Теоретически необходимое количество воздуха

Для
полного сгорания 1 кг
топлива
необходимо израсхо­довать определенное
количество воздуха. Если воздуха взять
недостаточное количество, то будет
происходить неполное сгорание топлива.
Если воздуха взять больше, чем надо для
полного сгорания 1 кг
топлива,
то продукты сгорания будут иметь более
низкую температуру, чем при полном
сгорании топлива, а реакция сгорания
будет протекать медленно, вяло.

Теоретически
необходимым количеством воздуха
назы­вается то наименьшее количество
воздуха, которое необхо­димо
израсходовать для полного сгорания 1
кг
топлива.

Обозначается
теоретически необходимое количество
воз­духа буквой L₀.

Например,
для полного сгорания 1кг
.керосина
(или бен­зина) необходимо израсходовать
14,7 кг
воздуха.
Поэтому для керосина считают теоретически
необходимое количество воздуха равным:

При
образовании и сгорании горючей смеси
на каждый килограмм топлива может
расходоваться различное количе­ство
воздуха. То количество воздуха, которое
действительно расходуется на сжигание
1 кг
топлива,
называется дей­ствительным количеством
воздуха и обозначается буквой L_Д.

Если
теоретически необходимое количества
воздуха — ве­личина определенная для
каждого сорта топлива, то дей­ствительное
количество воздуха может иметь
практиче­ски любую величину: 7, 10, 15,
70, 100 и т. д. килограммов воздуха на каждый
килограмм сжигаемого топлива.

Для
оценки качества горючей смеси, образующейся
и сго­рающей в зоне сгорания, служит
коэффициент избытка воз­духа.
Коэффициентом избытка воздуха назы­вается
отношение действительно поданного
количества воз­духа л
теоретически
необходимому; обозначается он грече­ской
буквой α.
(альфа).

Это
безразмерный коэффициент; он показывает,
во сколько раз действительное количество
воздуха, расходуе­мое на сгорание 1
кг
топлива,
больше или меньше теорети­чески
необходимого количества воздуха.

Топливо
— воздушная смесь, составленная из 1 кг
керосина
и 15 кг
воздуха,
называется нормальной (теоретиче­ской)
смесью. Коэффициент избытка воздуха
для нее равен 1.

Все
знакомы с керосиновой осветительной
лампой. По­смотрите, как происходит
в ней сгорание керосина (рис. 22,
положение
А).
Керосин
по фитилю подается к горелке, где
испаряется. Пары керосина перемешиваются
с воздухом и сгорают в зоне горения,
давая яркий факел пламени. Яркое
устойчивое пламя и отсутствие копоти
указывает, что в зону горения подается
как раз столько воздуха, сколько его
необходимо для полного сгорания керосина.
В зоне горения’ обра­зуется нормальная
смесь с а=1
или немного обогащенная. В зоне горения
камеры сгорания реактивного двигателя
так­же стараются получить нормальную
или немного обогащен­ную смесь — она
хорошо загорается от электрической
искры я устойчиво горит.

Увеличим
подачу керосина — вывернем фитиль, при
этом пламя станет темным, начнет
колебаться, появится копоть (рис. 2,
положение Б).
Почему?
Потому, что подача воз­духа осталась
почти неизменной, так как размер стекла
не изменился, а подача топлива увеличилась,
и топливовоздуш­ная смесь стала
богатой топливом. При сгорании богатой
смеси кислорода не хватает, чтобы сгорел
весь керосин, поэтому часть керосина
остается несгоревшей и улетает в виде
дыма и копоти.

Рис. 22 Горение
бедной, нормальной и богатой смесей

Топливовоздушная
смесь, в которой на 1 кг
керосина
приходится воздуха меньше 15 кг,
называется
богатой смесью. Коэффициент избытка
воздуха у богатой смеси меньше единицы:
α < 1.

Чем
больше увеличивать подачу керосина в
лампу, тем более богатой будет смесь.
Пламя начнет мигать, выделение копоти
увеличится — процесс горения керосина
будет идти неустойчиво, вяло, и при
сильном обогащении смеси пламя погаснет.
Для улучшения процесса сгорания смесь
надо
обеднить
-уменьшить подачу керосина. Будем
уменьшать, по­дачу топлива — ввертывать
фитиль. Пламя начнет переходить в
ярко-желтый цвет, это значит, что
топливовоздушная смесь имеет нормальный
состав, т. е. у нее α=1. При даль­нейшем
ввертывании фитиля пламя лампы из
ярко-желтого будет переходить в синий,
голубой цвет, пламя начнет дро­жать,
вспыхивать — процесс горения станет
неустойчивым (рис. 22, положение В).

Что
же случилось с горением? Количество
воздуха, про­текающего через лампу,
осталось неизменным, а количество
керосина, поступающего в зону горения,
уменьшилось, горю­чая смесь стала
бедной. Бедная смесь горит медленно,
плохо поджигается (поэтому при разжигании
лампы вывертывается фитиль).

Таким
образом, если в смеси на 1 кг
керосина
приходится воздуха больше 15 кг,
то
такая смесь называется бедной. Коэффициент
избытка воздуха в бедной смеси больше
еди­ницы α > 1. Например, смесь,
состоящая из 1 кг
керосина
и 20 кг
воздуха,
будет бедной. При сгорании ее сгорит
весь керосин, но часть кислорода воздуха
останется неиспользо­ванной. Продукты
сгорания бедной смеси гореть не могут.

В
турбореактивном двигателе а
зависимости
от режима работы на каждый килограмм
сгорающего керосина прихо­дится от
50 до 90 кг
воздуха.

Следовательно,
через двигатель протекает в 3 — 6
раз
больше воздуха, чем необходимо для
полного сгорания топ­лива, подаваемого
в камеры сгорания. По предложению
инженера Базарова (1924 г.) воздух в камере
сгорания раз­деляется на два потока,
меньшая часть его направляется а зону
горения и используется там для окисления
топлива (для сгорания топлива). В зоне
горения добиваются образо­вания
нормальной смеси, которая хорошо горит.
Остальная, большая часть воздуха
(вентиляционный или вторичный воздух)
в горении не участвует, она служит только
для охлаждения нагретых деталей двигателя
и для “разбавления” продуктов сгорания,
образующихся в зоне горения.

Что из себя представляет теоретически необходимое количество воздуха.

Дата добавления: 2014-09-05 | Просмотров: 1458

Что из себя представляет коэффициент избытка воздуха и почему он у дизелей больше чем у ДсИЗ. Выведите аналитическое выражение для определения теоретически необходимого количества воздуха для сгорания 1 кг топлива.

Топливо состоит в основном из углерода (С), водорода (Н₂) и кислорода. В 1 кг дизельного топлива примерно содержится: углерода — 0,87 кг, водорода — 0,126 кг, кислорода — 0,004 кг. Общую формулу молекул топлива можно записать в виде С_пH_2п+2.

Если для общности рассуждений принять, что в одном кг топлива содержится У кг углерода, В кг водорода и К кг кислорода, то можно записать:

У + В + К = 1 кг

Общую формулу молекул топлива можно записать в виде С_пH_2п+2.

Если для общности рассуждений принять, что в одном кг топлива содержится У кг углерода, В кг водорода и К кг кислорода, то можно записать:

У + В + К = 1 кг

Процесс сгорания топлива – это процесс окисления его составных элементов (углерод и водород) кислородом.

Горение углерода: С + О₂ = СО₂,

т.е. для сгорания 1 кг – атома С требуется 1 кмоль О₂.

Из уравнения также видно, что из 1 кмоля О₂ образуется 1 кмоль СО₂. Отметим, что согласно закону Авогадро, 1 кмоль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. Следовательно, при горении углерода объем газа до сгорания оказывается равным объему газа после сгорания (объемом углерода, входящего в состав жидкого топлива пренебрегаем).

Заметим, что при недостатке кислорода углерод сгорает не полностью, образуя окись углерода СО (угарный газ).

Из уравнения сгорания водорода также следует, что при сгорании водорода при затрате 1 кмоль О₂ образуется 2 кмоля паров воды, т.е. число молей газов возрастает в 2 раза. Следовательно, объем увеличивается в 2 раза. Это означает, кроме всего прочего, и то, что при использовании в качестве топлива водорода, если бы даже тепло не выделялось, давление все равно бы поднималось и работа совершалась (из-за увеличения объема газа).

Общее количество кислорода, необходимого для полного сгорания одного кг топлива, получим сложив количества кислорода на сгорание углерода и водорода и вычтя кислород, находящийся в самом топливе (К/32) и вступающий затем в реакции окисления.

Для полного сгорания 1 кг топлива потребуется кислорода (кмолей):

, (1)

где: — число кмолей кислорода, содержащегося в 1 кг самого топлива.

Для определения количества воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива, учтем, что сухой атмосферный воздух содержит по объему 21% кислорода (и 78,1% — азота, 0,93 – аргона, 0,03% — углекислого газа). Отсюда следует, что 1 кмоль воздуха содержит 0,21 кмоля О₂ (закон Авогадро).

Составим пропорцию для определения количества кмолей воздуха (L_o), необходимого для полного сжигания 1 кг топлива:

в 1 кмоле воздуха — 0,21 кмоля О₂;

в L_o кмоле воздуха — K’ кмоля О₂.

Отсюда получаем L_o (в кмоль воздуха на 1 кг топлива):

, (2)

Учитывая, что для воздуха: 1 кмоль » 28,95 кг, можно вычислить и массу воздуха, необходимую для обеспечения полного сгорания 1 кг топлива ( ):

=28,95×L_o, кг воздуха/кг топлива.

Для среднего содержания элементов топлива (У=0,87 кг, В=0,126 кг и К=0,004 кг) находим:

В пересчете на нормальные условия (760 мм рт.ст. и 0°С) такое количество занимает объем:

, м³ воздуха/кг топлива.

[Решено] Какое количество воздуха необходимо для сжигания 1 кг топлива

1. 16⋅54 кг
2. 17⋅54 кг
3. 18⋅54 кг
4. 19⋅54 кг 90 004

Опция 3 : 18 ⋅54 кг

Бесплатно

CT 1: Строительные материалы

8,1 тыс. пользователей

10 вопросов

20 баллов

12 минут

Понятие:-

Горение или горение – это химический процесс, при котором легковоспламеняющееся вещество в веществе соединяется с кислородом при температуре выше температуры воспламенения вещества и приводит к выделению тепла и света.

Топливо во время горения должно находиться в газообразной форме, чтобы соединиться с кислородом, присутствующим в воздухе. Жидкое топливо перед сжиганием должно испаряться или распыляться.

Расчет:

Дано:

Состав продукта топлива: С = 70%, а Н ₂  = 30%

Сжигание углерода в диоксид углерода (полное сгорание )

С + О ₂  = СО ₂

12 + 16 x 2 = 12 + 16 x 2

т. е. 12 + 32 = 44

или 1 + 2,67 = 3,67

т. е. для сжигания 1 кг углерода потребляет 2,67 кг кислорода и производит 3,67 кг кислорода. Углекислый газ.

Теперь для 70% углерода,

O ₂  требуется = 2,666 × 0,7 = 1,866 кг……..Уравнение (1)

9001 2 Аналогично для сжигания водорода в пар.

2H ₂  + 0 ₂  = 2H ₂ 0

2(1 x 2) + 16 x 2 = 2 (1 x 2 + 16)

т.е. 1 + 8 = 9

т.е. 1 кг водорода требует 8 кг O ₂ и производит 9 кг пара . (2)

Всего O ₂  необходимо = 1,866 + 2,4 = 4,266 кг

Необходимое количество азота составит, 

Требуемая масса азота = \(\frac{77}{23}\times 4,266 = 14,28 \;кг\;\)

Требуемая масса воздуха = Масса азота + Требуемая масса кислорода 

Масса воздуха = 14,28 + 4,266 = 18,54 кг

Скачать решение PDF

Поделиться в WhatsApp

Последние обновления UPSC IES

Последнее обновление: 6 июня 2023 г.

Карта допуска к сети UPSC IES​ Нет! Основной экзамен состоится 25 июня 2023 г.   Союзная комиссия государственной службы (UPSC) опубликовала результаты UPSC IES для предварительных экзаменов 3 марта 2023 г. Экзамен был проведен 19 июня 2023 года.февраль 2023 г. для Доклада I и Доклада II. Всего было освобождено 327 вакансий. Основной экзамен состоится 25 июня 2023 года. Кандидаты подали заявки с 14 сентября 2022 года по 4 октября 2022 года. Кандидаты должны соответствовать критериям приемлемости USPC IES, чтобы принять участие в наборе. Кандидаты должны попытаться пройти пробные тесты UPSC IES, чтобы повысить свою эффективность. Документы UPSC IES за предыдущий год можно скачать здесь.

Сжигание угля



Сжигание угля

1.8 Сжигание угля

Особенности сжигания угля

На 1 кг угля обычно требуется 7-8 кг воздуха в зависимости от
содержание углерода, водорода, азота, кислорода и серы для полного сгорания.
Этот воздух также известен как теоретический или стехиометрический воздух.

Если по какой-либо причине подача воздуха недостаточна, горение будет
быть неполным. Результатом является плохое выделение тепла с некоторыми порциями.
углерода, остающегося несгоревшим (черный дым) и образующего окись углерода
вместо углекислого газа.

Как и в случае с нефтью, уголь нельзя сжигать в стехиометрическом количестве
воздуха. Полное сгорание не достигается без избытка воздуха.
поставляется.

Избыток воздуха, необходимый для сжигания угля, зависит от типа угля
огневое оборудование. В ручных котлах используются большие куски угля.
нужен очень большой избыток воздуха. Котлы, работающие на топке, как показано на рисунке.
1.5 используют уголь крупной фракции и, следовательно, требуют меньше избыточного воздуха. Также в этих системах
первичный воздух подается под решетку, а вторичный воздух подается
над решеткой для обеспечения полного сгорания.

Горение в псевдоожиженном слое, при котором создается турбулентность, приводит к
смешивание воздуха и топлива, что приводит к дальнейшему уменьшению избыточного воздуха.
сжигание пылевидного топлива, при котором сжигается пылевидный уголь, имеет минимальную
избыток воздуха из-за большой площади поверхности угля, обеспечивающий полное сгорание.

Образование клинкера

Клинкер представляет собой массу грубого, твердого, шлакоподобного материала, образующегося при сжигании
угля из-за низкой температуры плавления золы, содержащейся в угле. Присутствие
кремнезема, оксида кальция, оксидов магния и т. д. в золе приводят к низкому плавлению
температура. Обычно индийские угли содержат температуру плавления золы как
ниже 1100°С. После образования клинкера он имеет тенденцию расти. клинкер
будет прилипать к горячей поверхности, а не к холодной и к шероховатой поверхности
а не гладкий.

1.9 Сжигание газа

Характеристики горения природного газа

Стехиометрическое соотношение для природного газа (и большинства газообразных топлив) составляет
обычно указывается по объему. Воздух на природный газ (стехиометрический)
объемное соотношение для полного сгорания варьируется от 9,5:1 до 10:1

Природный газ представляет собой практически чистый метан, глава 5. Его сгорание может быть
представлено следующим образом:

Таким образом, на каждые 16 кг потребляемого метана приходится 44 кг углекислого газа.
производятся. (Помните, что атомные массы углерода, кислорода и
водорода равны 12, 16 и 1 соответственно.)

Метан горит при смешивании с соответствующим количеством воздуха и нагревании до
температура горения. На рис. 1.6 показан процесс с суммой
воздуха и топлива, необходимых для полного сгорания.

Газовые горелки низкого и высокого давления.

Во всех газогорелочных устройствах главное правильное газовоздушное
смеси на кончике горелки. Горелки низкого давления (рисунок 1.7), использующие газ
при давлении менее 0,15 кг/см2 (2 psi), как правило, многоструйные
типа, при котором газ из коллектора подается в ряд небольших одиночных
струи или круговые ряды небольших струй, центрированных или выходящих вокруг
внутренняя окружность круглых вентиляционных отверстий в блоке из какого-либо жаростойкого
материал. Все это заключено в прямоугольный чугунный ящик, встроенный в
установка котла и наличие передних жалюзийных дверей для регулирования подачи воздуха.