Այրման ջերմությունը որոշվում է այրվող նյութի քիմիական բաղադրությամբ։ Այրվող նյութում պարունակվող քիմիական տարրերը նշվում են ընդունված նշաններով ՀԵՏ , Ն , Օ , Ն , Ս, և մոխիր և ջուր - խորհրդանիշներ Աև Վհամապատասխանաբար.
Կոլեգիալ YouTube
-
1 / 5
Այրման ջերմությունը կարելի է վերաբերել այրվող նյութի աշխատանքային զանգվածին Q P (\ ցուցադրման ոճ Q ^ (P)), այսինքն՝ այրվող նյութին այն տեսքով, որով այն հասնում է սպառողին. չորացնել նյութը Q C (\ ցուցադրման ոճ Q ^ (C)); նյութի այրվող զանգվածին Q Γ (\ ցուցադրման ոճ Q ^ (\ Գամմա)), այսինքն՝ այրվող նյութի, որը չի պարունակում խոնավություն և մոխիր։
Տարբերակել ամենաբարձրը ( Q B (\ ցուցադրման ոճ Q_ (B))) և ավելի ցածր ( Q H (\ ցուցադրման ոճ Q_ (H))) այրման ջերմություն.
Տակ ավելի բարձր ջերմային արժեքհասկանալ ջերմության քանակությունը, որն ազատվում է նյութի ամբողջական այրման ժամանակ, ներառյալ ջրի գոլորշիների խտացման ջերմությունը այրման արտադրանքը հովացնելիս:
Զուտ ջերմային արժեքհամապատասխանում է ջերմության քանակին, որն ազատվում է ամբողջական այրման ժամանակ՝ բացառելով ջրի գոլորշիների խտացման ջերմությունը։ Ջրային գոլորշիների խտացման ջերմությունը նույնպես կոչվում է գոլորշիացման թաքնված ջերմություն (խտացում).
Ամենացածր և ամենաբարձր ջերմային արժեքները կապված են հարաբերակցությամբ. Q B = Q H + k (W + 9 H) (\ ցուցադրման ոճ Q_ (B) = Q_ (H) + k (W + 9H)),
որտեղ k-ն գործակից է, որը հավասար է 25 կՋ / կգ (6 կկալ / կգ); W-ն այրվող նյութում ջրի քանակն է,% (ըստ քաշի); H-ն այրվող նյութում ջրածնի քանակն է՝% (ըստ քաշի):
Ջերմային արժեքի հաշվարկ
Այսպիսով, համախառն ջերմային արժեքը ջերմության քանակն է, որն ազատվում է այրվող նյութի միավոր զանգվածի կամ ծավալի (գազի համար) ամբողջական այրման և այրման արտադրանքները մինչև ցողի կետի ջերմաստիճանի սառեցման ժամանակ: Ջերմային ճարտարագիտության հաշվարկներում համախառն ջերմային արժեքը վերցվում է 100%: Գազի այրման թաքնված ջերմությունը այն ջերմությունն է, որն ազատվում է այրման արտադրանքներում պարունակվող ջրային գոլորշիների խտացման ժամանակ։ Տեսականորեն այն կարող է հասնել 11%-ի։
Գործնականում հնարավոր չէ այրման արտադրանքները սառեցնել մինչև ամբողջական խտացում, և, հետևաբար, ներդրվել է այրման ամենացածր ջերմության (QHp) հայեցակարգը, որը ստացվում է այրման ամենաբարձր ջերմությունից հանելով ջրի գոլորշիների գոլորշիացման ջերմությունը: , և՛ պարունակվող նյութում, և՛ ձևավորվել է դրա այրման ժամանակ։ 1 կգ ջրի գոլորշի գոլորշիացումը սպառում է 2514 կՋ / կգ (600 կկալ / կգ): Զուտ ջերմային արժեքը որոշվում է բանաձևերով (կՋ / կգ կամ կկալ / կգ).
QHP = QBP - 2514 ⋅ ((9 HP + WP) / 100) (\ displaystyle Q_ (H) ^ (P) = Q_ (B) ^ (P) -2514 \ cdot ((9H ^ (P) + W ^ (P)) / 100))(պինդ համար)
QHP = QBP - 600 ⋅ ((9 HP + WP) / 100) (\ displaystyle Q_ (H) ^ (P) = Q_ (B) ^ (P) -600 \ cdot ((9H ^ (P) + W ^ (P)) / 100))(համար հեղուկ նյութ), որտեղ:
2514 - գոլորշիացման ջերմություն 0 ° C ջերմաստիճանում և մթնոլորտային ճնշում, կՋ / կգ;
H P (\ ցուցադրման ոճ H ^ (P))և W P (\ ցուցադրման ոճ W ^ (P))- աշխատանքային վառելիքում ջրածնի և ջրի գոլորշու պարունակությունը,%;
9-ը գործակից է, որը ցույց է տալիս, որ երբ 1 կգ ջրածին այրվում է թթվածնի հետ միասին, առաջանում է 9 կգ ջուր։
Այրման ջերմությունն ամենաշատն է կարևոր հատկանիշվառելիք, քանի որ այն որոշում է 1 կգ պինդ կամ հեղուկ վառելիքի կամ 1 մ³ այրման արդյունքում ստացվող ջերմության քանակը. գազային վառելիքկՋ / կգ-ով (կկալ / կգ): 1 կկալ = 4,1868 կամ 4,19 կՋ:
Զուտ ջերմային արժեքը որոշվում է փորձնականորեն յուրաքանչյուր նյութի համար և հանդիսանում է հղման արժեք: Այն կարող է որոշվել նաև պինդ և հեղուկ նյութերի համար, հայտնի տարրական բաղադրությամբ, հաշվարկային մեթոդով D.I. Մենդելեևի բանաձևով, կՋ / կգ կամ կկալ / կգ.
QHP = 339 ⋅ CP + 1256 ⋅ HP - 109 ⋅ (OP - SLP) - 25,14 ⋅ (9 ⋅ HP + WP) (\ ցուցադրման ոճ Q_ (H) ^ (P) = 339 \ cdot C ^ (P) \ +125 cdot H ^ (P) -109 \ cdot (O ^ (P) -S_ (L) ^ (P)) - 25.14 \ cdot (9 \ cdot H ^ (P) + W ^ (P)))
QHP = 81 ⋅ CP + 246 ⋅ HP - 26 ⋅ (OP + SLP) - 6 ⋅ WP (\ ցուցադրման ոճ Q_ (H) ^ (P) = 81 \ cdot C ^ (P) +246 \ cdot H ^ (P) -26 \ cdot (O ^ (P) + S_ (L) ^ (P)) - 6 \ cdot W ^ (P)), որտեղ:
C P (\ ցուցադրման ոճ C_ (P)), H P (\ ցուցադրման ոճ H_ (P)), O P (\ ցուցադրման ոճ O_ (P)), S L P (\ ցուցադրման ոճ S_ (L) ^ (P)), W P (\ ցուցադրման ոճ W_ (P))- վառելիքի աշխատանքային զանգվածում ածխածնի, ջրածնի, թթվածնի, ցնդող ծծմբի և խոնավության պարունակությունը % (ըստ զանգվածի):
Համեմատական հաշվարկների համար օգտագործվում է այսպես կոչված պայմանական վառելիք, որն ունի այրման հատուկ ջերմություն, որը հավասար է 29308 կՋ/կգ (7000 կկալ/կգ):
Ռուսաստանում ջերմային հաշվարկներ(օրինակ, պայթյունի և հրդեհի վտանգի սենյակի կատեգորիան որոշելու համար ջերմային բեռի հաշվարկը) սովորաբար իրականացվում է ըստ այրման ամենացածր ջերմության, ԱՄՆ-ում, Մեծ Բրիտանիայում, Ֆրանսիայում՝ ըստ ամենաբարձր: Մեծ Բրիտանիայում և ԱՄՆ-ում, մինչև մետրային համակարգի ներդրումը, ջերմային արժեքը չափվում էր բրիտանական ջերմային միավորներով (BTU) մեկ ֆունտի (lb) համար (1Btu / lb = 2,326 կՋ / կգ):
Նյութեր և նյութեր Զուտ ջերմային արժեք Q H P (\ ցուցադրման ոճ Q_ (H) ^ (P)), MJ / կգ Բենզին 41,87 Կերոզին 43,54 Թուղթ՝ գրքեր, ամսագրեր 13,4 Փայտ (ձողեր W = 14%) 13,8 Բնական ռետինե 44,73 Լինոլեում, պոլիվինիլքլորիդ 14,31 Ռետինե 33,52 Կեռ մանրաթել 13,8 Պոլիէթիլեն 47,14 Ընդլայնված պոլիստիրոլ 41,6 Չամրացված բամբակ 15,7 Պլաստիկ 41,87 Ինչ է վառելիքը:
Այն մեկ բաղադրիչ կամ նյութերի խառնուրդ է, որոնք ունակ են քիմիական փոխակերպումների՝ կապված ջերմության արտանետման հետ: Տարբեր տեսակներՎառելիքներն առանձնանում են դրանցում օքսիդացնող նյութի քանակական պարունակությամբ, որն օգտագործվում է ջերմային էներգիան ազատելու համար։
Վ լայն իմաստովվառելիքը էներգիայի կրող է, այսինքն՝ պոտենցիալ էներգիայի պոտենցիալ տեսակ։
Դասակարգում
Ներկայումս վառելիքի տեսակները՝ ըստ ագրեգացման վիճակի, բաժանվում են հեղուկ, պինդ և գազային։
Դարձնել ամուր բնական տեսակներներառում են քար և վառելափայտ, անտրասիտ: Արհեստական պինդ վառելիքի տեսակներ են բրիկետները, կոքսը, թերմոանտրացիտը։
Այն նյութերը, որոնք պարունակում են օրգանական ծագման նյութեր, դասակարգվում են որպես հեղուկներ: Դրանց հիմնական բաղադրիչներն են՝ թթվածինը, ածխածինը, ազոտը, ջրածինը, ծծումբը։ Արհեստական հեղուկ վառելիքը լինելու է տարբեր տեսակի խեժեր, մազութ։
Տարբեր գազերի խառնուրդ է՝ էթիլեն, մեթան, պրոպան, բութան։ Նրանցից բացի գազային վառելիքը պարունակում է ածխաթթու գազ և ածխածնի երկօքսիդ s, ջրածնի սուլֆիդ, ազոտ, ջրային գոլորշի, թթվածին:
Վառելիքի ցուցիչներ
Այրման հիմնական ցուցանիշը. Ջերմային արժեքի որոշման բանաձևը դիտարկվում է ջերմաքիմիայում: հատկացնել» համարժեք վառելիք», ինչը նշանակում է 1 կիլոգրամ անտրացիտի կալորիականությունը։
Կենցաղային ջեռուցման յուղը նախատեսված է ցածր էներգիայի ջեռուցման սարքերում այրման համար, որոնք տեղակայված են բնակելի տարածքներում, ջերմային գեներատորներում, որոնք օգտագործվում են. գյուղատնտեսությունկերի չորացման, պահածոյացման համար։
Վառելիքի այրման հատուկ ջերմությունը այնպիսի արժեք է, որը ցույց է տալիս ջերմության քանակությունը, որը ձևավորվում է 1 մ 3 ծավալով կամ մեկ կիլոգրամ զանգվածով վառելիքի ամբողջական այրման ժամանակ:
Այս արժեքը չափելու համար օգտագործեք J / kg, J / m 3, կալորիա / մ 3: Կալորիականությունը օգտագործվում է կալորիականությունը որոշելու համար:
Երբ ավելանում է հատուկ ջերմությունվառելիքի այրումը, վառելիքի հատուկ սպառումը նվազում է, իսկ գործակիցը օգտակար գործողությունմնում է անփոփոխ։
Նյութերի այրման ջերմությունը պինդ, հեղուկ, գազային նյութի օքսիդացման ժամանակ թողարկվող էներգիայի քանակն է։
Այն որոշվում է քիմիական կազմով, ինչպես նաև այրվող նյութի ագրեգացման վիճակով։
Այրման արտադրանքի առանձնահատկությունները
Այրման ամենաբարձր և ամենացածր ջերմությունը կապված է վառելիքի այրումից հետո ստացված նյութերում ջրի ագրեգացման վիճակի հետ։
Ամենաբարձր ջերմային արժեքը նյութի ամբողջական այրման ժամանակ արտանետվող ջերմության քանակն է: Այս արժեքը ներառում է նաև ջրի գոլորշիների խտացման ջերմությունը:
Այրման ամենացածր աշխատանքային ջերմությունը այն արժեքն է, որը համապատասխանում է այրման ընթացքում ջերմության արտանետմանը, առանց հաշվի առնելու ջրի գոլորշիների խտացման ջերմությունը:
Կոնդենսացիայի թաքնված ջերմությունը ջրի գոլորշիների խտացման էներգիայի արժեքն է:
Մաթեմատիկական հարաբերություններ
Ամենաբարձր և ամենացածր ջերմային արժեքները կապված են հետևյալ հարաբերություններով.
Q B = Q H + k (W + 9H)
որտեղ W-ը այրվող նյութում ջրի զանգվածային քանակն է (%-ով).
H-ն այրվող նյութում ջրածնի քանակն է (ըստ զանգվածի%).
k-ն 6 կկալ/կգ գործակից է
Հաշվարկման մեթոդներ
Այրման ամենաբարձր և ամենացածր ջերմությունը որոշվում է երկու հիմնական եղանակով՝ հաշվարկված և փորձարարական:
Կալորիմետրերը օգտագործվում են փորձարարական հաշվարկներ իրականացնելու համար: Նախ դրա մեջ վառելիքի նմուշ է այրվում։ Ջերմությունը, որը կթողարկվի այս դեպքում, ամբողջությամբ կլանում է ջուրը։ Պատկերացում ունենալով ջրի զանգվածի մասին՝ հնարավոր է որոշել դրա ջերմաստիճանի փոփոխությամբ, այրման ջերմության արժեքով։
Այս տեխնիկան համարվում է պարզ և արդյունավետ, այն ենթադրում է միայն տեխնիկական վերլուծության տվյալների վերաբերյալ տեղեկատվության տիրապետում:
Հաշվարկի մեթոդում այրման ամենաբարձր և նվազագույն ջերմությունը հաշվարկվում է Մենդելեևի բանաձևով:
Q p H = 339C p + 1030H p -109 (O p -S p) - 25 W p (կՋ / կգ)
Հաշվի է առնվում աշխատանքային բաղադրության մեջ ածխածնի, թթվածնի, ջրածնի, ջրի գոլորշու, ծծմբի պարունակությունը (տոկոսներով)։ Այրման ընթացքում ջերմության քանակը որոշվում է հաշվի առնելով հղման վառելիքը:
Գազի այրման ջերմությունը թույլ է տալիս նախնական հաշվարկներ կատարել՝ բացահայտելու որոշակի տեսակի վառելիքի օգտագործման արդյունավետությունը։
Ծագման առանձնահատկությունները
Որպեսզի հասկանանք, թե որքան ջերմություն է արտազատվում որոշակի վառելիքի այրման ժամանակ, անհրաժեշտ է պատկերացում ունենալ դրա ծագման մասին։
Բնության մեջ կա տարբեր տարբերակներպինդ վառելանյութեր, որոնք տարբերվում են կազմով և հատկություններով.
Դրա ձևավորումն իրականացվում է մի քանի փուլով. Նախ ձևավորվում է տորֆ, այնուհետև ստացվում է շագանակագույն և բիտումային քարածուխ, ապա առաջանում է անտրացիտը։ Պինդ վառելիքի ձևավորման հիմնական աղբյուրներն են տերևները, փայտը և սոճու ասեղները: Մեռնելով, բույսերի մասերը, երբ ենթարկվում են օդի, ոչնչացվում են սնկերի կողմից և ձևավորում տորֆ: Դրա կուտակումը վերածվում է դարչնագույն զանգվածի, ապա ստացվում է շագանակագույն գազ։
ժամը բարձր ճնշումիսկ ջերմաստիճանը, շագանակագույն գազը վերածվում է ածուխի, ապա վառելիքը կուտակվում է անտրացիտի տեսքով։
Բացի օրգանական նյութերից, վառելիքի մեջ կա լրացուցիչ բալաստ: Այն հատվածը, որը ձևավորվել է օրգանական նյութեր՝ ջրածին, ածխածին, ազոտ, թթվածին: Բացի այդ քիմիական տարրերից, այն պարունակում է բալաստ՝ խոնավություն, մոխիր։
Վառարանների տեխնոլոգիան ենթադրում է այրված վառելիքի աշխատանքային, չոր, ինչպես նաև այրվող զանգվածի արտազատում։ Աշխատանքային զանգվածը կոչվում է վառելիք իր սկզբնական տեսքով՝ մատակարարված սպառողին։ Չոր զանգվածը բաղադրություն է, որի մեջ ջուր չկա։
Բաղադրյալ
Առավել արժեքավոր բաղադրիչներն են ածխածինը և ջրածինը:
Այս տարրերը հանդիպում են ցանկացած տեսակի վառելիքի մեջ: Տորֆի և փայտի մեջ ածխածնի տոկոսը հասնում է 58 տոկոսի, բիտումային և շագանակագույն ածխի մեջ՝ 80 տոկոս, իսկ անտրացիտի մեջ այն հասնում է 95 տոկոսի։ Կախված այս ցուցանիշից, փոխվում է վառելիքի այրման ժամանակ թողարկված ջերմության քանակը: Ջրածինը ցանկացած վառելիքի երկրորդ կարևոր տարրն է: Կապվելով թթվածնի հետ՝ այն ձևավորում է խոնավություն, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է ցանկացած վառելիքի ջերմային արժեքը։
Դրա տոկոսը տատանվում է նավթի թերթաքարում 3,8-ից մինչև մազութում 11: Թթվածինը, որը վառելիքի մի մասն է, հանդես է գալիս որպես բալաստ:
Այն ջերմություն չի առաջացնում քիմիական տարր, հետևաբար, բացասաբար է ազդում այրման ջերմության արժեքի վրա: Ազատ կամ պարունակվող ազոտի այրումը կապված ձևայրման արտադրանքներում այն համարվում է վնասակար կեղտեր, հետևաբար դրա քանակությունը հստակ սահմանափակ է:
Ծծումբը ներառված է վառելիքի մեջ սուլֆատների, սուլֆիդների, ինչպես նաև ծծմբային գազերի տեսքով։ Երբ ջրազրկվում է, ծծմբի օքսիդները առաջացնում են ծծմբաթթու, որը քայքայում է կաթսայատան սարքավորումներ, բացասաբար է անդրադառնում բուսականության և կենդանի օրգանիզմների վրա։
Այդ իսկ պատճառով ծծումբն այն քիմիական տարրն է, որի առկայությունը բնական վառելանյութերում չափազանց անցանկալի է։ Եթե այն մտնում է աշխատանքային սենյակ, ծծմբի միացությունները հանգեցնում են սպասարկման անձնակազմի զգալի թունավորմանը:
Կախված դրա ծագումից, մոխրի երեք տեսակ կա.
- առաջնային;
- երկրորդական;
- երրորդական.
Առաջնային տեսակը ձևավորվում է բույսերի մեջ հայտնաբերված հանքանյութերից: Երկրորդային մոխիրը ձևավորվում է ձևավորման ընթացքում ավազի և հողի կողմից բույսերի մնացորդների ներթափանցման արդյունքում։
Երրորդային մոխիրը ներառված է վառելիքի բաղադրության մեջ արդյունահանման, պահպանման և փոխադրման ժամանակ: Մոխրի զգալի նստվածքով, կաթսայատան միավորի ջեռուցման մակերեսին ջերմության փոխանցման նվազում է նկատվում՝ նվազեցնելով գազերից ջրի ջերմության փոխանցման քանակը: Մեծ գումարմոխիրը բացասաբար է անդրադառնում կաթսայի շահագործման վրա.
Վերջապես
Ցանկացած տեսակի վառելիքի այրման գործընթացի վրա զգալի ազդեցություն է գործում ցնդող նյութեր... Որքան մեծ է դրանց ելքը, այնքան մեծ կլինի բոցի ճակատի ծավալը: Օրինակ՝ քարածուխը, տորֆը, հեշտությամբ բռնկվում են, գործընթացն ուղեկցվում է աննշան ջերմային կորուստներով։ Կոքսը, որը մնում է ցնդող կեղտերի հեռացումից հետո, պարունակում է միայն հանքային և ածխածնային միացություններ։ Կախված վառելիքի բնութագրերից, ջերմության քանակը զգալիորեն տարբերվում է:
Կախված նրանից քիմիական բաղադրությունըԿան պինդ վառելիքի ձևավորման երեք փուլեր՝ տորֆ, լիգնիտ, ածուխ։
Բնական փայտը օգտագործվում է փոքր կաթսայատան գործարաններում: Հիմնականում օգտագործում են չիպսեր, թեփ, սալաքար, կեղև, բուն վառելափայտն օգտագործվում է քիչ քանակությամբ։ Կախված փայտի տեսակից, արտանետվող ջերմության քանակը զգալիորեն տարբերվում է:
Քանի որ այրման ջերմությունը նվազում է, վառելափայտը ձեռք է բերում որոշակի առավելություններ՝ արագ դյուրավառություն, մոխրի նվազագույն պարունակություն և ծծմբի հետքերի բացակայություն:
Բնական կամ սինթետիկ վառելիքի բաղադրության, դրանց կալորիականության մասին հավաստի տեղեկատվությունը ջերմաքիմիական հաշվարկներ իրականացնելու հիանալի միջոց է։
Ներկայումս իրական հնարավորություն կա բացահայտելու պինդ, գազային, հեղուկ վառելիքի այն հիմնական տարբերակները, որոնք առավել արդյունավետ և էժան կլինեն կոնկրետ իրավիճակում օգտագործելու համար:
ԲՆԱԿԱՆ ԳԱԶԵՐԻ ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ԵՎ ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ
Ունենալ բնական գազերչկա գույն, հոտ, համ։
Բնական գազերի հիմնական ցուցանիշներն են՝ բաղադրությունը, այրման ջերմությունը, խտությունը, այրման և բռնկման ջերմաստիճանները, պայթյունավտանգության սահմանները և պայթյունի ճնշումը:
Մաքուր գազի հանքավայրերից բնական գազերը հիմնականում բաղկացած են մեթանից (82-98%) և այլ ածխաջրածիններից։
Այրվող գազը պարունակում է դյուրավառ և ոչ դյուրավառ նյութեր: Այրվող գազերը ներառում են՝ ածխաջրածիններ, ջրածին, ջրածնի սուլֆիդ։ Ոչ դյուրավառ ներառում են՝ ածխաթթու գազ, թթվածին, ազոտ և ջրային գոլորշի: Նրանց բաղադրությունը ցածր է և կազմում է 0,1-0,3% C0 2 և 1-14% N 2: Արդյունահանումից հետո գազից արդյունահանվում է թունավոր գազ՝ ջրածնի սուլֆիդ, որի պարունակությունը չպետք է գերազանցի 0,02 գ/մ3-ը։
Ջերմային արժեքը 1 մ3 գազի ամբողջական այրման ժամանակ արտանետվող ջերմության քանակն է։ Այրման ջերմությունը չափվում է կկալ/մ3, կՋ/մ3 գազով: Չոր բնական գազի կալորիականությունը 8000-8500 կկալ/մ 3 է։
Նյութի զանգվածի և դրա ծավալի հարաբերությամբ հաշվարկված արժեքը կոչվում է նյութի խտություն։ Խտությունը չափվում է կգ/մ3-ով: Բնական գազի խտությունը լիովին կախված է նրա բաղադրությունից և գտնվում է c = 0,73-0,85 կգ/մ3 միջակայքում:
Ամենակարևոր հատկանիշըցանկացած այրվող գազ ջերմության ելքն է, այսինքն. Առավելագույն ջերմաստիճանձեռք է բերվում գազի ամբողջական այրմամբ, եթե այրման օդի պահանջվող քանակությունը ճշգրտորեն համապատասխանում է այրման քիմիական բանաձևերին, իսկ գազի և օդի սկզբնական ջերմաստիճանը զրո է:
Բնական գազերի ջեռուցման հզորությունը մոտ 2000 -2100 ° C է, մեթանը` 2043 ° C: Վառարաններում այրման իրական ջերմաստիճանը զգալիորեն ցածր է ջեռուցման հզորությունից և կախված է այրման պայմաններից:
Բոցավառման ջերմաստիճանը օդ-վառելիքի խառնուրդի ջերմաստիճանն է, որի դեպքում խառնուրդը բռնկվում է առանց բռնկման աղբյուրի: Բնական գազի համար այն գտնվում է 645-700 ° C միջակայքում:
Բոլոր դյուրավառ գազերը պայթուցիկ են, կարող են բռնկվել բաց կրակից կամ կայծից: Տարբերել բոցի տարածման ստորին և վերին կոնցենտրացիայի սահմանը , այսինքն. ստորին և վերին կոնցենտրացիան, որի դեպքում հնարավոր է խառնուրդի պայթյուն: Գազերի պայթյունավտանգության ստորին սահմանը կազմում է 3 ÷ 6%, վերինը՝ 12 ÷ 16%։
Պայթուցիկ սահմաններ.
Օդ-գազի խառնուրդ, որը պարունակում է գազի քանակություն.
մինչև 5% - չի այրվում;
5-ից 15% - պայթում է;
ավելի քան 15% - այրվում է օդի մատակարարման ժամանակ:
Բնական գազի պայթյունի ճնշումը 0,8-1,0 ՄՊա է։
Բոլոր այրվող գազերը կարող են առաջացնել մարդու օրգանիզմի թունավորում։ Հիմնական թունավոր նյութերն են՝ ածխածնի օքսիդը (CO), ջրածնի սուլֆիդը (H 2 S), ամոնիակը (NH 3):
Բնական գազն անհոտ է։ Արտահոսքը որոշելու համար գազը հոտ է գալիս (այսինքն՝ տալիս է հատուկ հոտ): Օդորացումն իրականացվում է էթիլ մերկապտանի օգտագործմամբ: Օդորացումն իրականացվում է գազաբաշխիչ կայաններում (GDS): Երբ բնական գազի 1%-ը օդ է մտնում, նրա հոտը սկսում է զգալ։ Դա ցույց է տալիս պրակտիկան միջին դրույքաչափըՔաղաքային ցանցեր մատակարարվող բնական գազի հոտը պարունակող էթիլային մերկապտանը պետք է լինի 16 գ 1000 մ3 գազի դիմաց:
Համեմատած պինդ և հեղուկ վառելիքի հետ՝ բնական գազը գերազանցում է շատ առումներով.
Հարաբերական էժանությունը, որը բացատրվում է ավելին հեշտ ճանապարհովհանքարդյունաբերություն և տրանսպորտ;
Մոխրի բացակայություն և պինդ մասնիկների արտանետում մթնոլորտ;
Բարձր ջերմային արժեք;
Այրման համար վառելիքի պատրաստում չի պահանջվում.
հեշտացնում է սպասարկման աշխատողների աշխատանքը և բարելավում իր աշխատանքի սանիտարահիգիենիկ պայմանները.
Աշխատանքային գործընթացների ավտոմատացման պայմանները հեշտացվում են։
Գազատարի միացումների և փականների միացումների արտահոսքի միջոցով հնարավոր արտահոսքի պատճառով բնական գազի օգտագործումը պահանջում է հատուկ խնամք և ուշադրություն: Գազի ավելի քան 20%-ի ներթափանցումը սենյակ կարող է հանգեցնել շնչահեղձության, իսկ եթե այն առկա է փակ ծավալով 5-ից մինչև 15%, կարող է առաջացնել գազ-օդ խառնուրդի պայթյուն։ Թերի այրման արդյունքում առաջանում է թունավոր ածխածնի երկօքսիդ՝ CO, որը նույնիսկ ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում հանգեցնում է աշխատող անձնակազմի թունավորմանը:
Ըստ իրենց ծագման՝ բնական գազերը բաժանվում են երկու խմբի՝ չոր և յուղոտ։
ՉորացնելԳազերը դասակարգվում են որպես հանքային ծագման գազեր և հանդիպում են ներկայիս կամ անցյալ հրաբխային ակտիվության հետ կապված տարածքներում: Չոր գազերը բաղկացած են գրեթե բացառապես միայն մեթանից՝ չնչին բալաստային բաղադրիչներով (ազոտ, ածխաթթու գազ) և ունեն կալորիականություն Qn = 7000 ÷ 9000 կկալ / նմ3:
Չաղգազերը ուղեկցում են նավթային հանքավայրերին և սովորաբար կուտակվում են վերին շերտերում։ Ճարպային գազերն իրենց ծագմամբ նման են նավթին և պարունակում են շատ հեշտությամբ խտացող ածխաջրածիններ: Ջերմային արժեքհեղուկ գազեր Qn = 8000-15000 կկալ / նմ3
Գազային վառելիքի առավելությունները ներառում են տեղափոխման և այրման հեշտությունը, մոխրի խոնավության բացակայությունը, կաթսայատան սարքավորումների զգալի պարզությունը:
Ինչպես նաեւ բնական գազերՕգտագործվում են նաև վերամշակման ընթացքում ստացված արհեստական այրվող գազեր պինդ վառելիքներ, կամ արդյունաբերական ձեռնարկությունների շահագործման արդյունքում որպես թափոնների գազեր։ Արհեստական գազերը բաղկացած են վառելիքի, բալաստ գազերի և ջրային գոլորշու թերի այրման այրվող գազերից և բաժանվում են հարուստ և աղքատ՝ համապատասխանաբար 4500 կկալ/մ3 և 1300 կկալ3 միջին ջերմային արժեքով: Գազերի կազմը՝ ջրածին, մեթան, այլ ածխաջրածին միացություններ CmHn, ջրածնի սուլֆիդ H 2 S, չայրվող գազեր, ածխածնի երկօքսիդ, թթվածին, ազոտ և փոքր քանակությամբ ջրային գոլորշի։ Բալաստը ազոտ և ածխաթթու գազ է:
Այսպիսով, չոր գազային վառելիքի բաղադրությունը կարող է ներկայացվել որպես տարրերի հետևյալ խառնուրդ.
CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%:
Թաց գազային վառելիքի բաղադրությունն արտահայտվում է հետևյալ կերպ.
CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O = 100%:
Այրման ջերմություն չոր գազային վառելիք կՋ/մ3 (կկալ/մ3) 1 մ3 գազի դիմաց նորմալ պայմաններում որոշվում է հետևյալ կերպ.
Qn = 0.01,
Որտեղ Qi-ն համապատասխան գազի այրման ջերմությունն է:
Գազային վառելիքի ջերմային արժեքը ներկայացված է Աղյուսակ 3-ում:
Պայթուցիկ վառարանի գազձևավորվել է պայթուցիկ վառարաններում խոզի երկաթի հալման ժամանակ: Նրա բերքատվությունը և քիմիական բաղադրությունը կախված են լիցքի և վառելիքի հատկություններից, վառարանի աշխատանքային ռեժիմից, գործընթացի ուժեղացման մեթոդներից և այլ գործոններից։ Գազի ելքը տատանվում է 1500-2500 մ 3 մեկ տոննա խոզի երկաթի համար: Ոչ այրվող բաղադրիչների (N 2 և CO 2) տեսակարար կշիռը պայթուցիկ վառարանի գազում կազմում է մոտ 70%, ինչը որոշում է դրա ցածր ջերմային արդյունավետությունը (գազի ամենացածր ջերմային արժեքը 3-5 ՄՋ / մ 3 է):
Պայթուցիկ վառարանով գազ այրելիս այրման արտադրանքի առավելագույն ջերմաստիճանը (առանց ջերմության կորուստների և ջերմության սպառման CO 2-ի և H 2 O-ի տարանջատման համար) 400-1500 0 C է: Եթե գազը և օդը տաքացվում են մինչև այրումը, այրման արտադրանքի ջերմաստիճանը կարող է զգալիորեն աճել:
Ֆեռոհամաձուլվածք գազառաջանում է հանքաքարի կորզման վառարաններում ֆեռոհամաձուլվածքների հալման ժամանակ։ Փակ վառարաններից արտանետվող գազը կարող է օգտագործվել որպես վառելիք RER (երկրորդային էներգիայի պաշարներ): Բաց ջեռոցներում շնորհիվ անվճար մուտքվերևում օդային գազ է այրվում. Ֆեռոհամաձուլվածքի գազի ելքը և բաղադրությունը կախված է ձուլվածի աստիճանից
համաձուլվածք, լիցքավորման բաղադրություն, վառարանի գործառնական ռեժիմ, հզորություն և այլն։ Գազի բաղադրությունը՝ 50-90% CO, 2-8% H 2, 0,3-1% CH 4, O 2<1%, 2-5% CO 2 , остальное N 2 . Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 ^0 C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м^3 .
Փոխարկիչ գազառաջացել է թթվածնի փոխարկիչներում պողպատի ձուլման ժամանակ։ Գազը հիմնականում կազմված է ածխածնի օքսիդից, նրա բերքատվությունն ու բաղադրությունը էականորեն փոխվում է ձուլման ժամանակ։ Մաքրումից հետո գազի բաղադրությունը մոտավորապես հետևյալն է. 70-80% CO; 15-20% CO 2; 0,5-0,8% O 2; 3-12% N 2. Գազի այրման ջերմությունը 8,4-9,2 ՄՋ / մ 3 է։ Այրման առավելագույն ջերմաստիճանը հասնում է 2000 0 С։
Կոկա վառարանի գազառաջացել է ածխի լիցքի կոքսացման ժամանակ։ Սև մետալուրգիայում այն օգտագործվում է քիմիական արտադրանքի արդյունահանումից հետո։ Կոքսի վառարանի գազի բաղադրությունը կախված է ածխի լիցքի հատկություններից և կոքսացման պայմաններից: Գազում բաղադրամասերի ծավալային բաժինները գտնվում են հետևյալ սահմաններում,%՝ 52-62H 2; 0,3-0,6 O 2; 23.5-26.5 CH 4; 5,5-7,7 CO; 1,8-2,6 CO 2: Այրման ջերմությունը 17-17,6 ՄՋ / մ ^ 3 է, այրման արտադրանքի առավելագույն ջերմաստիճանը 2070 0 С:
5. Այրման ՋԵՐՄԱԿԱՆ ՄԱՇՆՈՐԴ
Դիտարկենք գազային, հեղուկ և պինդ վառելիքի այրման գործընթացի ջերմային հաշվեկշռի հաշվարկման մեթոդները: Հաշվարկը կրճատվում է հետևյալ խնդիրների լուծմանը.
· Վառելիքի այրման ջերմության (կալորիականության) որոշում.
· Այրման տեսական ջերմաստիճանի որոշում.
5.1. այրման ջերմություն
Քիմիական ռեակցիաները ուղեկցվում են ջերմության արտազատմամբ կամ կլանմամբ։ Երբ ջերմությունն ազատվում է, ռեակցիան կոչվում է էկզոթերմիկ, իսկ ներծծվելիս՝ էնդոթերմիկ։ Այրման բոլոր ռեակցիաները էկզոթերմիկ են, իսկ այրման արտադրանքները էկզոթերմիկ են:
Քիմիական ռեակցիայի ընթացքում արձակված (կամ կլանված) ջերմությունը կոչվում է ռեակցիայի ջերմություն։ Էկզոթերմիկ ռեակցիաներում այն դրական է, էնդոթերմիկ ռեակցիաներում՝ բացասական։ Այրման ռեակցիան միշտ ուղեկցվում է ջերմության արտազատմամբ։ Այրման ջերմությամբ Ք գ(Ջ / մոլ) ջերմության քանակն է, որն ազատվում է նյութի մեկ մոլի ամբողջական այրման և այրվող նյութը ամբողջական այրման արտադրանքի վերածելու ժամանակ: Խլուրդը նյութի քանակի հիմնական SI միավորն է։ Մեկ մոլը այն նյութի քանակությունն է, որում այնքան մասնիկներ (ատոմներ, մոլեկուլներ և այլն) կան, որքան ատոմներ կան ածխածնի-12 իզոտոպի 12 գ-ում։ 1 մոլին հավասար նյութի քանակի զանգվածը (մոլեկուլային կամ մոլային զանգված) թվայինորեն համընկնում է այս նյութի հարաբերական մոլեկուլային քաշի հետ։
Օրինակ, թթվածնի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը (O 2) 32 է, ածխածնի երկօքսիդը (CO 2) 44 է, իսկ համապատասխան մոլեկուլային կշիռները M = 32 գ / մոլ են և M = 44 գ / մոլ: Այսպիսով, մեկ մոլ թթվածին պարունակում է 32 գրամ այս նյութ, իսկ մեկ մոլ CO 2 պարունակում է 44 գրամ ածխաթթու գազ։
Տեխնիկական հաշվարկներում հաճախ օգտագործվում է ոչ թե այրման ջերմությունը: Ք գ, և վառելիքի ջերմային արժեքը Ք(J / կգ կամ J / m 3): Նյութի ջերմային արժեքը ջերմության քանակությունն է, որն ազատվում է 1 կգ կամ 1 մ 3 նյութի ամբողջական այրման ժամանակ։ Հեղուկ և պինդ նյութերի համար հաշվարկը կատարվում է 1 կգ-ի դիմաց, իսկ գազային նյութերի համար՝ 1 մ 3-ի դիմաց:
Այրման ջերմության և վառելիքի ջերմային արժեքի իմացությունը անհրաժեշտ է այրման կամ պայթյունի ջերմաստիճանը, պայթյունի ժամանակ ճնշումը, բոցի տարածման արագությունը և այլ բնութագրերը հաշվարկելու համար: Վառելիքի ջերմային արժեքը որոշվում է կամ փորձարարական կամ հաշվարկով։ Ջերմային արժեքի փորձարարական որոշման ժամանակ պինդ կամ հեղուկ վառելիքի տվյալ զանգվածն այրվում է կալորիմետրիկ ռումբում, իսկ գազային վառելիքի դեպքում՝ գազի կալորիմետրում։ Այս սարքերի օգնությամբ չափվում է ընդհանուր ջերմությունը Ք 0, որը արտանետվում է զանգվածով վառելիքի նմուշի այրման ժամանակ մ... Ջերմային արժեք Ք գհայտնաբերվում է բանաձևով
Այրման ջերմության և
վառելիքի կալորիականությունըԱյրման ջերմության և նյութի ջերմային արժեքի միջև կապ հաստատելու համար անհրաժեշտ է գրել այրման քիմիական ռեակցիայի հավասարումը:
Ածխածնի ամբողջական այրման արդյունքը ածխածնի երկօքսիդն է.
C + O 2 → CO 2:
Ջրածնի ամբողջական այրման արդյունքը ջուրն է.
2H 2 + O 2 → 2H 2 O:
Ծծմբի ամբողջական այրման արդյունքը ծծմբի երկօքսիդն է.
S + O 2 → SO 2.
Միաժամանակ ազոտը, հալոգենները և այլ ոչ այրվող տարրերը ազատվում են ազատ ձևով։
Այրվող նյութ՝ գազ
Որպես օրինակ, եկեք հաշվարկենք CH 4 մեթանի ջերմային արժեքը, որի համար այրման ջերմությունը կազմում է. Ք գ=882.6 .
Մենք որոշում ենք մեթանի մոլեկուլային քաշը՝ համաձայն նրա քիմիական բանաձևի (CH 4).
M = 1 ∙ 12 + 4 ∙ 1 = 16 գ / մոլ:
Եկեք որոշենք 1 կգ մեթանի ջերմային արժեքը.
Եկեք գտնենք 1 կգ մեթանի ծավալը՝ իմանալով նրա խտությունը ρ = 0,717 կգ/մ 3 նորմալ պայմաններում.
.· Որոշենք 1 մ 3 մեթանի ջերմային արժեքը.
Նմանատիպ կերպով որոշվում է ցանկացած այրվող գազերի ջերմային արժեքը։ Շատ սովորական նյութերի համար ջերմային արժեքները և ջերմային արժեքները չափվել են բարձր ճշգրտությամբ և նշված են համապատասխան տեղեկատու գրականության մեջ: Ահա որոշ գազային նյութերի ջերմային արժեքի աղյուսակը (Աղյուսակ 5.1): Մեծությունը Քայս աղյուսակում տրված է MJ / m 3 և kcal / m 3, քանի որ հաճախ որպես ջերմության միավոր օգտագործվում է 1 կկալ = 4,1868 կՋ:
Աղյուսակ 5.1
Գազային վառելիքի կալորիականությունը
Նյութ
Ացետիլեն
Ք
Դյուրավառ նյութ՝ հեղուկ կամ պինդ
Որպես օրինակ, եկեք հաշվարկենք C 2 H 5 OH էթիլային սպիրտի ջերմային արժեքը, որի համար այրման ջերմությունը կազմում է. Ք գ= 1373,3 կՋ / մոլ:
Մենք որոշում ենք էթիլային սպիրտի մոլեկուլային քաշը նրա քիմիական բանաձևի համաձայն (C 2 H 5 OH).
M = 2 ∙ 12 + 5 ∙ 1 + 1 ∙ 16 + 1 ∙ 1 = 46 գ / մոլ:
Որոշեք 1 կգ էթիլային սպիրտի ջերմային արժեքը.
Նմանապես որոշվում է ցանկացած հեղուկ և պինդ վառելիքի ջերմային արժեքը: Աղյուսակ 5.2-ը և 5.3-ը ցույց են տալիս ջերմային արժեքը Ք(MJ / կգ և կկալ / կգ) որոշ հեղուկ և պինդ նյութերի համար:
Աղյուսակ 5.2
Հեղուկ վառելիքի կալորիականությունը
Նյութ
Մեթիլ սպիրտ
Էթանոլ
Մազութ, յուղ
Ք
Աղյուսակ 5.3
Պինդ վառելիքի կալորիականությունը
Նյութ
Ծառը թարմ է
Չոր փայտ
Շագանակագույն ածուխ
Տորֆ չոր
Անտրացիտ, կոքս
Ք
Մենդելեևի բանաձևը
Եթե վառելիքի ջերմային արժեքը անհայտ է, ապա այն կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով D.I.-ի առաջարկած էմպիրիկ բանաձեւը։ Մենդելեևը։ Դա անելու համար դուք պետք է իմանաք վառելիքի տարրական բաղադրությունը (վառելիքի համարժեք բանաձև), այսինքն՝ դրանում առկա հետևյալ տարրերի տոկոսը.
թթվածին (O);
Ջրածին (H);
Ածխածին (C);
Ծծումբ (S);
Մոխիր (A);
Ջուր (Վտ):
Վառելիքի այրման արտադրանքները միշտ պարունակում են ջրային գոլորշի, որն առաջանում է ինչպես վառելիքում խոնավության առկայության, այնպես էլ ջրածնի այրման ժամանակ։ Այրման թափոնները թողնում են արդյունաբերական գործարանը ցողի կետից բարձր ջերմաստիճանում: Հետեւաբար, ջերմությունը, որն ազատվում է ջրի գոլորշիների խտացման ժամանակ, չի կարող օգտակար օգտագործվել և չպետք է հաշվի առնվի ջերմային հաշվարկներում:
Հաշվարկի համար սովորաբար օգտագործվում է մաքուր ջերմային արժեքը: Q nվառելիք, որը հաշվի է առնում ջրի գոլորշիով ջերմային կորուստները. Պինդ և հեղուկ վառելիքի համար արժեքը Q n(MJ / կգ) մոտավորապես որոշվում է Մենդելեևի բանաձևով.
Q n=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)
որտեղ փակագծերում նշված է վառելիքի բաղադրության մեջ համապատասխան տարրերի տոկոսային (wt%) պարունակությունը:
Այս բանաձևը հաշվի է առնում ածխածնի, ջրածնի և ծծմբի այրման էկզոթերմիկ ռեակցիաների ջերմությունը (գումարած նշանով): Թթվածինը, որը վառելիքի մի մասն է, մասամբ փոխարինում է օդի թթվածնին, հետևաբար (5.1) բանաձևի համապատասխան տերմինը վերցվում է մինուս նշանով։ Երբ խոնավությունը գոլորշիանում է, ջերմությունը սպառվում է, ուստի W պարունակող համապատասխան տերմինը նույնպես վերցվում է մինուս նշանով։
Տարբեր վառելանյութերի (փայտ, տորֆ, ածուխ, նավթ) կալորիականության վերաբերյալ հաշվարկված և փորձարարական տվյալների համեմատությունը ցույց է տվել, որ Մենդելեևի բանաձևով (5.1) հաշվարկը տալիս է 10%-ը չգերազանցող սխալ:
Զուտ ջերմային արժեք Q n(MJ / մ 3) չոր այրվող գազերը բավարար ճշգրտությամբ կարող են հաշվարկվել որպես առանձին բաղադրիչների ջերմային արժեքի արտադրանքի գումար և դրանց տոկոսը 1 մ 3 գազային վառելիքում:
Q n= 0,108 [Н 2] + 0,126 [СО] + 0,358 [СН 4] + 0,5 [С 2 Н 2] + 0,234 [Н 2 Ս] ..., (5,2)
որտեղ փակագծերում նշված է խառնուրդի համապատասխան գազերի տոկոսային (ծավալային%) պարունակությունը:
Բնական գազի միջին ջերմային արժեքը մոտավորապես 53,6 ՄՋ / մ 3 է: Արհեստականորեն արտադրվող այրվող գազերում CH 4 մեթանի պարունակությունը աննշան է։ Հիմնական այրվող բաղադրիչներն են ջրածինը H 2 և ածխածնի երկօքսիդը CO: Կոքսի վառարանի գազում, օրինակ, H 2-ի պարունակությունը հասնում է (55 ÷ 60)%, իսկ այդպիսի գազի զուտ ջերմային արժեքը հասնում է 17,6 ՄՋ / մ 3: Գեներատորի գազում CO-ի պարունակությունը կազմում է ~ 30%, իսկ H2-ը ~ 15%, մինչդեռ գեներատորի գազի ավելի ցածր ջերմային արժեքը կազմում է. Q n= (5,2 ÷ 6,5) ՄՋ / մ 3: Պայթուցիկ վառարանի գազում CO-ի և H2-ի պարունակությունը ավելի քիչ է. մեծությունը Q n= (4.0 ÷ 4.2) ՄՋ / մ 3:
Դիտարկենք Մենդելեևի բանաձևով նյութերի կալորիականությունը հաշվարկելու օրինակներ.
Որոշենք ածուխի ջերմային արժեքը, որի տարրական բաղադրությունը տրված է աղյուսակում։ 5.4.
Աղյուսակ 5.4
Ածխի տարրական կազմը
· Աղյուսակում տրված փոխարինող: Մենդելեևի (5.1) բանաձևի 5.4 տվյալները (ազոտ N և մոխիր A ներառված չեն այս բանաձևում, քանի որ դրանք իներտ նյութեր են և չեն մասնակցում այրման ռեակցիային).
Q n= 0,339 ∙ 37,2 + 1,025 ∙ 2,6 + 0,1085 ∙ 0,6–0,1085 ∙ 12–0,025 ∙ 40 = 13,04 ՄՋ / կգ:
Որոշեք վառելափայտի քանակությունը, որն անհրաժեշտ է 50 լիտր ջուրը 10°C-ից մինչև 100°C տաքացնելու համար, եթե ջեռուցումը սպառում է այրման ժամանակ արձակված ջերմության 5%-ը, և ջրի ջերմունակությունը։ Հետ= 1 կկալ / (կգ ∙ աստիճան) կամ 4,1868 կՋ / (կգ ∙ աստիճան): Վառելափայտի տարրական բաղադրությունը տրված է աղյուսակում: 5.5:
Աղյուսակ 5.5
Վառելափայտի տարրական կազմը
Գտնենք վառելափայտի ջերմային արժեքը Մենդելեևի բանաձևով (5.1).
Q n= 0,339 ∙ 43 + 1,025 ∙ 7–0,1085 ∙ 41–0,025 ∙ 7 = 17,12 ՄՋ / կգ:
Որոշեք 1 կգ վառելափայտ այրելիս ջրի ջեռուցման վրա ծախսվող ջերմության քանակությունը (հաշվի առնելով, որ այն տաքացնելու համար պահանջվում է այրման ժամանակ թողարկված ջերմության 5%-ը (a = 0,05).
Ք 2 = ա Q n= 0,05 17,12 = 0,86 ՄՋ / կգ:
Որոշեք վառելափայտի քանակը, որն անհրաժեշտ է 50 լիտր ջուր 10 ° C-ից մինչև 100 ° C տաքացնելու համար.
կգ.Այսպիսով, ջուրը տաքացնելու համար անհրաժեշտ է մոտ 22 կգ փայտ։
Այրվող գազի դասակարգում
Քաղաքների և արդյունաբերական ձեռնարկությունների գազամատակարարման համար օգտագործվում են տարբեր այրվող գազեր, որոնք տարբերվում են ծագումից, քիմիական կազմից և ֆիզիկական հատկություններից:
Ըստ ծագման՝ այրվող գազերը բաժանվում են բնական կամ բնական և արհեստականի, որոնք արտադրվում են պինդ և հեղուկ վառելիքից։
Բնական գազերը նավթի հետ միասին արտադրվում են զուտ գազային կամ նավթային հանքավայրերի հորերից։ Նավթի հանքավայրերից ստացվող գազերը կոչվում են ասոցիացված գազեր:
Մաքուր գազի հանքավայրերի գազերը հիմնականում մեթան են՝ ծանր ածխաջրածինների փոքր պարունակությամբ։ Դրանք բնութագրվում են մշտական կազմով և կալորիականությամբ։
Հարակից գազերը մեթանի հետ պարունակում են զգալի քանակությամբ ծանր ածխաջրածիններ (պրոպան և բութան): Այս գազերի բաղադրությունը և ջերմային արժեքը շատ տարբեր են:
Արհեստական գազերը արտադրվում են հատուկ գազային կայաններում, կամ որպես կողմնակի արտադրանք են ստանում, երբ ածուխն այրվում է մետալուրգիական գործարաններում, ինչպես նաև նավթավերամշակման գործարաններում:
Ածուխից ստացված գազերը մեր երկրում օգտագործվում են քաղաքային գազամատակարարման համար շատ սահմանափակ քանակությամբ, և դրանց մասնաբաժինը անընդհատ նվազում է։ Միևնույն ժամանակ, աճում է հեղուկացված ածխաջրածնային գազերի արտադրությունն ու սպառումը, որոնք ստացվում են հարակից նավթային գազերից գազաբենզինային գործարաններում և նավթավերամշակման գործարաններում նավթավերամշակման ընթացքում: Քաղաքային գազամատակարարման համար օգտագործվող հեղուկացված նավթային գազերը հիմնականում կազմված են պրոպանից և բութանից:
Գազի կազմը
Գազի տեսակը և դրա բաղադրությունը մեծապես որոշում են գազի կիրառման ոլորտը, գազային ցանցի սխեման և տրամագծերը, գազայրիչների և առանձին գազատարի ագրեգատների նախագծային լուծումները:
Գազի սպառումը կախված է ջերմային արժեքից, հետևաբար գազատարների տրամագծից և գազի այրման պայմաններից: Երբ գազն օգտագործվում է արդյունաբերական կայանքներում, այրման ջերմաստիճանը և բոցի տարածման արագությունը և գազի վառելիքի բաղադրության կայունությունը շատ կարևոր են: Գազերի բաղադրությունը, ինչպես նաև նրանց ֆիզիկաքիմիական հատկությունները հիմնականում կախված են գազերի ստացման տեսակից և եղանակից:
Այրվող գազերը տարբեր գազերի մեխանիկական խառնուրդներ են։<как горючих, так и негорючих.
Գազային վառելիքի այրվող մասը ներառում է՝ ջրածին (H 2) - գազ՝ առանց գույնի, համի կամ հոտի, դրա մաքուր ջերմային արժեքը 2579 է։ կկալ / նմ 3 \մեթանը (CH 4) անգույն, անհամ և հոտ գազ է, որը բնական գազերի հիմնական այրվող մասն է, դրա մաքուր ջերմային արժեքը 8555 է։ կկալ / նմ 3;ածխածնի օքսիդը (CO) գազ է առանց գույնի, համի և հոտի, պարզվում է, որ որևէ վառելիքի թերի այրման հետևանքով շատ թունավոր է, զուտ կալորիականությունը 3018թ. կկալ / նմ 3;ծանր ածխաջրածիններ (C p H t),Այս անունով<и формулой обозначается целый ряд углеводородов (этан - С2Н 6 , пропан - С 3 Нв, бутан- С4Н 10 и др.), низшая теплотворная способность этих газов колеблется от 15226 до 34890 կկալ / նմ *:
Գազային վառելիքի ոչ այրվող մասը ներառում է՝ ածխաթթու գազ (CO 2), թթվածին (O 2) և ազոտ (N 2):
Գազերի ոչ այրվող մասը սովորաբար կոչվում է բալաստ։ Բնական գազերը բնութագրվում են տաքացման բարձր արժեքով և ածխածնի երկօքսիդի լիակատար բացակայությամբ: Միևնույն ժամանակ (մի շարք հանքավայրեր, հիմնականում գազ-նավթային հանքավայրերը, պարունակում են շատ թունավոր (և քայքայիչ քայքայիչ գազ՝ ջրածնի սուլֆիդ (H 2 S): Արհեստական ածխի գազերի մեծ մասը պարունակում է զգալի քանակությամբ խիստ թունավոր գազ՝ ածխածնի երկօքսիդ ( CO): Գազում օքսիդի առկայությունը) ածխածինը և այլ թունավոր նյութերը խիստ անցանկալի են, քանի որ դրանք բարդացնում են գործառնական աշխատանքի արտադրությունը և մեծացնում են վտանգը գազ օգտագործելիս: Բացի հիմնական բաղադրիչներից, գազերի կազմը ներառում է տարբեր կեղտեր: , որի տեսակարար արժեքը չնչին է, նույնիսկ միլիոնավոր խորանարդ մետր գազ, կեղտերի ընդհանուր քանակը հասնում է զգալի արժեքի։ և շահագործման ընթացքում:
Կեղտերի քանակն ու բաղադրությունը կախված են գազի արտադրության կամ արդյունահանման եղանակից և դրա մաքրման աստիճանից։ Առավել վնասակար կեղտերն են փոշին, խեժը, նաֆթալինը, խոնավությունը և ծծմբային միացությունները։
Գազում փոշին առաջանում է արտադրության (արդյունահանման) կամ գազատարներով գազ տեղափոխելիս։ Խեժը վառելիքի ջերմային տարրալուծման արդյունք է և կապված է բազմաթիվ արհեստական գազերի հետ։ Գազի մեջ փոշու առկայության դեպքում խեժը նպաստում է կուպր-ցեխային խցանների առաջացմանը և գազատարների խցանմանը։
Նաֆթալինը սովորաբար հայտնաբերվում է արհեստական ածխի գազերում: Ցածր ջերմաստիճանի դեպքում նաֆթալինը նստում է խողովակներում և այլ պինդ և հեղուկ կեղտերի հետ միասին նվազեցնում է գազատարների հոսքի տարածքը:
Գոլորշի տեսքով խոնավությունը հանդիպում է գրեթե բոլոր բնական և արհեստական գազերում։ Այն բնական գազեր է մտնում հենց գազի դաշտում ջրի մակերևույթի հետ գազի շփման արդյունքում, իսկ արտադրական գործընթացում արհեստական գազերը հագեցվում են ջրով: Գազում զգալի քանակությամբ խոնավության առկայությունը անցանկալի է, քանի որ այն նվազեցնում է կալորիականությունը: գազի արժեքը. , գազի այրման ժամանակ խոնավությունը մթնոլորտ է տանում զգալի քանակությամբ ջերմություն այրման արտադրանքի հետ միասին. միավորներ) պետք է ջնջվի: Սա պահանջում է հատուկ կոնդենսատային թակարդների տեղադրում և դրանց տարհանում:
Ծծմբի միացությունները, ինչպես արդեն նշվել է, ներառում են ջրածնի սուլֆիդը, ինչպես նաև ածխածնի դիսուլֆիդը, մերկապտանը և այլն: Այս միացությունները ոչ միայն վնասակար ազդեցություն են ունենում մարդու առողջության վրա, այլև առաջացնում են խողովակների զգալի կոռոզիա:
Այլ վնասակար կեղտերից պետք է նշել ամոնիակային և ցիանիդային միացությունները, որոնք հիմնականում հայտնաբերված են ածխի գազերում։ Ամոնիակի և ցիանիդային միացությունների առկայությունը հանգեցնում է խողովակի մետաղի կոռոզիայի ավելացմանը:
Անցանկալի է նաև այրվող գազերում ածխաթթու գազի և ազոտի առկայությունը։ Այս գազերը չեն մասնակցում այրման գործընթացին՝ լինելով բալաստ, որը նվազեցնում է ջերմային արժեքը, ինչը հանգեցնում է գազատարների տրամագծի մեծացման և գազային վառելիքի օգտագործման տնտեսական արդյունավետության նվազմանը։
Քաղաքային գազամատակարարման համար օգտագործվող գազերի կազմը պետք է համապատասխանի ԳՕՍՏ 6542-50-ի պահանջներին (Աղյուսակ 1):
Աղյուսակ 1
Երկրի ամենահայտնի հանքավայրերի բնական գազերի բաղադրության միջին արժեքները ներկայացված են աղյուսակում։ 2.
Գազի հանքերից (չոր)
Արևմտյան Ուկրաինա. ... ... 81,2 7,5 4,5 3,7 2,5 - . 0,1 0,5 0,735 Շեբելինսկո .............................. 92,9 4,5 0,8 0,6 0,6 ____ . 0,1 0,5 0,603 Ստավրոպոլի մարզ. ... 98,6 0,4 0,14 0,06 - 0,1 0,7 0,561 Կրասնոդարի մարզ. ... 92,9 0,5 - 0,5 _ 0,01 0,09 0,595 Սարատով ...................................... 93,4 2,1 0,8 0,4 0,3 Ոտնահետքեր 0,3 2,7 0,576 Գազլի, Բուխարայի շրջան 96,7 0,35 0,4" 0,1 0,45 0,575 Գազի և նավթի հանքավայրերից (կապված) Ռոմաշկինո ...................................... 18,5 6,2 4,7 0,1 11,5 1,07 7,4 4,6 ____ Ոտնահետքեր 1,112 __ . Թույմազին ...................................... 18,4 6,8 4,6 ____ 0,1 7,1 1,062 - մոխիր ....... 23,5 9,3 3,5 ____ 0,2 4,5 1,132 - Ճարպ .......... ............................. 2,5 . ___ . 1,5 0,721 - Սիզրանի յուղ ..................................... 31,9 23,9 - 5,9 2,7 0,8 1,7 1,6 31,5 0,932 - Իշիմբայ ...................................... 42,4 20,5 7,2 3,1 2,8 1,040 _ Անդիջան. .............................. 66,5 16,6 9,4 3,1 3,1 0,03 0,2 4,17 0,801 ; Գազերի կալորիականությունը
Վառելիքի քանակի միավորի ամբողջական այրման ժամանակ արտանետվող ջերմության քանակը կոչվում է ջերմային արժեք (Q) կամ, ինչպես երբեմն ասում են, ջերմային արժեք կամ ջերմային արժեք, որը վառելիքի հիմնական բնութագրիչներից է։ .
Գազերի ջերմային արժեքը սովորաբար վերաբերում է 1-ին մ 3,ընդունված նորմալ պայմաններում:
Տեխնիկական հաշվարկներում նորմալ պայմանները նշանակում են գազի վիճակը 0 ° C-ին հավասար ջերմաստիճանում և 760 ճնշման դեպքում: մմ Hg Արվեստ.Այս պայմաններում գազի ծավալը նշվում է նմ 3(նորմալ խորանարդ մետր):
ԳՕՍՏ 2923-45-ի համաձայն արդյունաբերական գազի չափումների համար նորմալ պայմանները վերցվում են որպես 20 ° C ջերմաստիճան և 760 ճնշում: մմ Hg Արվեստ.Այս պայմաններին վերագրվող գազի ծավալը, ի տարբերություն նմ 3կզանգեմ մ 3 (խորանարդ մետր):
Գազերի կալորիականությունը (Հ))արտահայտված է կկալ / նմ էլկամ մեջ կկալ / մ 3.
Հեղուկ գազերի համար ջերմային արժեքը նշվում է 1-ում կգ.
Տարբերակել բարձր (Q in) և ցածր (Q n) ջերմային արժեքի միջև: Համախառն ջերմային արժեքը հաշվի է առնում վառելիքի այրման ժամանակ առաջացած ջրի գոլորշիների խտացման ջերմությունը: Զուտ ջերմային արժեքը հաշվի չի առնում այրման արտադրանքի ջրային գոլորշու մեջ պարունակվող ջերմությունը, քանի որ ջրի տուփերը չեն խտանում, այլ տարվում են այրման արտադրանքներով:
Q in և Q n հասկացությունները վերաբերում են միայն այն գազերին, որոնց այրման արդյունքում ջրի գոլորշի է արտանետվում (այս հասկացությունները չեն վերաբերում ածխածնի մոնօքսիդին, որը այրման ժամանակ ջրային գոլորշի չի արտադրում)։
Ջրային գոլորշիների խտացման ժամանակ ջերմություն է արտանետվում՝ հավասար 539 կկալ / կգ:Բացի այդ, երբ կոնդենսատը սառչում է մինչև 0 ° C (. կամ 20 ° C), համապատասխանաբար, ջերմություն է արտանետվում 100 կամ 80: կկալ / կգ:
Ընդհանուր առմամբ, ավելի քան 600 ջերմություն է արտանետվում ջրի գոլորշիների խտացման պատճառով։ կկալ / կգ,որը գազի համախառն և զուտ ջերմային արժեքի տարբերությունն է: Քաղաքային գազամատակարարման մեջ օգտագործվող գազերի մեծ մասի դեպքում այդ տարբերությունը կազմում է 8-10%:
Որոշ գազերի ջերմային արժեքները բերված են աղյուսակում: 3.
Քաղաքային գազամատակարարման համար ներկայումս օգտագործվում են գազեր, որոնք, որպես կանոն, ունեն առնվազն 3500 կալորիականություն. կկալ / նմ 3.Դա բացատրվում է նրանով, որ քաղաքային պայմաններում գազը մատակարարվում է զգալի հեռավորությունների վրա խողովակներով։ Եթե ջերմային արժեքը ցածր է, ապա պետք է մեծ քանակությամբ կերակրել: Սա անխուսափելիորեն հանգեցնում է գազատարների տրամագծերի ավելացմանը և, որպես հետևանք, գազի ցանցերի կառուցման համար մետաղական ներդրումների և միջոցների ավելացմանը, ինչպես նաև՝ շահագործման ծախսերի ավելացմանը։ Ցածր կալորիականությամբ գազերի էական թերությունն այն է, որ շատ դեպքերում դրանք պարունակում են զգալի քանակությամբ ածխածնի օքսիդ, ինչը մեծացնում է վտանգը գազ օգտագործելիս, ինչպես նաև ցանցերի և կայանքների սպասարկման ժամանակ:
3500-ից պակաս ջեռուցման արժեքով գազ կկալ / նմ 3առավել հաճախ օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ, որտեղ չի պահանջվում այն տեղափոխել երկար հեռավորությունների վրա և ավելի հեշտ է կազմակերպել այրումը: Քաղաքային գազամատակարարման համար ցանկալի է ունենալ մշտական կալորիականություն։ Տատանումները, ինչպես մենք արդեն հաստատել ենք, թույլատրվում է ոչ ավելի, քան 10%: Գազի ջերմային արժեքի մեծ փոփոխությունը պահանջում է նոր ճշգրտում, իսկ երբեմն էլ կենցաղային տեխնիկայի ստանդարտացված մեծ թվով այրիչների փոփոխություն, ինչը կապված է զգալի դժվարությունների հետ:
