16 Раздел 1. Горен ие
Для горючих веществ, у которых объем продуктов горения равен объему израсходованного воздуха (например, для углерода), формула
( 1 .5) упрощается: |
|
|
|
2 1 |
( 1 .6) |
a = --- |
||
2 1 |
- q>o2 |
|
В случае образования продуктов неполного сгорания сн4 и др.) формула ( 1 .6) приобретает вид:
(СО, Н2,
а =
2 1 -- 2 1 - q>02 + 0,5 (/)со2 + 0,5 q> н2 + 2 (/)сн4
( 1 .7)
где |
(/)о2 |
, |
(/) |
с |
, q> |
н2 |
, |
(/) |
с |
н4 |
- содержание соответствующих веществ в |
|||||||||||
|
|
о2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
продуктах горения, % об. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
В случае если содержание кислорода в окислительной среде отли |
|||||||||||||||||||||
чается от содержания его в воздухе, то формула ( 1 .5) |
может быть за |
|||||||||||||||||||||
писана в виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n.r |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а = 1 + |
|
|
0 |
q> |
02 |
|
( 1 .8) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
( |
q> |
g |
2 |
vo |
|
) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
q>o2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
||||
и соответственно формула ( 1 .6) |
имеет выражение: |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-(/)о-2=-- ' |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а = - |
|
|
|
|
|
|
( 1 .9) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
- (/)о2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(/)о2 |
|
|
||||||||
где q> g2 - исходное содержание кислорода в среде, % об.
Таким образом, на практике, когда горение протекает с естест венным притоком воздуха, коэффициент избытка воздуха в боль
шинстве случаев больше единицы (а> 1 ) и колеблется в широких
пределах.
1.2.2. Объем продуктов сгорания
При сжигании горючих веществ в промышленных целях важно знать не только количество воздуха (кислорода), необходимого для эффективного сжигания различных видов топлив, но и объем продук тов сгорани .
Расчет объема газообразных продуктов сгорания позволяет правиль но подбирать устройства для сжигания топлив (топки, печи и пр.).
1.2. П ол ное и неполн ое горен ие |
1 7 |
Общий объем продуктов сгорания горючего вещества рассчиты |
|
вается с учетом объемов елсгорании; объема азота, в процессе горения. В
газообразных продуктов, выделяющихся при а также объема водяного пара, образующего общем виде формула расчета объема продук
тов сгорания имеет следующий вид:
( 1 . 10)
где vn r - теоретический объем продуктов сгорания, м3/кг;
Vя02 - объем сухих газов (диоксидов), м3jкг;
V 2 - объем азота, участвующего в реакции горения, м3jкг. v 20 - объем водяного пара, м3/кг.
Практический (полный) объем продуктов горения состоит из тео ретического объема продуктов горения и избытка воздуха.
( 1 . 1 1 )
При сжигании топлива н а воздухе коэффициент избытка воздуха
а> l . Поэтому действительный объем продуктов сгорания будет
больше теоретического на величину объема избыточно поданного воздуха (а - 1 ) . V8°
( 1 . 1 2)
С учетом объема водяных паров, содержащихся в воздухе - 0,0 1 6 1 · (а - 1 ) · V8° , уравнение полного объема продуктов сгорания
имеет следующий вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
° |
|
|
|
r + 0,0 |
1 6 |
1 |
о (а - 1 ) о v8 |
' |
( 1 . 1 3) |
||
vn.r = vn |
где значение 0,0161 показывает соотношение между теоретически рас считанным и практически образующимся объемом водяных паров.
Расчет объема продуктов сгорания зависит от состава горючего вещества или состава смеси горючих веществ. В каждом конкретном случае объем продуктов сгорания рассчитывается с учетом этих осо бенностей.
Состав продуктов горения, т. е. содержание i-го компонента оп
ределяется по формуле: |
<р n.ri |
= |
'Gv11':1-. |
|
|
|
1 00", |
||||
|
|
LJ |
· . |
||
|
|
|
П.Гl |
|
|
4951
18 Раздел 1 . Горен ие
где <t'n.ri - содержание i-го комnонента в nродуктах горения, % об.; Vn.ri - объем i-го комnонента, м3, кмоль;
1:Vn.ri - nолный объем nродуктов горения, м3, кмоль.
При развитии nроцесса горения в избытке воздуха в nродуктах го рения содержатся кислород и азот, объем которых оnределяется по
формулам:
V02 = 0,2 1 AV8; |
( 1 . 1 5) |
vN 2 = vN2 + О,79 AVB0 ' |
( 1 . 1 6) |
где VN2 - теоретический объем азота в nродуктах горения, м3, кмоль: ( 1 . 1 7)
Более nодробно ознакомимся с расчетом объема nродуктов сгора ния, nолучаемого в nроцессе горения, в nрактической работе 2 (см. с. 1 0 1 ).
Состав nродуктов сгорания (в объемных %), возникающих во вре мя nожара в различных nомещениях, nоказывает, что в них всегда со держится значительное количество кислорода.
Наличие кислорода в nродуктах сгорания указывает на то, что го рение в условиях nожара nроисходит всегда nри избытке воздуха.
Вnродуктах сгорания могут содержаться самые разные вещества,
втом числе и токсичные, наnример, хлористый водород, сероводо род, оксиды азота, синильная кислота и др. Ниже (табл. 1 .4) nриведе ны некоторые материалы, образующие nри разложении и горении токсичные вещества.
Таблица 1.4. Токсичные вещества, образующиеся при юрении некоторых материалов
Наименование материла |
|
Токсичн ые вещества |
|
Буrадиен-нитрил ьный каучук |
Синильная кислота, оксид углерода |
||
Ви нилпласт, пластикат |
Хлористы й водород, оксид углерода |
||
Капрон , анид |
Синильная кислота |
||
Л инолеум « Релин•> |
Сероводород, серн истый газ |
||
|
|
|
|
Органическое стекло |
Оксиды азота, акриланитрил |
||
|
|
|
|
Пенополиуретан |
Синил ьная кислота, толуидендиизоuианат |
||
Фrоропласты |
Фrористы й водород, фторфосген |
||
|
|
|
|
Хлоропреновы й каучук |
Хлористы й водород |
||
|
|
|
|