Азбука горения

Вещества, поддерживающие горение (Основные принципы горения)

В качестве окислителя при горении обычно используется воздух. Как известно, воздух это смесь газов, основными составляющими которой являются кислород и азот

Если известен точный химический состав топлива, можно рассчитать стехиометрическое количество кислорода и, следовательно, количество участвующего в горении воздуха, необходимого для процесса горения.

Стехиометрическое количество воздуха можно вычислить по следующей формуле:

где C, Н, S и О - соответственно массовые проценты углерода, водорода, серы и кислорода, входящих в состав топлива.

В таблицах 2 и 3 показано стехиометрическое количество воздуха для некоторых видов топлива.

Если в реакции окисления топлива (горении) участвует большее количество воздуха, нежели требуется (исходя из стехиометрического уравнения), то весь азот и та часть кислорода, которая не вступила в реакцию с топливом, не будут участвовать в реакции окисления.

При этом они поглощают некоторое количество тепла, выделяемого во время горения, а реальное количество тепловой энергии распределится в большем объеме газа, и удельный тепловой поток снизится (температура пламени станет ниже).

Таблица 1. Классификация основных видов топлива

Рисунок 2. Влияние температуры и высоты над уровнем моря на эффективность подачи воздуха

Количество кислорода, содержащегося в воздухе, составляет приблизительно 21% от объёма и около 23% от веса. Но это значение не постоянно и меняется в зависимости от высоты над уровнем моря и температуры. Изменение концентрации кислорода в воздухе вызвано тем, что нагревание участвующего в горении воздуха и изменение высоты над уровнем моря дает один и тот же эффект, а именно - уменьшение плотности воздуха. Уменьшение плотности воздуха является причиной уменьшения количества кислорода.

На высоте 1000 метров над уровнем моря плотность воздуха примерно на 10% меньше, чем на нулевой высоте над уровнем моря.

Изменение плотности воздуха и, следовательно, количества кислорода из-за сильного изменения высоты над уровнем моря или температуры по сравнению с нормальными условиями (высота над уровнем моря - 100 метров, температура воздуха, участвующего в горении - 20°С), является таким фактором, которым нельзя пренебрегать. Это подробнее описано в разделе 3 в параграфах с примерами по выбору горелки.

При определённых условиях на содержание кислорода в воздухе также могут влиять и другие факторы:

• влажность воздуха (обычно при увеличении относительной влажности воздуха, содержание кислорода в нём уменьшается);
• повышенное содержание в воздухе пыли и других волокнистых соединений (проблемы в системах горения возникают в связи с тем, что они отбирают на себя часть воздуха, участвующего в горении).