Материальные эффекты реакций горения. Коэффициент избытка воздуха. Объемы продуктов горения

Материальный баланс процессов горения. Брутто-уравнения реакций горения. Расход воздуха на горение. Стехиометрический состав горючей смеси. Коэффициент избытка воздуха, продукты горения. Химический и физический недожог. Дым и его основные характеристики, коэффициент дымообразования.
Понятие о термодинамической системе, окружающей среде и термодинамическом процессе. Внутренняя энергия и работа термодинамической системы. Закон сохранения энергии. Определение работы расширения газа в процессах при постоянном и переменном давлении. Определение количества теплоты, сообщаемой газу в термодинамическом процессе.
Тепловой баланс процессов горения. Термохимическое брутто-уравнение процесса горения. Высшая и низшая теплота горения, формула Д.И.Менделеева. Температура горения (теоретическая, калориметрическая, адиабатическая и действительная). Пожар как энергетическая система. Классификация пожаров по виду пожарной нагрузки. Материальный и тепловой баланс пожара.
Виды передачи теплоты: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение. Механизм передачи теплоты в каждом из них. Основные понятия: тепловой поток, плотность теплового потока, стационарный и нестационарный температурный режимы.
Теплопроводность однослойной и многослойной плоских и цилиндрических стенок: анализ уравнений, типы задач пожарной безопасности и методика их решения.

Объем продуктов сгорания в газовом тракте, работающем под разрежением, определяют с учетом нарастания избытка воздуха по тракту. Расчеты проводят для каждого газохода при среднем значении в нем коэффициента избытка воздуха, так как все расчеты конвективного теплообмена выполняют при средней скорости газового потока. Рост объема продуктов сгорания вызывает уменьшение их парциального давления. Это непосредственно сказывается на теплоотдаче излучением трехатомных газов и водяных паров. Коэффициент избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топ­лива, способа его сжигания, конструкции топки котла и принимается на основании опытных данных.

При сжигании топлива очень важно правильно регулировать поступление воздуха в топку котла.

Если воздуха в топку котла будет поступать мало, то кислорода не будет хватать для полного сгорания топлива, и часть горючих газов, образующихся в топке котла (например, окись углерода СО), и несгоревшие частицы угля будут уноситься с продуктами горения в дымовую трубу. Неполноту сгорания топлива можно заметить по появлению черного дыма из дымовой трубы. Очевидно, что такое сжигание вызывает излишнюю трату топлива.

Чтобы обеспечить полное сгорание кускового топлива, практически приходиться подавать воздуха в топку в несколько раз больше, чем требуется по расчету (например, в полтора раза). Но чрезмерный избыток воздуха в топке котла недопустим, так как много тепла при этом тратится на нагревание излишнего воздуха перед его подачей в топку котла, а также много тепла уносится в дымовую трубу.

Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, должно быть несколько большим теоретиче­ского, так как при практическом сжигании топлива не все количе­ство теоретически необходимого воздуха используется для горения топлива; часть его не участвует в реакции горения в результате не­достаточного перемешивания воздуха с топливом, а также из-за того, что воздух не успевает вступить в соприкосновение с углеродом топлива и уходит в газоходы котла в свободном состоянии. Поэтому отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку котла, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке

α _т = V_вд / V_в°,

где V_вд — действительный объем воздуха, поданного в топку котла на 1 кг топлива,

V_в° — теоретический объем воздуха,

тогда

V_вд = α _т ּ V_в° (40)