Transcript Gázok égése - DE Műszaki Kar

Tüzeléstechnika
Gázok égése
L. Szabó Gábor
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Épületgépészeti és Létesítménymérnöki Tanszék
[email protected]
Égés
• Égés: olyan kémiai reakció, amelynek során az
éghető
gáz
(hőtermelő)
a
levegő
reakcióba
oxigénjével
lép.
Sebessége
megkülönböztetünk:
• Lassú: pl.: rozsdásodás
• Normál: pl.: a köznapi értelemben vett égés
• Gyors: pl.: gázpalack felrobbanása
exoterm
szerint
A fontosabb szénhidrogének
Gáztechnikai
jele
Neve
Összetétele
Molekulatömege
[kg/kmol]
C1
Metán
CH4
16
C2
Etán
C2H6
30
C3
Propán
C3H8
44
C4
Bután
C4H10
58
C5
Pentán
C5H12
72
C6
Hexán
C6H14
86
Szénhidrogének általánosan:
CnH2n+2
A szénhidrogének égése
• 1[m3] CH4+ 2[m3] O2 = 1[m3] CO2 + 2[m3] H2O
• Adott szénhidrogén oxigénnel való tökéletes egyesülése
folytán szén-dioxid és víz keletkezeik.
Az égés egyenletei
• 1 CH4+ 2 O2 = 1 CO2 + 2 H2O
• 2 C2H6+ 7 O2 = 4 CO2 + 6 H2O
• 1 C3H8+ 5 O2 = 3 CO2 + 4 H2O
• 2 C4H10+ 13 O2 = 8 CO2 + 10 H2O
• 1 C5H12+ 8 O2 = 5 CO2 + 6 H2O
• 2 C6H14+ 19 O2 = 12 CO2 + 14 H2O
• 1 C7H16+ 11 O2 = 7 CO2 + 8 H2O
• 2 CO+ 1 O2=2 CO2
• 2 H2+1 O2=2 H2O
Az égés bruttó egyenletei
• 1 CH4+ 2 O2 = 1 CO2 + 2 H2O
• 1 C2H6+ 3,5 O2 = 2 CO2 + 3 H2O
• 1 C3H8+ 5 O2 = 3 CO2 + 4 H2O
• 1 C4H10+ 6,5 O2 = 4 CO2 + 5 H2O
• 1 C5H12+ 8 O2 = 5 CO2 + 6 H2O
• 1 C6H14+ 9,5 O2 = 6 CO2 + 7 H2O
• 1 C7H16+ 11 O2 = 7 CO2 + 8 H2O
• 1 CO+ 0,5 O2=1 CO2
• 1 H2+0,5 O2=1 H2O
A bruttó egyenletek elemeinek
szorzótényezői
• Az O2 együtthatóját f1-el jelöljük.
• 1 [m3] adott gáz elégetéséhez szükséges oxigén [m3]-ben
• Az CO2 együtthatóját f2-vel jelöljük.
• 1 [m3] adott gáz elégetésekor keletkező szén-dioxid [m3]-ben
• Az H2O együtthatóját f3-mal jelöljük.
• 1 [m3] adott gáz elégetésekor keletkező víz [m3]-ben
• A szorzó tényezők mértékegysége ezért [m3/m3]
A gázkeverék „inert” gázainak
f1, f2, f3 értékei
„Inert” gáz
Jele
f1
f2
f3
Nitrogén
N2
0
0
0
Víz
H2O
0
0
1
Szén-dioxid
CO2
0
1
0
Oxigén
O2
-1
0
0
Az égési levegő összetétele
Alkotó
Térfogatarány
[m3/m3]
Térfogatarány
[tf%]
Nitrogén
0,780.5
78,05
Oxigén
0,21
21
Argon és más nemes
gázok
0,009.2
0,92
Szén-dioxid
0,000.3
0,03
Gázkeverék égéséhez szükséges
minimális oxigén illetve levegő igény
• Azt a mennyiséget, mely az éghető gáz elégéséhez szükséges minimális
oxigén igénynek nevezzük:
• Jele: O2,min , Mértékegysége [m3/m3]
O
n
2
 O 2 , min 
r
i
i 1
 f1
m3 
 3
m 
• A minimális oxigénigényt biztosítani tudó levegő mennyiség a minimális
levegő igény:
• Jele: Lmin , Mértékegysége [m3/m3]
L min
m3 

  3
0 , 21
m 
O 2 , min
Légellátási (légfelesleg) tényező
• Az
égésben
résztvevő
levegőmennyiség
viszonya
az
elméleti
levegőszükséglethez a légellátási tényező.
• Gáztüzelő berendezésekben mindig több levegő adnak a gázhoz, mint
az elméleti levegő szükséglet, ennek oka, a tökéletes égés biztosítása
• Jele: λ, Mértékegysége: [-]
• Meghatározása:
 
L tényleges
L min
• Értéke:
• Tökéletes égésnél
λ=1,0
• Gázégőknél
λ=1,1-1,4
- 
A széndioxid és a vízgőz
mennyisége
• Az égési és a bruttó egyenletekből adódóan megtudjuk
határozni az elméletileg keletkező szén-dioxid és vízgőz
mennyiségét.
• A keletkező szén-dioxid mennyisége:
 CO
2

• A keletkező vízgőz mennyisége:
H
 f2
m3 
 3
m 
 f3
m3 
 3
m 
n
r
i
i 1
n
2
O 
r
i
i 1
Köszönöm a figyelmet !