобильными конструкторами, чтобы снять термо нагрузку с двигателя (при этом растет расход бензина пропорционально скорости). По этому при повышенных нагрузках (не скоростях) газ не способен так же хорошо снимать температурную нагрузку в двигателе. В таком случае это может привести к более быстрому износу клапанов и седел в головке блока цилиндра.   КАК ЭТО ПРОИСХОДИТ НА ПРАКТИКЕ:  Вы часами едете на скоростях свыше 150 км в час, при этом кратковременные обгоны не в счет. Двигатель работает в режиме повышенной нагрузки в котором, на бензине, подается топливо в излишке(богатая смесь) чтобы "охладить" поршневую группу. Газ на это не способен и металл начинает нагреваться до более высоких температур. Это приводит к тому, что  металл становиться менее прочным и процесс износа ускоряется.    Машины, которые ездят регулярно на трассе быстро, без дополнительного наблюдения, которое производится при регламентном обслуживании ГБО, могут возыметь определенные сложности через 70-100 тыс. км пробега в виде тяжелого запуска двигателя/вибраций на холостом ходе и впоследствии прогара клапанов. А вот автомобили, чья среда обитания в городе таких проблем практически не имеют.     ПРИ РЕШЕНИИ УСТАНОВИТЬ ГБО ГЛАВНОЕ ЗАПОМНИТЬ ВАЖНЫЙ МОМЕНТ: Газовое оборудование вы ставите, чтобы экономить! Для спортивной езды(как стиля вождения) газ не подходит. Чтобы избежать прогара клапанов при езде на газе, вам просто необходимо избегать повышенных скоростей.      Повышенные скорости для бюджетных и среднего класса автомобилей - это 135+ км\час Повышенные скорости для автомобилей премиум класса 150-170 км\час   Для автомобилей немецкого автопрома 190-220 км\час     Почему у немецких автомобилей не прогорают клапана\нет сложностей с усадкой клапанов на газе?   Все очень просто. В Германии очень важной частью инфраструктуры являются автобаны на которых вы можете ехать с любой скоростью часами, пока у вас не закончится топливо... Даже, к примеру, когда вы заезжаете на заправку на автобане, для удобства, все топливные колонки настроены на заправку "до полного" и клиент сам контролирует то количество топлива, которое ему необходимо.    При этом "честность" клиента контролируется десятками видеокамер на каждой колонке...   Так вот немецкие автопроизводители заведомо зная о потенциальных возможностях скоростных режимах в своей стране, закладывают значительный запас прочности в двигатели.     Какие возможные технические решения для снижения рисков прогара клапанов при езде на газе?     Решение №1 Исключение механических и электронных погрешностей ГБО   В газовом оборудовании BRC, благодаря тому, что все компоненты были разработаны одним производителем, стало возможным использование очень сложных и тонких алгоритмов, которые позволяют избежать проблем с клапанами, а именно:   1. Высокоточная электроника точно и быстро производит расчет необходимой порции газа для каждого отдельного цилиндра   2. Газовый редуктор точно и стабильно обеспечивает подачу подогретого должным образом газа при постоянном давлении.   3. Газовые форсунки не подвержены загрязнению и тем самым сохраняют свои первоначальные параметры многие годы (но помните, что нужно периодично...раз в 10 тысяч км производить плановую замену фильтров). Так как в газовом блоке управления содержится информация о параметрах производительности форсунки, возможно применение очень интересного алгоритма сохранения клапанов (головки блока цилиндра)...     Решение №2 Внедрение специальных алгоритмов в газовой электронике   Это очень интересный момент, который раньше практиковался в ручном режиме с меньшей точностью из-за того, что использовались постоянно разные комплектующие, с разбросом характеристик... итак...   В электронике газового оборудования BRC было применено два очень точных и продуманных алгоритма.     Алгоритм №1 VSR - Valve Seat Recession ( дословно "усадка седел клапанов")        Суть данного алгоритма в том, что установщик выставляет(если знает что и как делать) порог оборотов и нагрузки двигателя, после которых газовый блок управления ГБО начинает замещать часть газа и подавать вместо него порцию бензина. Внимание: двигатель не переходит на бензин выше определенных оборотов...вместо этого происходит подача микро доз бензина и только при достижении определенной нагрузки. Этот алгоритм возможно реализовать только, если вы знаете точную дозировку газовой форсунки, характеристики редуктора. С ГБО BRC это возможно.    Так же благодаря этому режиму возможна установка ГБО на скоростные/спортивные автомобиля без ущерба ресурсу.      Алгоритм №2 Leaning in open loop strategy (дословно "обеднение смеси при разорванной петле" лямбда регулирования)          Помните, как я писал выше о методах снятия температурных нагрузок на бензине? Подавая в избыточном количестве бензин, он будет отбирать тепло с мест, где слишком жарко(во время испарения). На газе этого сделать эффективно не удастся (на 6-м поколении ГБО это возможно), так как в камеру сгорания он попадает уже испаренным. При этом в прямом смысле газ при повышенных нагрузках вылетает в выхлопную трубу и нагружает катализатор (который должен дожечь избыточное топливо).        Суть данного алгоритма в том, что установщик может убрать излишки газа в режимах повышенных нагрузок, а газовая электроника это сможет четко реализовать.        Для наглядности поясню, что на некоторых автомобилях речь идет о 20...а иногда и о 30% уменьшения расхода на газе на режимах разгона и повышенной нагрузке!!! Именно поэтому на ГБО BRC, возможно очень точно настроить параметры расхода газа. А по большому счету цель заказчика, который решил установить ГБО - экономить на топливе и не иметь головной боли с газовым оборудованием.     ...и самое последнее...   Газовое оборудование возможно настроить только с использованием OBD сканера и только в движении.   Регулировка ГБО в статике не дает гарантии аккуратной настройки всех параметров и расхода           Так же возможен вариант применения динамометрического стенда с замерами мощности и крутящего момента...но при наличии хорошей трассы, вы получаете дополнительно такие вводные параметры, как свежий воздух, лобовое сопротивление при повышенных скоростях и реальное сопротивление качению. При этом двигатель работает в штатных нагрузках.

rosavtogas.ru

Свойства и характеристики горючих газов

Наименование газов и жидкостей Температура пламени при сгорании в кислороде, °С Плотность, кг/м3 Низшая теплота сгорания Коэффициент замены ацетилена Соотношение между кислородом и горючим газом в смеси горелки Пределы взрываемости смеси, % Область применения
МДж/м3 ккал/м3 с воздухом с кислородом
Газы
Ацетилен 3150-3620 1,173 52,6 12600 1 1,0-1,3 2,2-81,0 2,3-93,0 Все виды газопламенной обработки
Бутан 2118-2500 2,54 116 27800 0,6 4,0 1,5-8,5 2-45,0 Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов, сварка стали толщиной до 6 мм, металлизация, правка, гибка, огневая зачистка
Водород 2000-2235 0,09 10,6 2400 5,2 0,3-0,4 3,3-81,5 2,6-95,0 Сварка стали толщиной до 2 мм, латуни, свинца, алюминия, чугуна, пайка, кислородная резка
Городской газ 2000-2300 0,84-1,05 18,8-21 4400-6500 2,5 1,5-1,6 3,8-24,6 10,0-73,6 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Коксовый газ 2100-2300 0,4-0,55 14,7-17,6 3520-4215 3,2 0,6-0,8 7,0-21,0 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная резка
Метан 2043-2200 0,67 33,4 8000 1,6 1,5 4,8-16,7 5,0-59,2 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Нефтяной газ 2300 0,65-1,45 40,9-56,4 9800-13500 1,2 1,5-1,6 3,5-16,3 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Пиролизный газ 2300 0,65-0,85 31,3-33,4 7500-8000 1,6 1,2-1,5 Сварка стали толщиной до 2 мм, сварка латуни, свинца, алюминия, пайка, кислородная резка
Природный газ 2100-2200 0,5-0,7 35,4-40 8500-9500 1,6-1,8 1,5-1,6 4,8-14,0 5,0-59,2 Сварка стали толщиной до 4,5 мм, легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Пропан 2110-2500 1,88 89 21200 0,6 3,5 2,0-9,5 2,0-48,0 Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов, сварка стали толщиной до 6 мм, металлизация, правка, гибка, огневая зачистка
Пропан-бутановая смесь 2400-2700 1,92 89 21200 0,6 3,0-3,5 Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов, сварка стали толщиной до 6 мм, металлизация, правка, гибка, огневая зачистка
Сланцевый газ 2000 0,7-0,9 12,6-14,3 3000-3400 4,0 0,7 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная резка
Пары
Бензин 2500-2600 0,7-0,76 42-44,5 10000-10600 1,4 1,1-1,4 0,7-6,0 2,1-28,4 Кислородная резка стали, сварка, пайка легкоплавких металлов, подводная резка
Керосин 2400-2450 0,8-0,84 42-42,8 10000-10200 1,0-1,3 1,7-2,4 1,4-5,5 2,0-28,0 Кислородная резка стали, сварка, пайка легкоплавких металлов, подводная резка

www.svarpost.ru

Горение газа. Реакции горения газообразного топлива.

Горение – это процесс быстрого окисления С и Н топлива, сопровождаемый выделением тепла, света и продуктов сгорания.

Реакции горения описываются стехиометрическими уравнениями, характеризующими качественные и количественные стороны реакции до ее начала и после завершения.

2Н2+02=2Н20+Q

2СО+02=2СО2+Q

СН4+2O2=CO2+2h3O+Q

При горении в воздухе учитывают, что соотношение между азотом и кислородом N2/O2=79/21=3,76.

2Н2+02+3,76N2=2Н20+3,76N2+Q

СН4+3,5O2+3,5∙3,76N2 =2CO2+3h3+3,5∙3,76N2 +Q

C3H8+5O2+5∙3,76N2=3CO2 +4h3O+5∙3,76N2+Q

Общая формула горения углеводора:

CnHm+(n+m/4)O2+3,76(n+m/4)N2=nCO2+(m/2)h3O+3,76(n+m/4)N2+Q

Из этого выражения следует, что при сжигании 1-го нормального м3 углеводорода CnHm требуется (n+m/4) нормального м3 кислорода и 4,76 (n+m/4) нормального м3 воздуха.

 

Определение количества воздуха необходимого для сжигания газа и выход продуктов сгорания

CnHm+(n+m/4)O2+3,76(n+m/4)N2=nCO2+(m/2)h3O+3,76(n+m/4)N2+Q

Т.е. для сжигания 1 м3 газа CnHmтребуется (n+m/4) м3 кислорода или 4,76(n+m/4) м3 воздуха.Таким образом для природного газа, в составе которого отсуствуетCO и Н2 количество кислорода необходимого для сжигания газа может быть определено по выражению:

V02=0,01∑(n+m/4)CnHm

А теоретическое количество воздуха

V0=0,0476(n+m/4)CnHm

CnHm-объёмное содержание углеводородов входящих в состав газовой смеси.

При влажном воздухе:

V0 вл=V0+0,00124dвV0

dв–влагосодержание воздуха) г/м3.

Трубочные процессы ведутся с некоторым избытком воздуха, поэтому действительное количество воздуха определяют:

Vд=αV0вл

Α-коэф. Избытка воздуха. Зависит от типа горелки( 1,05…2)

В состав продуктов сгорания входят углекислый газ, водяные пары, азот, кислород, иногда SO2. Их количество определяется стехиометрическими уравнениями горения.

Количество CO2 образ. При сгорании 1 м3газообр. Топлива зависит отсодержание углерода в компонентах смеси и в балласте топлива:

Vсо2=0,01(∑nCnHm+C02+CO)

CO2 ,CO- объёмные доли(в процентах) содержания углекислого газа и окиси углерода в смеси.

При наличии в газообр. Топливе сероводорода в состав продуктов сгорания входит сернистый ангидрид(SO2)

Vso2=0,01h3S

h3S-объёмное содержание сероводорода в смеси.

Количество образующихся водяных паров слагается из V паров, получаемых в результате сгорания водорода, входящего в углеводород, и из других соединений водяных паров, содержащихся в газ Топливе в виде балласта и поступивших с воздухом.

Vh3O=0,01(∑(m/2)CnHm+h3S+h3+0,00124(dг-αV0dг))

h3-объёмное содержание водорода в топливе

dг-влагосодержание газа г/м3

Количество кислорода входящее в состав продуктов сгорания определяется коэффициентом избытка воздуха, при котором ведётся процесс горения.

V02=0,21(α-1)V0

Содержание азота также определяется коэффициентом избытка воздуха и наличием азота в балласте топлива:

VN2=0,79αV0+0,01N2

N2-объёмное содержание азота в газоаом топливе.

Полный объём продуктов сгорания 1 м3 газообр. Топлива составит:

Vпр.сгор.=VCO2+VSO2+Vh3O+VO2+VN2

 

 

 

 

 

 

 

 

Температуры горения газа.

Основное количество тепла, выделяющегося при сжигании газа расходуется на нагрев продуктов сгорания до определённой температуры.

Различают следующие температуры горения газов:

-жаропроизводительность

-калориметрическую

-теоретическую

-действительную

Жаропроизводительность - это t продуктов полного сгорания горючих газов в адиабатических условиях при α=1 и при первоначальной t газа и воздуха = 00С.

Qн=iпр. сгор = V пр. сгор∙Ср пр. сгор∙tж

iпр. сгор-теплосодержание продуктов сгорания кДж/м3

tж-жаропроизводительность,0С.

tж= Qн/ V пр. сгор∙Ср пр. сгор= Qн/(Vco2∙Cр СО2 +VН20 ∙Ср h30 + VN2∙Ср N2)

Vco2 VН20 VN2 –объем сотавных частей продуктов сгорания 1 м3 газа.

Ср –средняя объёмная теплоёмкость при P=const. составных частей продуктов сгорания.

В формуле используется средняя теплоёмкость, так как Ср- величина непостоянная, растёт с повышением температуры.

tж:для метана 2043 0С ; для пропана 21100С ; для водорода 22350С

Эти данные при горении в сухом воздухе.

При содержании 2 % по массе влаги температура понижается на 25-300С

Калориметрическая- t горения газа, учитывающая коэф. Избытка воздуха и физическое тепло газа и воздуха, т.е принимается действительные значения тем-ры. другими словами это t до которой нагрелись бы продукты полного сгорания, если бы всё тепло топлива и воздуха пошло на их нагрев.

Qн+iг+iв=iпр.сгор.

iгiв- энтальпия газа и воздуха кДж/м3

Написав уравнение в развёрнутом виде и решив его относительно калорим. тем-ры Получим:

 

Tг tв –исходная темпетатура газа и воздуха.

Tк ≈1900 0C,

- расход газа,

теоретическое количество воздуха необходимое для сжигания 1 метра куб. газа.

Физическое тепло газа и воздуха следует учитывать, если они перед сжиганием нагреты свыше 100 0C, так как при меньших t эта величина незначительна по сравнению с теплотой сгорания.

 

Теоретическая температура горения учитывает потери тепла за счёт химической неполноты сгорания и при эндотермических реакциях диссоциации продуктов сгорания.

CO2↔CO+0,5O2-Q

h3O↔h3+0,5O2-Q ;

Qx- потери теплоты за счёт химической неполноты сгорания и на диссациацию СО2 и Н20.

При t до 1500 0C(имеет место в топках котлов и пром. Печей) величину Qx можно не учитывать так как в этом случае диссоциирует ничтожная доля продуктов сгорания. При более высоких температурах надо учитывать.).

Действительная темература горения достигается в реальных условиях сжигания топлива, она ниже теоретической, так как при ее определении учитываются теплопотери в окружающую среду, длительность процесса горения, метод сжигания газа и другие факторы.

tд= tт∙ηп

ηп-опытный пирометрический коэффициент .Для большинства топок котлов и печей 0,65. Для наиболее совершенных 0,8- 0,85

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Горючие газы и их свойства. Сжигание газов

Основные понятия

  • Давление — это сила, действующая на единицу площади:
  • P=F/S (Ньютон/m2= Кгм/сек2м2=кг/сек2м=Па), где
  • Р — давление (Па — Паскаль),
  • F — сила, F = ma (Кгм/сек2, Н — Ньютон),
  • S — площадь (м2).

За единицу измерения давления принимается техническая атмосфера, равная давлению в I кгс/см2. Техническая атмосфера измеряется в ат, или кгс/см2.

Давление в I ат способно уравновесить столб воды высотой 10 м, т. е. 10000 мм или столб ртути высотой 735 мм, т. к. ртуть тяжелее воды в 13,6 раза.

I кгс/см2 = 10 м вод.ст = 10000 мм вод.cт = 735,6 мм рт.ст.

  • Соотношение единиц измерения давления (в системе СИ):
  • 1кгс/см2 =9,8 . 1O4Па =105 Па = 0,1 мПа
  • 1 мм вод.ст = 9,8Па = 10 Па
  • 1 мм рт.ст = 133,3 Па
  • Кратные единицы:
  • Дека (ДА) — 10
  • Гекто (Г) — 102
  • Кило (К) — 103
  • Мега (М) — 106
  • Гига (Г) — 109
  • Тера (Т) — 1012
  • Дольные единицы:
  • Деци (Д) — 10-1
  • Санти (С) — 10-2
  • Милли (М) — 10-3
  • Микро (МК) — 10-6
  • Нано (Н) — 10-9
  • Пико (П) — 10-12

Давления могут быть избыточными и абсолютными. Если в газопроводе имеется газ, то его давление создаваемое внутри трубы будет абсолютным. Снаружи на стенки газопровода давит атмосферный воздух, поэтому газопровод находится под действием избыточного давления, т. е. разности внутреннего и наружного давлений. Величину избыточного давления измеряют манометрами, а для абсолютного давления необходимо к избыточному давлению прибавить атмосферное.

Измерение температуры газа транспортируемого по газопроводам измеряется термометрами, шкала которых имеет две постоянные точки, точку таяния льда (0°) и точку кипения воды (100°С). Расстояние на шкале между этими точками делится на 100 равных частей с ценой деления 1°С. Температура лежащая выше 0°С, обозначается знаком «+», а ниже знаком «-».

Применяется также и другая шкала — шкала «Кельвина». На этой шкале точка «0» соответствует абсолютному нулю, т. е. такой сте­пени охлаждения тела (температура тела), при которой прекращается всякое движение молекул любого вещества. Абсолютный нуль, приме­няемый за начала отсчета температур в системе СИ, в технической системе равен 273,1б°С (температура, отсчитываемая от — 273,16°, называется абсолютной и обозначается буквой Т и °К)

Т = t0C + 273,2 = 100° + 273,2° = 373,2°К при t= 100°С 

Измерение количества, тепла, измеряется (Кал)

Калория — это количество тепла, которое необходимо сообщить I г. чистой воды для повышения её температуры на 1°, или Ккал это количество тепла которое необходимо сообщить I кг дистилли­рованной воды для повышения её температуры на 1°.

Теплотворной способностью газового топлива называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании I м газа. Теплоту сгорания газообразного топлива измеряют в Ккал на I м3. Для удобства сравнения различных видов топлива введено понятие условного топлива, теплотворная способность которого принимается 7000 Ккал.

Величина, показывающая во сколько раз теплотворная способ­ность данного топлива больше теплотворной способности условного топлива, называется тепловым эквивалентом. Для метана тепловой эквивалент будет равен:

Э = 8558/7000 = 1,22 кг, т.е 1м3 метанаэквивалентен 1,22 кг условного топлива.

Удельный вес горючих газов

Удельным весом горючих газов принято называть вес одного ку­бического метра газа в килограммах, взятого при температуре 0° и давлении в 760 мм рт.ст. (нм3/кг).

Различные газообразные виды топлива имеют различный вес. Так, например, I нм3 коксового газа весит 0,5 кг, а I нм3 гене­раторного паровоздушного газа — 1,2 кг. Это объясняется не только тем, что различные газообразные топлива отличаются друг от друга своим составом, но и различным весом составляющих их газов. Водород является самым легким газом, азот тяжелее его в 7 раз, кислород и метан в 8 раз, окись углерода в 14 раз, углекислый газ в 22 раза, некоторые тяжелые углеводороды в 29 раз. Почти все газообразные топлива легче воздуха, I нм3 которого весит 1,29 кг. Отсюда следует, что в помещении, в которое проник горючий газ, он будет стремиться вверх, т. к. плотность будет меньше плотности воздуха.

Указанный выше удельный вес газа называют абсолютным удельным весом, в отличие от относительного удельного веса газа, который выражает собою вес I нм газа в сравнении с весом 1 нм воздуха. Чтобы определить относительный удельный вес газа, нужно его абсо­лютный удельный вес разделить на удельный вес воздуха. Так, нап­ример, относительный удельный вес Ставропольского природного газа будет равен: 0,8/1,29 = 0,62.

Для того, чтобы своевременно обнаружить утечку газа, его подвергают одоризации, т. е. придают резкий специфический запах. В качестве одоранта применяют этилмеркаптан, запах должен ощущать­ся при содержании газа в воздухе не более 1/5 нижнего предела воспламеняемости. Практически природный газ, имеющий нижний предел взрываемости, равный 5% должен ощущаться в воздухе помещений при 1% концентрации.

К сожалению, при утечке газа из подземного газопровода, одоризованный газ при прохождении через грунт фильтруется, т. е. теряет одорант и его запах в загазованном помещении может не ощу­щаться. Поэтому утечки газа из подземного газопровода весьма опасны и требует от обслуживающего персонала повышенного внимания.

Состав горючих газов

В состав любого газообразного топлива входят горючая и не­горючая части. Чем больше горючая часть, тем выше теплотворная способность топлива.

К горючим компонентам относятся:

Окись углерода (СО). Бесцветный газ, без запаха и вкуса; масса 1 Нm3 составляет 1,25 кг; теплотворная способность Q = = 2413 ккал/кг.

Пребывание в помещении, воздух которого содержит 0,5% СО в течение 5 мин. опасно для жизни. Предельно-допускаемая концентрация (ПДК) при использовании газа в быту составляет 2 мг/м3.

Водород (h3) — бесцветный, нетоксичный газ. Масса 1 Нм3 равна 0,09 кг, он в 14,5 раза легче воздуха. Теплотворная способ­ность Q = 33860 ккал/кг. Отличается высокой реакционной способ­ностью, имеет широкие пределы воспламеняемости, весьма взрыво­опасен.

Метан (СН4) — бесцветный нетоксичный газ, без запаха и вкуса. В состав входит 75% углерода и 25% водорода. 1 Нм3 весит 0,717 кг. Теплотворная способность Q = 13200 ккал/кг. Взрывоопасен, пределы взрываемости 5–15.

Азот (N2) — негорючая часть газообразного топлива, без цвета, запаха и вкуса, не реагирует с кислородом, его рассматривают как инертный газ.

Углекислый газ (С02) — бесцветный, тяжелый, малореакционный, имеет слегка кисловатый запах и вкус, масса 1 Нм3 составляет 1,98 кг. При концентрации до 10% в воздухе вызывает сильное отравление.

Кислород (02) — без запаха, цвета и вкуса, масса 1 Нм3 сос­тавляет 1,43 кг. Содержание кислорода в газе понижает его тепло­творную способность и делает газ взрывоопасным, по ГОСТу не дол­жен превышать в газе не более 1% по объему.

Сероводород (h3S) тяжелый газ с сильным неприятным запахом, 1 Нм3 составляет 1,54 кг, сильно корродирует газопроводы, при сжигании образует сернистый газ (SО2) вредный для здоровья, содержание сероводорода не должно превышать 2 г на 100 м3 газа; к вредным примесям относится синильная кислота НС, содержание которой не должно превышать 5 г на 100 м3 газа.

Влажность газа — согласно действующему ГОСТу влагонасыщаемость газа при поступлении в городские газопроводы д.6. не более макси­мального насыщения газа при температуре 20°С зимой и 35°С летом (чем выше температура газа, тем больше влаги содержится в единице объема газа).

Состав и каллорийность реального сетевого газа г. Москвы

Таблица № 1

Адрес отбора проб с газ.ст.

Углекислый газ (С02)

Кислород (02)

Водород

(h3)

Метан (СН4)

Этан (С2Н6)

Пропан (С3Н8)

каллорийность

Карачаровская

0,6

0,3

1,2

97,32

0,21

0,37

7883

Очаковская

0,6

0,2

1,2

97,60

0,25

0,15

7865

Головинская

0,6

0,3

1,3

97,64

0,09

0,07

7829

Южная

0,6

0,3

1,2

97,21

0,45

0,14

7861

Особенности физико-химических свойств жидкого (сжиженного) газа

Известно, что все вещества (тела) состоят из отдельных частиц (молекул), размещенных в определенном порядке. Чем ближе эти мо­лекулы расположены друг к другу и чем больше взаимодействия их между собой, тем ближе тело по своему состоянию к твердому. Поэтому твердым называется такое состояние вещества, когда расстояния между его молекулами ничтожны, а силы взаимодействия огромны. Характерной особенностью твердых тел является то, что они обладают собственной формой и объемом. Твердыми видами топлива встречающимися в природе, являются например: древесина, уголь, сланцы. Жидкое состояние вещества характеризуется тем, что расстояние в нем между молекулами сравнительно невелики и силы их взаимодействия малы. Особенностью жидких тел является отсутствие у них собственного объема и формы. Все жидкости приобретают форму сосуда, в который они помещены. Жидкими видами топлива являются бензин, керосин, жидкий (сжиженный) газ и др.

Газообразным (парообразным) называется такое состояние ве­щества, когда расстояния между молекулами в нем огромны, а силы их взаимодействия ничтожны. Газы, также как и жидкости не имеют собственного объема и формы. Среди большого разнообразия видов твердого, жидкого и газообразного топлива особое место занимает жидкий газ.

Жидким называется такой газ, который при нормальной темпера­туре (+20°С) и атмосферном давлении (760 мм рт.ст) находится в газообразном состоянии, обладая способностью при незначительном повышении давления превращаться в жидкость и, обратно, при сниже­нии давления — быстро испаряться. Под жидкими газами, используе­мыми в быту, следует понимать смесь пропана и бутана с небольшим содержанием этана, пентана, бутилена и некоторых других газов.

Основным сырьем для получения жидкого газа являются нефть, природные газы и каменный уголь.

При использовании жидкого газа в быту приходиться иметь дело с его жидкой и газообразной фазами. Удельный вес жидкой фазы определяется по отношению к удельному весу воды, равному единице, и колеблется в зависимости от состава газа от 0,495 до 0,570 кг/л. Удельный вес газообразной (парообразной) фазы берется по отношению к удельному весу воздуха, принимаемому равным единице, и в зависи­мости от состава газа, колеблется от 1,9 до 2,6 кг/м3, т. е. пары жидкого газа используемые в бытовых газовых приборах примерно в два раза тяжелее воздуха.

Физико-химические свойства основных: жидких у глеводородных газов

Таблица № 2

Наименование показателей

Пропан

Бутан

Этан

Этилен

Пропилен

Бутилен

Химическая формула

С3Н8

С4Н9

С2Н6

С2Н4

С3Н6

С4Н8

Удельный вес газа_при 760 мм рт.ст. и 0°С, кг/м3

1,967

2,598

1,344

1,260

1,876

2,503

Удельный объем газа при 760 мм рт.ст. и 0°С, М3/КГ

0,510

0,385

0,746

0,566

0,609

0,636

Отношение объема газа к объему жидкости

272,6

229,3

294,3

340,2

287,8

258,2

Теплотворная способность ккал ; низшая/высшая

22359

24320

29510 32010

I5370

16820

14320 15290

21070 22540

10831

11500

Пределы взрываемости смеси паров газа с воз­духом % нижний/верхний

2,1/9,5

1,5/8,5

3,0/14,0

3,0/16,0

2,2/9,7

1,7/9,0

Примечание:Зная отношение объема газа к объему жидкости (таб.2, п.4) можно определить объем испарившегося газа (м3), наполненной жидким газом емкости.

Давление и упругость паров жидкого газа

Известно, что над поверхностью различных водоемов (рек, озер, морей и т. д.) всегда имеются пары воды. Чем выше температура воздуха окружающего водоемы, тем больше паров над их поверхностью. Такое же явление наблюдается, если в какой-либо сосуд поместить керосин, бензин или жидкий газ, — пары жидкости всегда будут находиться над её поверхностью, причем их будет тем больше, чем выше температура

и чем больше поверхность (зеркало) испарения жидкости. Естественно, что если поместить жидкий газ в какой-либо сосуд и закрыть его, то пары этого газа начнут оказывать на стенки сосуда определенное давление.

Избыточное давление которое способно создать пары жидкого газа в закрытом сосуде, называется упругостью паров этого газа.

Приближенные значения упругости паров некоторых углеводородных газов в абсолютных атмосферах, в зависимости от температуры.

Таблица № 3

Температура, °С

Пропан

С3Н8

Бутан

С4Н9

Этан

С2Н6

Этилен

С2Н4

Пропилен

С3Н6

Бутилен

С4Н8

-30

1,8

0,28

9,8

17,5

2,0

0,27

-20

2,7

0,45

13,0

23,2

3,0

0,41

-10

3,7

0,68

17,0

30,0

4,1

0,64

0

4,8

0,96

23,6

40,0

5,8

0,92

10

6,4

1, О

30,0

50,7

7,6

1,4

20

8,5

2,1

38,0

64,0

10,3

2,0

30

11,0

2,9

48,0

78,0

13,3

3,16

Из таб.3 видно, что основные газы, входящие в состав жидкого газа, используемого в быту, — пропан и бутан — имеют резко отличную упругость паров даже при одинаковой температуре. Поэтому в холодное время года (зимой) используется газ, обладающий наи­большей упругостью паров, а именно газ содержащий 70–85% пропана. Применение в это время года газа с низкой упругостью паров, т. е. с повышенным содержанием бутана, может вызвать перерыв в работе газовых приборов, вследствии его плохой испаряемости.

  1. Примечание:
  2. Наличие в жидких газах этана и этилена является неже­лателен, т. к. они обладая высокой упругостью паров, приводят к излишним давлениям в баллонах и др. емкостях.
  3. Жидкий газ обладает большим коэффициентом объемного рас­ширения. Это означает, что с повышением температуры объем его в сосуде увеличивается, а следовательно емкости для транспорта и хранения заполняют не более чем на 84–90%, в противном случае при повышении температуры может произойти разрыв этих сосудов.
  4. (При хранении переполненных баллонов имели место случаи их раз­рыва, которые становились причиной крупных аварий с человеческими жертвами).
  5. Пары жидкого газа в смеси с воздухом в зоне между верхни­ми и нижними пределами взрываемости образуют гремучие взрыво­опасные смеси (табл.2).

Сжигание газов и газогорелочные устройства

Возникновение горения и его протекание возможны только при определенных условиях. Подвод к очагу горения горючего газа, его тщательное перемешивание с необходимым количеством воздуха, а также достижение определенного температурного уровня. Для нормаль­ного горения необходимо на 1 часть газа 10 частей воздуха. В ре­зультате сгорания 1 м3 метана получается I м3 углекислого газа, 2 м3 водяных паров и 7,52 м3 азота. Чем больше в продуктах сго­рания С0о, тем меньше в них окиси углерода СО, т. е. тем полнее сгорание и меньше несгоревшего водорода (Hg). (СО + Н^. -самое выгодное горение.когда стрелка на нуле. Горение газа сопро­вождается пламенем, т. е. зоной в которой протекают реакции горения, Существует два типа распространения пламени: медленное и детона­ционное. Медленное называется нормальным — нормальной скоростью распространения пламени. Величина скорости распространения пламени имеет очень важное значение для правильной организации процесса сжигания газов.

Если скорость распространения пламени газовоздушной смеси, выходящей из горелки, будет меньше скорости движения этой смеси, то произойдет отрыв пламени.

Проскок пламени происходит в том случае, если скорость распространения пламени будет больше скорости движения газовоз­душной смеси. Проскок может сопровождаться горением газа внутри самой горелки.

Детонация (взрыв) — это тип распространения пламени, при котором скорость распространения является наивысшей — несколько тыс. метров в сек. При детонации возникают наибольшие взрывные давления (20 атм и выше), приводящие к сильным разрушениям.

Способы сжигания газа

Газ можно сжигать светящимся и несветящимся пламенем, а также беспламенным горением. Способы сжигания газа зависит от способа перемешивания газа с воздухом происходит благодаря свой­ством частиц газа и воздуха проникать друг в друга. Такое явление называется диффузией, а горелки работающие по этому принципу называются диффузионными — светящимся пламенем.

Диффузионно-кинетическое горение — несветящееся пламя — инжекционные с первичным и вторичным поступлением воздуха из окружающей среда.

Кинетическое горение (пламени почти нет) — предварительное 100% смешение газа с воздухом, сгорание в окружении раскаленных огнеупоров и называется беспламенным сжиганием газа.

ingenerov.net

Топлива температура горения - Справочник химика 21

    Теплота сгорания газов не является характеристикой, по которой можно подобрать оптимальный вид топлива. Иногда бывает, что при работе иа газах с невысокой теплотой сгорания, например, па природном газе, проще и экономичнее поддерживать более высокие температуры в печах, чем при работе на газе с более высокой теплотой сгорания. Максимальная температура горения газа, как видно из формулы, зависит не только от его теплоты сгорания, но н от количества образующихся топочных газов н их теплоемкости, т. е. [c.110]     Уравнение (94) показывает, что максимальная температура горения повышается с увеличением теплоты сгорания топлива, с повышением температуры воздуха, поступаюш,его в топку, и с уменьшением коэффициента избытка воздуха и потерь в окружающую среду. Увеличение коэффициента избытка воздуха и рециркуляция газов снижают максимальную температуру горения. [c.114]

    Эффективность использования мазута можно определить по табл. IV-3, в которой приведены теплотехнические характеристики продуктов полного сгорания тяжелого мазута в зависимости от содержания в них КОг СОг+ЗОа). Применяя эту таблицу, можно оценить правильность анализа продуктов сгорания и найти коэффициенты избытка воздуха а и разбавления сухих продуктов сгорания h. Величина max в табл. IV-3 — калориметрическая (теоретическая) температура горения топлива. [c.133]

    ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА И ЕГО ТЕМПЕРАТУРА ГОРЕНИЯ  [c.127]

    Топливо Температура горения, С  [c.64]

    Газообразное топливо, сжигаемое в горелках, в зависимости от способа получения существенно отличается составом, теплотой сгорания и температурой горения. Природный газ, получае- [c.108]

    Водород широко используется в химической промышленности для синтеза аммиака, метанола, хлорида водорода, для гидрогенизации твердого и жидкого тяжелого топлива, жиров и т. д. В смеси с СО (в виде водяного газа) применяется как топливо. При горении водорода в кислороде возникает высокая температура (до 2600°С), используемая для сварки и резки тугоплавких металлов, кварца и др. Жидкий водород используют как одно из наиболее эффективных реактивных топлив. В атомной энергетике для осуществления ядерных реакций большое значение имеют изотопы водорода — тритий и дейтерий. [c.275]

    В зависимости от температуры в камере). На основе этих зависимостей можно сделать некоторые общие выводы удельный импульс возрастает с повышением температуры горения, а скорость горения пропорциональна удельному импульсу. При увеличении содержания нитроглицерина в топливе температура горения, удельный импульс и скорость горения возрастают. [c.30]

    При сжигании сернистых топлив сера превращается в ЗОг однако в продуктах сгорания обнаруживается и ЗОд. Превращение 80 а в 80з при сжигании мазутов составляет для малых топок [43] от 3,2 до 7,4%, а для больших от 0,5 до 4,0%. По литературным данным [44] в 80з превращается от 5 до 9% серы, содержащейся в топливе. При сжигании сернистых мазутов содержание ЗОз в дымовых газах (по объему) может доходить до 0,005%. Образование ЗОз зависит от содержания серы в топливе, температуры горения (нагрузка) и коэффициента избытка воздуха. Имеются указания на зависимость образования ЗОз от каталитического воздействия сульфатов и окиси железа, а также ванадия. Зависимость образования 80з от содержания серы в топливе и температуры приведена на рис. 4. 28. С ростом температуры пламени количество ЗОз вначале возрастает, а затем при температуре пламени вьппе 1750° С приближается к постоянному значению, при увеличении коэффициента избытка воздуха с 1,1 до 1,7 окисление ЗОа в ЗОд увеличивается вдвое [43]. [c.271]

    Известно, что при сжигании сернистых топлив сера сгорает в SO2, однако в продуктах сгорания обнаруживается и SO3. Превращение SO2 в SO3 нри сжигании мазутов но литературным данным составляет для мелких топок [37] от 3,2 до 7,4%, а для больших от 0,5 до 4,0%. По некоторым данным [40] в SOg превращается до 5% общей серы в топливе и при сжигании сернистых мазутов содержание SOg в дымовых газах, (по объему) может доходить до 0,СЮ5%. Образование SO3 зависит от содержания серы в топливе, температуры горения и коэффициента избытка воздуха. В ряде работ имеются указания на то, что образование SO3 зависит также от каталитического действия сульфатов, окиси железа и ванадия. Зависимость образования SO3 от содержания серы и температуры приведена на рис. 183. [c.468]

    Окислитель Отношение окислитель горючее Плотность топлива Температура горения, °С Давление в камере, ат Удельный импульс (р/ро=40),сек. [c.308]

    При сжигании обводненных мазутов возрастают аэродинамическое сопротивление и расход энергии на собственные нужды электростанции, уменьшаются теоретическая температура горения и теплоотдача в топке. Следствием всего этого ягляется снижение к.п.д. парогенератора. Каждый процент влаги сн1 жает теплоту сгорания мазута примерно на 418 кДж, из которш 3 13 кДж обусловлено снижением доли горючей части в топливе и 25 кДж - пасходом тошшва на нагрев и испарение воды. [c.109]

    Горение есть процесс окисления органической массы топлива. Как и всякая химическая реакция, горение зависит от температуры с повышением температуры горения уменьшается время, необходимое для сжигания топлива. [c.106]

    Т — температура сгорания топлива, °К-Из уравнений следует, что скорость истечения продуктов сгорания возрастает с увеличением удельного объема газов (газообразования) и температуры горения топлива и зависит от газовой постоянной Я. [c.118]

    Максимальной температурой горения ах называется температура, которую имели бы продукты сгорания, если бы все тепло, полученное при сжигании топлива, было использовано на их нагрев. Эта температура далее повышается на величину температуры, которую пмеют исходные компоненты (свыше 0° С). Следовательно, теоретически максимальная температура горения равна [c.60]

    Сложность процесса горения обусловлена тем, что химические реакции протекают в условиях быстро изменяющихся температур и концентраций реагирующих веществ, причем температура и градиент концентраций изменяются также под влиянием одновременно протекающих физических процессов тепло-и массообмена и различных газодинамических возмущений. В тепловых двигателях, работающих на жидком топливе, процесс горения осложняется одновременно протекающими физическими процессами испарения капель распыленного топлива и смешения паров топлива с воздухом. [c.112]

    Основными характеристиками при выборе вида топлива являются его теплота сгорания, жаропроизводительность—максимальная температура горения, содержание балласта и вредных примесей в топливе, удобство сжигания и расход энергии на подготовку топлива к применению. [c.108]

    Состав продуктов сгорания различных альтернативных топлив весьма разнообразен. Содержание оксидов азота находится в прямой зависимости от температуры горения топлива. В соответствии с этим максимальный выход оксидов азота получается при использовании водорода (температура горения л 2500 К), а минимальный—аммиака (1956 К). Выход оксида углерода определяется главным образом элементным составом топлива (отношением С И), в соответствии с которым альтернативные топлива по отношению к бензину характеризуются снижением содержания СО (природный газ, метанол) либо полным его отсутствием (водород, аммиак). [c.133]

    Основными свойствами топлива являются химический состав, отношение к нагреванию, теплота сгорания и температура горения. [c.36]

    Практически достижимой температурой называется температура горения топлива в реальных условиях. При определении ее значения учитываются тепловые потери в окружающую среду, длительность процесса горения, метод сжигания и другие факторы. Эта температура является основной расчетной и определяется из уравнения  [c.152]

    Рабочей температурой горения раб называется температура, определяемая осуществляемым термотехнологическим процессом при коэффициенте расхода воздуха а или введении инертных газов. Рабочая температура горения должна быть выше температуры воспламенения топлива. [c.152]

    Давайте рассмотрим процесс сгорания бензина в двигателе. Это сложный физико-химический и технологический процесс, связанный с выполнением противоречивых требований. Прежде всего, карбюрация — смешение бензина с воздухом. Если топливная смесь бедна, то есть в ней много воздуха и мало топлива, то температура горения и, следовательно, температура рабочего тела (продуктов сгорания) в двигателе снижаются. А эффективность всякой тепловой машины, в том числе и двигателя внутреннего сгорания, зависит как раз от перепада температур рабочего тела в начале и конце рабочего процесса. Это непреложное требование термодинамики. Кроме того, при работе на бедной топливной смеси снижается мощность двигателя, повышается интенсивность закоксовывания цилиндров, поршней и клапанов, снижается КПД... [c.88]

    На рис. 32 показано изменение концентрации кислорода в факеле газификации жидкого топлива по мере удаления от устья. В пламени при концентрации кислорода 2,2 м на 1 кг топлива температура достигает 3000 °С. Наряду е продуктами полного горения СОа и НаО [c.103]

    Температура горения лучших видов топлива - природного газа и мазута - составляет, как известно, свыше 2273 К (2000°С). определяется возможность использования указанных топлив в любых промышленных печах. Генераторный газ с такой же температурой горения получается в процессе газификации тяжелых нефтяных остатков смесью воздуха с техническим кислородом (95%-ной концентрации), в которой объемное содержание кислорода составляет 40%. [c.148]

    В кладке стен печи. Продукты сгорания из рабочего пространства печи засасываются в дымовой канал горелки противотоком, навстречу подаваемому на горение воздуху, подогревают его и тем самым снижают расход топлива, необходимого для достижения заданной температуры горения. [c.121]

    В работе [18] рассмотрено два способа иагрева кокса сжигание части нагреваемого кокса сжигание подаваемых извне водорода н углеводородных газов (метан, этап, пропан, бутан). В процессе обессериваиня кокса прн 1500°С, как нами ранее показано, будет происходить полное восстановление активных составляющих (Н2О, СО2) продуктов сгорания топлива по реакциям (2) и (3). На основе этих реакцп , а также их тепловых эффектов рассчитаны удельная энтальпия продуктов сгорания, удельный теоретический угар кокса от вторичных реакций, удельная теплота сгорания и калориметрическая температура горения ( нал) рассматриваемых топлив. [c.234]

    Факельный режим организации горения является типичным для прямого направленного теплообмена, поскольку по самой своей природе создание горящего факела представляет собой процесс организации растянутого горения. При таком сжигании топлива практическая температура горения всегда существенно отлича- [c.67]

    Из практики так называемого поверхностного сжигания известно, что подача горючей смеси на развитую раскаленную поверхность позволяет завершить сжигание в очень малом объеме с получением температуры, приближающейся к теоретической температуре горения данного топлива. Такай метод сжигания топлива неприменим в обжиговых печах, температурный режим которых. не может выходить за известные пределы, связанные с технологией обжига. Образование зоны горения с очень высокой температурой приводит к оплавлению материала, образованию настылей и других недопустимых последствий. [c.120]

    Концентрация перекиси водорода, Горючее Отношение окислителя к горючему Плотность топлива Температура горения. ° С Скорость истечения, м1сек Удельны импульс, сек [c.299]

    Теплоотдача н камере радиации в большой степепи зависит от температуры поглощающей среды. Наиболее высоких телшератур поглощающая среда может достигать в неэкранировапной топке, т. е. в том случае, когда все тепло, выделенное топливом, идет только на нагрев продуктов горепия (максимальная температура горения). В экранированных топках температура поглощающей среды всегда ниже этой предельной температуры н достигает некоторого равновесного значения, находящегося в интервале между максимальной температурой горения и температурой газов на выходе из топки. Эта равновесная температура, названная средней эффективной температурой среды, тем ниже, чем больше степень экранирования топки и чем ниже коэффициент избытка воздуха. [c.117]

    Температура горения топлива, т. е. начальная температура продуктов сгорания, определяется теплотворной способностью топлива. Темпераутра продуктов сгорания, охлажденных в результате теплоизлучения в камере сгорания, предварительно задается. Имея значения обоих температур, получают среднюю температуру топочного пространства. По этой температуре при известном значении произведения рз с помощью диаграмм (фиг. 64 и 71) находят значения степени черноты углекислоты и водяного пара есо и енгО-На основании полученных таким образом величин с помощью формулы (166), приняв Ра= 1, вычисляют тепловую нагрузку радиационной поверхности нагрева дз (ккал1м час.). [c.269]

    Температура горения топлива является одной из главных теплотехнических характеристик. Различают следующие температуры горения топлива калориметрическую (жаропропзводительность), теоретическую, практически достижимую и рабочую. [c.151]

    Реактор, изображенный на рис. У-24, состоит из стального цилиндрического корпуса, облицованного огнеупорным материалом и разделенного на несколько секций. Каждая секция имеет отверстия, через которые проходят газы, и сливные щели, через которые движется известняк. Топливо вводится внутрь во вторую секцию снизу и сжигается. Температура горения в реакторе, равная 870— 950° С, достаточна для кальцинирования известняка. Продукт реакции охлаждается до температуры 340° С и удаляется с помощью винтового хранспортера. Раздробленный известняк поднимают элеватором и вводят в реактор сверху. Мелкие частицы известняка, уносимые газом, отделяются в циклоне. [c.212]

    Жаропроизводителъностью топлива называется максимальная температура горения (Тмакс.) развиваемая при полном сгорании топлива без избытка воздуха в условиях, когда вся выделяющаяся теплота расходуется на нагрев продуктов сгорания. При подсчете жаропроизводительности начальная температура топлива и воздуха принимается равной нулю. Жаропроизводительность топлива пропорциональна его теплоте сго- [c.112]

    При использовании спиртовых топлив снижается содержание контролируемых вредных компонентов отработавших газов автомобиля. Благодаря низким температурам горения спиртов на единицу расходуемой энергии и топлива выделяется значительно меньше, чем у бензина оксидов азота. Одновременно вследствие улучшения полноты сгорания спиртовых смесей выбросы СО и [СН] также уменьшаются. Выбросы канцерогенных ароматических углеводородов также на порядок ниже, чем при работе двигателя на бензине. Сравнительные данные по вредным выбросам при работе автомобиля Mer edes Benz на бензине и метаноле (числитель — по европейскому ездовому циклу, знаменатель — по циклу VS-2 г/цикл) [150]  [c.151]

    Чтобы предотвратить спекание и закупоривание печи, особенно в реакционной зоне, их оборудуют цепной завесой. Массивные стальные цепи ударяют по вращающимся-стенкам печи и сбивают с огнеупоров прилипшие полурасплавленные куски обжигаемого материала. Для достижения максимальных температуры горения топлива и термического к. п. д. раскаленный конечный продукт (клинкер) весьма часто охлаждают воздухом, который подается на горение. Отходящие горячие печные газы могут быть использованы для предварительного подогрева исходных сырых материалов. [c.294]

chem21.info


Смотрите также