Regulacija procesa izgaranja (Osnovni principi izgaranja)

Za optimalno izgaranje potrebno je koristiti više zraka od teorijskog proračuna kemijske reakcije (stehiometrijski zrak).

To je zbog potrebe da se oksidira svo dostupno gorivo.

Razlika između stvarne količine zraka i stehiometrijske količine zraka naziva se višak zraka. U pravilu se višak zraka kreće od 5% do 50% ovisno o vrsti goriva i plameniku.

Općenito, što je teže oksidirati gorivo, potreban je veći višak zraka.

Višak zraka ne smije biti pretjeran. Preveliki dovod zraka za izgaranje snižava temperaturu dimnih plinova i povećava gubitak topline izvora topline. Osim toga, na određenoj granici viška zraka, baklja se previše hladi i počinju se stvarati CO i čađa. Suprotno tome, premalo zraka uzrokuje nepotpuno izgaranje i iste gore navedene probleme. Stoga, da bi se osiguralo potpuno izgaranje goriva i visoka učinkovitost izgaranja, količina viška zraka mora biti vrlo precizno regulirana.

Potpunost i učinkovitost izgaranja provjerava se mjerenjem koncentracije ugljičnog monoksida CO u dimnim plinovima. Ako nema ugljičnog monoksida, tada je došlo do potpunog izgaranja.

Neizravno, razina viška zraka može se izračunati mjerenjem koncentracije slobodnog kisika O 2 i/ili ugljičnog dioksida CO 2 u dimnim plinovima.

Količina zraka bit će oko 5 puta veća od izmjerene količine ugljika u volumnim postocima.

Što se tiče CO 2 , njegova količina u dimnim plinovima ovisi samo o količini ugljika u gorivu, a ne o količini viška zraka. Njegov apsolutni iznos bit će konstantan, a postotak volumena će se mijenjati ovisno o količini viška zraka u dimnim plinovima. U nedostatku viška zraka količina CO 2 će biti maksimalna, s povećanjem količine viška zraka smanjuje se volumni postotak CO 2 u dimnim plinovima. Manji višak zraka odgovara više CO 2 i obrnuto, pa je izgaranje učinkovitije kada je CO 2 blizu svoje maksimalne vrijednosti.

Sastav dimnih plinova može se prikazati na jednostavnom grafikonu pomoću "trokuta izgaranja" ili Ostwaldovog trokuta, koji se ucrtava za svaku vrstu goriva.

Pomoću ovog grafikona, znajući postotak CO 2 i O 2 , možemo odrediti sadržaj CO i količinu viška zraka.

Kao primjer, na sl. 10 prikazuje trokut izgaranja metana.

Slika 10. Trokut izgaranja za metan

X-os pokazuje postotak O 2 , Y-os pokazuje postotak CO 2 . hipotenuza ide od točke A, koja odgovara maksimalnom sadržaju CO 2 (ovisno o gorivu) pri nultom sadržaju O 2, do točke B, koja odgovara nultom sadržaju CO 2 i maksimalnom sadržaju O 2 (21%). Točka A odgovara uvjetima stehiometrijskog izgaranja, točka B odgovara odsutnosti izgaranja. Hipotenuza je skup točaka koje odgovaraju idealnom izgaranju bez CO.

Ravne linije paralelne s hipotenuzom odgovaraju različitim postocima CO.

Pretpostavimo da naš sustav radi na metan i analiza dimnih plinova pokazuje da je sadržaj CO 2 10%, a sadržaj O 2 3%. Iz trokuta za plin metan nalazimo da je sadržaj CO 0, a sadržaj viška zraka 15%.

Tablica 5 prikazuje maksimalni sadržaj CO 2 za različiti tipovi goriva i vrijednosti koja odgovara optimalnom izgaranju. Ova vrijednost je preporučena i izračunata na temelju iskustva. Treba napomenuti da kada se maksimalna vrijednost uzima iz središnjeg stupca, potrebno je izmjeriti emisije, slijedeći postupak opisan u poglavlju 4.3.

Kao što znate, prijenos topline iz dimnih plinova na zidove dimnjaka nastaje zbog trenja, koje se javlja tijekom kretanja istih plinova. Pod utjecajem potiska, brzina plina se smanjuje, a oslobođena energija (to jest toplina) prelazi na stijenke. Ispada da proces prijenosa tijela izravno ovisi o brzini kretanja plina kroz kanale izvora. Što onda određuje brzinu plinova?

Ovdje nema ništa komplicirano - površina poprečnog presjeka dimnih kanala utječe na brzinu kretanja dimnih plinova. S manjim presjekom brzina se povećava, dok s većom površinom, naprotiv, brzina se smanjuje, a dimni plinovi predaju više energije (topline), a pritom gube temperaturu. Osim presjeka, mjesto dimnog kanala također utječe na učinkovitost prijenosa topline. Na primjer, u vodoravnom dimu. toplina kanala se "upija" mnogo učinkovitije, brže. To je zbog činjenice da su vrući dimni plinovi lakši i uvijek viši, učinkovito prenoseći toplinu na gornje stijenke dima. kanal.

Pogledajmo vrste sustava za cirkulaciju dima, njihove značajke, razlike i pokazatelje učinka:

Vrste dima

Dimni krugovi su sustav posebnih kanala unutar peći (kamin), koji povezuju ložište s dimom. cijev. Njihova glavna svrha je uklanjanje plinova iz peći peći i prijenos topline na samu peć. Da bi to učinili, njihova unutarnja površina je glatka i ravna, što smanjuje otpor kretanju plinova. Dimni kanali mogu biti dugi - kod peći, kratki - kod kamina, kao i: okomiti, horizontalni i mješoviti (podizanje / spuštanje).

Sustavi za cirkulaciju dima prema svojim konstrukcijskim značajkama dijele se na:

• kanal (podvrsta: veliki i niski promet)
• bez kanala (podvrsta: sa sustavom komora odvojenih pregradama),
• mješoviti.

Svi oni imaju svoje razlike, i, naravno, svoje prednosti i nedostatke. Najnegativniji su sustavi s više zavoja s horizontalnim i vertikalni raspored dimnih kanala, općenito nije preporučljivo koristiti ih u pećima! Ali najprihvatljiviji i ekonomičniji sustav cirkulacije dima smatra se mješovitim sustavom s horizontalom. kanala i okomitih kupola neposredno iznad njih. Drugi sustavi također se naširoko koriste u izgradnji peći, ali ovdje morate znati nijanse njihovog dizajna. O čemu ćemo dalje "razgovarati", razmatrajući svaki sustav zasebno:

Jednokružni dimovodni sustavi

Konstrukcija ovog sustava podrazumijeva izlazak dimnih plinova iz ložišta u uzlazni kanal, zatim njihov prijelaz u nizvodni kanal, iz nizvodnog u uzvodni kanal, a odatle u dimnjak. Ovaj sustav osigurava peći s vrlo malom površinom za upijanje topline, s koje plinovi odaju mnogo manje topline peći i njezina učinkovitost opada. Osim toga, zbog vrlo visoke temperature u prvom kanalu dolazi do neravnomjernog zagrijavanja mase peći i pucanja njezinog zida, odnosno razaranja. A ispušni plinovi dosežu i preko 200 stupnjeva.

Jednookretni sustav cirkulacije dima s tri dovodna cijevi

Kod ovog sustava dim iz ložišta prolazi u 1. uzlazni kanal, zatim se spušta duž tri silazna kanala, prelazi u podizni kanal i tek onda izlazi u dimnjak. Njegov glavni nedostatak je pregrijavanje 1. uzlaznog kanala i kršenje pravila ujednačenosti svih površina poprečnog presjeka kanala. Činjenica je da donji kanali (ima ih samo 3) ukupno formiraju takvu površinu poprečnog presjeka, koja je već tri puta veća od S sekcije u liftu. kanala i subvertikasa, što dovodi do smanjenja vuče u žarištu. A ovo je značajan nedostatak.

Osim navedenih nedostataka u radu sustava s tri pada. kanala, može se izdvojiti još jedan - ovo je vrlo loše taljenje peći nakon dugog prekida.

Sustavi bez kanala

Ovdje dimni plinovi započinju svoj put iz ložišta kroz hailo (otvor za izlazak dimnih plinova u dimne krugove), potom prolaze u napu, pa gore - do samog preklapanja ložišta hlade se , prenesite toplinu peći, spustite se i izađite u dimovodnu cijev u donji dio pećnice. Čini se da je sve jasno i jednostavno, ali takav sustav bez kanala još uvijek ima nedostatak: to je vrlo jako zagrijavanje gornjeg dijela peći (krova), prekomjerne naslage čađe i čađe na zidovima nape, kao i kao visoke temperature dimnih plinova.

Sustavi za cirkulaciju dima bez kanala s 2 haube

Shema rada takvog sustava je sljedeća: prvo dimni plinovi iz ložišta ulaze u prvu napu, zatim se dižu do stropa, spuštaju se, a zatim prelaze u drugu napu. Ovdje se opet dižu do stropa, smanjuju i spuštaju kroz kanal u dimnjak. Sve je to mnogo učinkovitije od sustava s jednim zvonom bez kanala. S dvije nape se mnogo više topline prenosi na stijenke, a i temperatura ispušnih plinova se znatno osjetnije smanjuje. Međutim, pregrijavanje gornjeg područja peći i naslage čađe se ne mijenjaju, odnosno ne smanjuju!

Sustavi napa bez kanala - s podupiračima s unutarnje strane. površine pećnice

U ovom sustavu nape put dima je sljedeći: od ložišta, prijelaz u napu, uspon do stropa i prijenos dijela topline na sam strop, bočne stijenke ložišta i podupirače. . Ima i određeni minus - to je prekomjerno taloženje čađe (i na stijenkama ložišta i na podupiračima), zbog čega se ta čađa može zapaliti i uništiti ložište.

Višeokretni sustavi za cirkulaciju dima s vodoravnim dimnim kanalima

Ovdje dim iz ložišta ulazi u horizontalne kanale, prolazi kroz njih i daje puno topline unutarnjoj površini peći. Nakon toga ide u dimovodnu cijev. Istodobno se dimni plinovi prehlade, sila potiska se smanjuje i peć počinje dimiti. Kao rezultat toga, taloži se čađa, čađa, dolazi do kondenzacije .... i, moglo bi se reći, počinju nevolje. Stoga, prije korištenja ovog sustava, sve izvažite dva puta.

Višeokretni sustavi s vertikalnim dimom. kanala

Razlikuju se po tome što dimni plinovi iz ložišta odmah ulaze u vertikalno podizanje i spuštanje dimni kanali, također daju toplinu unutarnjim površinama ognjišta, a zatim idu u dimnjak. U isto vrijeme, nedostaci takvog sustava slični su prethodnom, plus još jedan. Prvi uzlazni kanal (podizanje) se pregrijava, od čega se vanjske površine ognjišta neravnomjerno zagrijavaju i počinje pucanje njegove opeke.

Sustavi mješovite cirkulacije dima s horizontalnim i vertikalnim dimnim kanalima

Razlikuju se po tome što dimni plinovi prolaze prvo u horizontalne kanale, potom u vertikalno dizanje, u spuštanje, pa tek onda u dimnjak. Nedostatak ovog procesa je sljedeći: zbog jakog prehlađenja plinova potisak se smanjuje, slabi, što dovodi do prekomjernog taloženja čađe na stijenkama kanala, pojave kondenzata i, naravno, do kvara peći i do njenog uništenja.

Mješoviti dimovodni sustav sa slobodnim i prisilnim kretanjem plinova

Princip rada ovog sustava je sljedeći: kada se tijekom izgaranja stvara propuh, on potiskuje dimne plinove u vodoravne i okomite kanale. Ovi plinovi odaju toplinu unutarnjim stijenkama peći i odlaze u dimnjak. U tom se slučaju dio plinova diže u zatvorene okomite kanale (kape), koji se nalaze iznad vodoravnice. kanala. U njima se dimni plinovi hlade, postaju teži i opet idu vodoravno. kanala. Ovo se kretanje događa u svakoj kapici. Rezultat je dim. plinovi predaju svu svoju toplinu do maksimuma, pozitivno utječu na učinkovitost peći i povećavaju je do 89%!!!

Ali postoji jedno "ali"! U ovom sustavu, osjetljivost na toplinu je vrlo razvijena, jer se plinovi vrlo brzo hlade, čak i supercool, slabeći propuh i ometajući rad peći. Zapravo, takva peć ne bi mogla raditi, ali u njemu postoji poseban uređaj koji regulira ovaj negativni proces. To su otvori za ubrizgavanje (usisavanje) ili sustav za autoregulaciju potiska i temperature ispušnih plinova. Da biste to učinili, prilikom postavljanja ognjišta iz ložišta i vodoravnih kanala izrađuju se rupe s presjekom od 15-20 cm2. Kada potisak počne padati i temperatura plinova se smanjuje, u horizont. kanala, stvara se podtlak i kroz te se otvore “usisavaju” vrući plinovi iz donjih dimnih kanala i iz ložišta. Rezultat je povećanje temperature i normalizacija potiska. Kada su propuh, tlak i temperatura dima normalni, on ne ulazi u usisni kanal - to zahtijeva vakuum, smanjenje propuha i temperature.

Iskusni pećari smanjuju / povećavaju duljinu horizontale. kanalima, presjekom i brojem injekcijskih kanala regulira se učinkovitost peći čime se postižu najbolji rezultati u njenoj kvaliteti, učinkovitosti i povećava učinkovitost do 89%!!!

S takvim sustavom cirkulacije dima praktički nema nedostataka. Savršeno se zagrijavaju - od poda do samog vrha, i to ravnomjerno! Nema naglih promjena temperature u prostoriji. Ako je kuća topla, a vani je -10 mraz, onda se peć može zagrijati za 30-48 sati !!! Ako je ulica do -20, onda ćete morati grijati češće, redovito! Mana su mu upravo obična ložišta. Povremeno izgaranje u sustavima miješanog dima dovodi do značajnog nakupljanja čađe.

Kako optimizirati peć s višeokretnim dimovodnim sustavom?

1). U svakom vodoravno napravite usisni kanal. kanal - s presjekom od 15-20 cm2.

2). Svakih 0,7 m duljine kanala postavite usisne kanale.

Kao rezultat toga, vaša će peć postati puno učinkovitija: brže će se topiti, održavati stabilnu temperaturu izlaznih dimnih plinova i nakupljati manje čađe.

Teoretski, potrebna količina zraka za izgaranje generatorskih, visokopećnih i koksnih plinova i njihovih smjesa određena je formulom:

V 0 4,762 / 100 * ((% CO 2 +% H 2) / 2 + 2 ⋅ % CH 4 + 3 ⋅ % C 2 H 4 + 1,5 ⋅ % H 2 S -% O 2), nm 3 / nm 3 , gdje je % po volumenu.

Teoretski potrebna količina zraka za izgaranje prirodni gas:

V 0 4,762/100* (2 ⋅ % CH 4 + 3,5 ⋅ % C 2 H 6 + 5 ⋅ % C 3 H 8 + 6,5 ⋅ % C 4 H 10 + 8 ⋅ % C 5 H 12), nm 3 / nm 3, gdje je % volumena.

Teoretski potrebna količina zraka za izgaranje krutih i tekućih goriva:

V 0 \u003d 0,0889 ⋅% C P + 0,265 ⋅% H P - 0,0333 ⋅ (% O P -% S P), nm 3 / kg, gdje je % po težini.

Stvarna količina zraka za izgaranje

Potrebna potpunost izgaranja pri izgaranju goriva s teoretski potrebnom količinom zraka, tj. pri V 0 (α = 1), može se postići samo ako je gorivo potpuno pomiješano sa zrakom za izgaranje i predstavlja gotovu vruću (stehiometrijsku) smjesu u plinovitom obliku. To se postiže, na primjer, pri izgaranju plinovitih goriva pomoću plamenika bez plamena i pri izgaranju tekućih goriva s njihovom prethodnom rasplinjavanjem pomoću posebnih plamenika.

Stvarna količina zraka za izgaranje goriva uvijek je veća od teoretski potrebne, jer je u praktičnim uvjetima gotovo uvijek potreban nešto viška zraka za potpuno izgaranje. Stvarna količina zraka određena je formulom:

V α \u003d αV 0, nm 3 / kg ili nm 3 / nm 3 goriva,

gdje je α koeficijent viška zraka.

Kod metode izgaranja u baklji, kada se gorivo miješa sa zrakom tijekom procesa izgaranja, za plin, loživo ulje i gorivo u prahu, koeficijent viška zraka α = 1,05–1,25. Kod izgaranja plina, prethodno potpuno pomiješanog sa zrakom, te kod izgaranja loživog ulja s prethodnom rasplinjavanjem i intenzivnim miješanjem loživog plina sa zrakom, α = 1,00–1,05. Slojevitom metodom izgaranja ugljena, antracita i treseta u mehaničkim pećima s kontinuiranom opskrbom gorivom i uklanjanjem pepela - α = 1,3–1,4. S ručnim održavanjem peći: pri izgaranju antracita α = 1,4, pri izgaranju ugljena α = 1,5–1,6, pri izgaranju smeđeg ugljena α = 1,6–1,8. Za poluplinske peći α = 1,1–1,2.

Atmosferski zrak sadrži određenu količinu vlage - d g/kg suhog zraka. Stoga će volumen vlažnog atmosferskog zraka potrebnog za izgaranje biti veći od onog izračunatog prema gornjim formulama:

V B o \u003d (1 + 0,0016d) ⋅ V o, nm 3 / kg ili nm 3 / nm 3,

V B α \u003d (1 + 0,0016d) ⋅ V α, nm 3 / kg ili nm 3 / nm 3.

Ovdje je 0,0016 \u003d 1,293 / (0,804 * 1000) faktor pretvorbe jedinica težine vlage u zraku, izražen u g / kg suhog zraka, u jedinice volumena - nm 3 vodene pare sadržane u 1 nm 3 suhog zraka.

Količina i sastav produkata izgaranja

Za plinove generatora, visoke peći, koksne peći i njihove smjese, količina pojedinačnih proizvoda potpunog izgaranja tijekom izgaranja s koeficijentom viška zraka jednakim α:

Količina ugljičnog dioksida

V CO2 \u003d 0,01 (% CO 2 + % CO + % CH 4 + 2 ⋅% C 2 H 4), nm 3 / nm 3

Količina sumpornog dioksida

V SO2 \u003d 0,01 ⋅% H 2 S nm 3 / nm 3;

Količina vodene pare

V H2O \u003d 0,01 (% H 2 + 2 ⋅ % CH 4 + 2 ⋅ % C 2 H 4 +% H 2 S +% H 2 O + 0,16d ⋅ V α), nm 3 / nm 3,

gdje je 0,16d V Bá nm 3 /nm 3 količina vodene pare koju unosi vlažan atmosferski zrak pri sadržaju vlage d g / kg suhog zraka;

Količina dušika koja prolazi iz plina i uvodi se sa zrakom

Količina slobodnog kisika unesena viškom zraka

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) ⋅ V O, nm 3 / nm 3.

Ukupna količina produkata izgaranja plinova generatora, visoke peći, koksnih peći i njihovih smjesa jednaka je zbroju njihovih pojedinačnih komponenti:

V dg \u003d 0,01 (% CO 2 + % CO + % H 2 + 3 ⋅ % CH 4 + 4 ⋅ % C 2 H 4 + 2 ⋅ % H 2 S + % H 2 O + % N 2) + + V O (α + 0,0016 dα - 0,21), nm 3 / nm 3.

Za prirodni plin količina pojedinačnih produkata potpunog izgaranja određena je formulama:

V CO2 \u003d 0,01 (% CO 2 +% CH 4 + 2 ⋅ % C 2 H 6 + 3 ⋅ % C 3 H 8 + 4 ⋅ % C 4 H 10 + 5 ⋅ % C 5 H 12) nm 3 / nm 3;

V H2O \u003d 0,01 (2 ⋅ % CH 4 + 3 ⋅ % C 2 H 6 + 4 ⋅ % C 3 H 8 + 5 ⋅ % C 4 H 10 + 6 ⋅ % C 5 H 12 + % H 2 O + 0,0016 d V α) nm3/nm3;

V N2 \u003d 0,01 ⋅% N 2 + 0,79 V α, nm 3 / nm 3;

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) V O, nm 3 / nm 3.

Ukupna količina produkata izgaranja prirodnog plina:

V dg \u003d 0,01 (% CO 2 + 3 ⋅ % CH 4 + 5 ⋅ % C 2 H 6 +7 ⋅ % C 3 H 8 + 9 ⋅ % C 4 ⋅ H 10 + 11 ⋅ % C 5 H 12 + % H 2 O + +% N 2) + V O (α + 0,0016dα - 0,21), nm 3 / nm 3.

Za kruta i tekuća goriva, broj pojedinačnih proizvoda potpunog izgaranja:

V CO2 \u003d 0,01855% C P, nm 3 / kg (u daljnjem tekstu, % je postotak elemenata u radnom plinu po masi);

V SO2 \u003d 0,007% S P nm 3 / kg.

Za kruta i tekuća goriva

V H2O CHEM \u003d 0,112 ⋅% H P, nm 3 / kg,

gdje je V H2O CHEM – vodena para nastala pri izgaranju vodika.

V H2O MEX \u003d 0,0124% W P, nm 3 / kg,

gdje je V H2O MEX - vodena para nastala pri isparavanju vlage u radnom gorivu.

Ako se para dovodi za raspršivanje tekućeg goriva u količini od W PAR kg/kg goriva, tada se volumenu vodene pare mora dodati količina od 1,24 W PAR nm 3 /kg goriva. Vlaga unesena atmosferskim zrakom pri sadržaju vlage d g / kg suhog zraka iznosi 0,0016 d V á nm 3 / kg goriva. Dakle, ukupna količina vodene pare:

V H2O \u003d 0,112 ⋅ % H P + 0,0124 (% W P + 100 ⋅ % W PAR) + 0,0016d V á, nm 3 / kg.

V N2 \u003d 0,79 ⋅ V α + 0,008 ⋅% N P, nm 3 / kg

V O2 \u003d 0,21 (α - 1) V O, nm 3 / kg.

Opća formula za određivanje produkata izgaranja krutih i tekućih goriva:

Vdg \u003d 0,01 + V O (α + + 0,0016 dα - 0,21) nm 3 / kg.

Volumen dimnih plinova pri izgaranju goriva s teorijski potrebnom količinom zraka (V O nm 3 /kg, V O nm 3 / nm 3) određen je gornjim proračunskim formulama s koeficijentom viška zraka jednakim 1,0, dok će kisik biti odsutan u produktima izgaranja.

PLIN, ložište i dimovodni plin. 1) Dimni plinovi su produkti izgaranja goriva u ložištu. Razlikovati potpuno i nepotpuno izgaranje goriva. U potpunom izgaranju odvijaju se sljedeće reakcije:

Mora se imati na umu da SO 2 - sumporni dioksid - zapravo nije proizvod potpunog izgaranja sumpora; potonje je također moguće prema jednadžbi:

Stoga, kada se govori o potpunom i nepotpunom izgaranju goriva, misli se samo na ugljično i vodikovo gorivo. Ovdje također nisu zabilježene reakcije koje se ponekad odvijaju tijekom vrlo nepotpunog izgaranja, kada proizvodi izgaranja, osim ugljikovog monoksida CO, sadrže ugljikovodike C m H n, vodik H 2, ugljik C, sumporovodik H 2 S, budući da takvo izgaranje goriva ne bi trebalo imati mjesta u praksi. Dakle, izgaranje se praktički može smatrati dovršenim ako produkti izgaranja ne sadrže druge plinove, osim ugljičnog dioksida CO 2, sumporovog dioksida SO 2, kisika O 2, dušika N 2 i vodene pare H 2 O. Ako, osim ovih, plinovi, sadrži ugljični monoksid CO, tada se izgaranje smatra nepotpunim. Prisutnost dima i ugljikovodika u produktima izgaranja daje razloge govoriti o nereguliranoj peći.

Vrlo velika uloga Avogadrov zakon igra ulogu u izračunima (vidi Atomsku teoriju): jednaki volumeni plinova, jednostavnih i složenih, pri istim temperaturama i pritiscima, sadrže isti broj molekula, ili, što je isto: molekule svih plinova pri jednakim tlakovi i temperature zauzimaju jednake volumene. Koristeći ovaj zakon i poznavajući kemijski sastav goriva, lako je izračunati količinu K 0 kg kisika teoretski potrebnu za potpuno izgaranje 1 kg goriva određenog sastava, prema sljedećoj formuli:

gdje C, H, S i O izražavaju sadržaj ugljika, vodika, sumpora i kisika u % težine radnog goriva. Količina G 0 kg suhog zraka, teoretski potrebna za oksidaciju 1 kg goriva, određena je formulom:

Svedena na 0° i 760 mmHg, ova se količina može izraziti u m 3 sljedećom formulom:

D. I. Mendeljejev predložio je vrlo jednostavne i praktične odnose koji daju rezultat s dovoljnom točnošću za približne izračune:

gdje je Q rob. - najmanji toplinski učinak od 1 kg radnog goriva. U praksi je potrošnja zraka tijekom izgaranja goriva veća od teoretski potrebne. Omjer količine zraka koji stvarno ulazi u peć i teoretski potrebne količine zraka naziva se koeficijent viška i označava se slovom α. Vrijednost ovog koeficijenta u ložištu α m ovisi o dizajnu ložišta, dimenzijama ložišnog prostora, položaju ogrjevne površine u odnosu na ložište, prirodi goriva, pažljivosti rada ložišta. , itd. 2 i više - ručna ložišta za plamensko gorivo bez dovoda sekundarnog zraka. Sastav i količina dimnih plinova ovisi o vrijednosti koeficijenta viška zraka u ložištu. Pri točnom proračunu sastava i količine dimnih plinova treba uzeti u obzir i vlagu unesenu sa zrakom zbog njegove vlažnosti, te vodenu paru koju troši vjetar. Prvi se uzima u obzir uvođenjem koeficijenta, koji je omjer težine vodene pare sadržane u zraku prema težini suhog zraka, a može se. naziva se koeficijent vlažnosti. Drugi se uzima u obzir vrijednošću W f. , što je jednako količini pare u kg koja ulazi u peć, u odnosu na 1 kg izgorjelog goriva. Koristeći ove oznake, sastav i količina dimnih plinova tijekom potpunog izgaranja mogu se odrediti iz donje tablice.

Obično je uobičajeno uzeti u obzir H 2 O vodenu paru odvojeno od suhih plinova CO 2, SO 2, O 2, N 2 i CO, a sastav potonjeg se izračunava (ili određuje eksperimentalno) u% volumena suhog plinovi.

Pri proračunu novih instalacija željeni sastav produkata izgaranja CO 2, SO 2, CO, O 2 i N 2, a ove vrijednosti se uzimaju u obzir: sastav goriva (C, O, H, S), višak zraka koeficijent α i gubitak od kemijskog nepotpunog izgaranja Q3. Posljednje dvije vrijednosti postavljaju se na temelju podataka o ispitivanju sličnih instalacija ili se uzimaju procjenom. Najveći gubici od kemijske nepotpunosti izgaranja postižu se u ručnim pećima za ogrjevno gorivo, kada Q 3 dostigne vrijednost od 0,05Q pa. Nema gubitaka od kemijskog nepotpunog izgaranja (Q 3 = 0) u dobro funkcionirajućim ručnim pećima na antracit, ulje i praškasto gorivo, kao iu pravilno projektiranim mehaničkim i rudničkim pećima. U eksperimentalnom proučavanju postojećih peći pribjegava se plinskoj analizi, a najčešće se koristi Orsa uređajem (vidi Analiza plinova), koji daje sastav plinova u % volumena suhih plinova. Prvo očitanje na uređaju Orsa daje zbroj CO 2 + SO 2, budući da otopina kaustične kalijeve soli KOH, namijenjena apsorpciji ugljičnog dioksida, istovremeno apsorbira i sumporov dioksid SO 2. Drugo očitanje, nakon ispiranja plina u drugom sifonu, gdje se nalazi reagens za apsorpciju kisika, daje zbroj CO 2 +SO 2 +O 2 . Njihova razlika daje sadržaj kisika O 2 u % volumena suhih plinova. Sve ostale veličine nalaze se zajedničkim rješavanjem gornjih jednadžbi. U ovom slučaju treba imati na umu da jednadžba (10) daje vrijednost Z, koja se može. naziva se karakteristika nepotpunog izgaranja. Ova formula uključuje koeficijent β određen formulom (8). Budući da koeficijent β ovisi samo o kemijski sastav goriva, a potonji se u procesu izgaranja goriva cijelo vrijeme mijenja zbog postupnog koksiranja goriva i njegovog neistovremenog izgaranja sastavni dijelovi, tada vrijednost Z može dati ispravnu sliku procesa koji se odvija u peći samo pod uvjetom da su vrijednosti (CO 2 + SO 2) i (CO 2 + SO 2 + O 2) rezultat analiza kontinuirano uzimanih prosječnih uzoraka u određenom dovoljno dugom vremenskom razdoblju. Nipošto se ne može suditi o nepotpunosti izgaranja prema pojedinačnim pojedinačnim uzorcima uzetim u proizvoljnom trenutku. Poznavajući sastav produkata izgaranja i elementarnu analizu goriva, moguće je odrediti volumen produkata izgaranja koji se konvencionalno odnosi na 0° i 760 mmHg pomoću sljedećih formula. Označavajući sa V n.o. ukupni volumen produkata izgaranja 1 kg goriva, V c.g. - volumen suhih plinova, a V c.n. - volumen vodene pare, imat ćemo:

produkti izgaranja u proizvoljnom dijelu plinskog kanala, ali takvo rašireno tumačenje je netočno. Na temelju Boyle-Marriott-Gay-Lussacovog zakona, volumen produkata izgaranja pri temperaturi t i barometarskom tlaku P b. nalazi se formulom:

Označimo li sa G n.c. težina produkata izgaranja, G c.g. - težina suhih plinova, C w.p. je težina vodene pare, tada ćemo imati sljedeće odnose:

2) Dimni plinovi. Na putu od ložišta do dimnjaka, dimnim plinovima se dodaje zrak koji se usisava kroz nepropusnosti na oblogama plinovoda. Dakle, plinovi na ulazu u dimnjak (zvani dimni plinovi) imaju drugačiji sastav od sastava dimnih plinova, jer su mješavina produkata izgaranja goriva u ložištu i zraka usisanog u dimne kanale na putu iz peći do ulaza u dimnjak.

Količina usisavanja zraka u praksi je vrlo različita i ovisi o dizajnu zida, njegovoj gustoći i veličini, o veličini razrijeđenosti u plinskim kanalima i mnogim drugim razlozima, varirajući uz dobru brigu od 0,1 do 0,7 teoretski potrebnih. Ako koeficijent viška zraka u ložištu označimo kroz α m. , a koeficijent viška zraka plinova koji izlaze iz dimnjaka, kroz α u. , To

Određivanje sastava i količine dimnih plinova provodi se prema istim formulama kao i za određivanje dimnih plinova; razlika je samo u brojčanoj vrijednosti koeficijenta viška zraka α, o čemu naravno ovisi i % sastav plinova. U praksi se vrlo često pod pojmom "dimni plinovi" općenito podrazumijevaju produkti izgaranja u proizvoljnom dijelu plinskog kanala, ali takvo rašireno tumačenje je netočno.

Pozitivne osobine:

veći od prijenosa topline zraka na površine za izmjenu topline (zbog veće emisivnosti čestica produkata izgaranja).

Negativne osobine:

Posljedice:

Korištenje dimnih plinova kao nositelja topline moguće je samo ako se međuizmjenjivači topline koriste za zagrijavanje nosača topline koji se isporučuje izravno potrošaču;

· osigurano je iskorištavanje (ušteda i korištenje) topline ispušnih dimnih plinova;

U prisutnosti tvari s visokom korozivnom aktivnošću (na primjer, spojevi sumpora), trajnost toplinskih cijevi i uređaja za izmjenu topline naglo se smanjuje;

· Kada se dimni plinovi ohlade ispod točke rosišta, može doći do kondenzacije i, kao rezultat toga, vlaženja konstrukcija i stvaranja leda zimi.

Klasifikacija peći za grijanje:

Po toplinskom kapacitetu:

· Ne zahtijeva toplinu

Imam malu toplinsku inerciju. Oni zagrijavaju sobu samo u procesu izgaranja goriva. Dizajniran za kratkotrajno grijanje. Ove pećnice uključuju:

1) metal (od čelika ili lijevanog željeza)

2) pećnice od manjeg broja opeka (do 300 komada),

3) kamini (zidane niše za otvoreno izgaranje goriva).

· Intenzivna toplina

Imaju veliku toplinsku inerciju. Materijal peći akumulira toplinu i nakon završetka izgaranja goriva dugo ga prenosi u prostoriju (do 12 sati). Koristi se za kontinuirano grijanje prostora.

Toplinski intenzivne peći strukturno se razlikuju dijagram toka dimnih plinova

· kanalizirani . Kretanje plinova provodi se kroz unutarnje kanale, koji mogu biti povezani paralelno ili serijski.

· Bez kanala (zvonasti). Kretanje plinova se odvija slobodno, a na kraju ložišta se ložište ne hladi, jer se vrući dimni plinovi nakupljaju iznad ulaza u dimnjak. Gornja zona je donekle pregrijana.

· Kombinirano . Dimni plinovi prije ulaska u napu prolaze kroz kanale ispod peći, što vam omogućuje zagrijavanje donje zone i postizanje ravnomjernije raspodjele temperature u prostoriji.