Сжигание газа и газовые горелки

Расчеты по реакциям горения

Горение топлива - это процесс быстрого окисления его горючих компонентов кислородом, протекающий с интенсивным тепловыделением. Реакция горения любого углеводорода в кислороде выражается уравнением:

CmHn + (m + n/4)O2 = mCO2 + (n/2)H2O (X.1)

Например, реакция горения метана имеет вид CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O.

Уравнение (Х.1) описывает качественную и количественную стороны реакции до ее начала и после завершения. Объем 1 кмоля любого газа при нормальных условиях примерно одинаков (22,4 м3), поэтому уравнение горения метана можно записать в виде

1м3CH4 + 2м3O2 = 1м3CO2 + 2м3H2O

Таким образом, для полного сгорания 1 м3 метана теоретически необходимо израсходовать 2 м3 кислорода, причем в итоге реакции получается 1 м3 углекислого газа и 2 м3 водяных паров. Практически необходимый для горения газа кислород подается в составе воздуха, состоящего по объему из 21% кислорода и 79% азота (последний в горении не участвует). Следовательно, на 1 м3 кислорода приходится 79/21 = 3,76 м3 азота. С учетом этого реакция горения метана в воздухе в идеальных условиях выражается соотношением:



Определенные по подобным реакциям горения количественные соотношения между реагентами называются стехиометрическими. В частности, из них следует, что теоретически для сгорания 1 м3 метана необходимо 9,52 м3 воздуха.

Реакция горения любого углеводорода в воздухе выражается уравнением:

Характеристики горения некоторых простых газов при теоретически необходимом расходе воздуха приведены в таблице Х.1. Используя ее данные, теоретический расход сухого воздуха для сгорания смеси газов можно определить по уравнению: