Системы газоснабжения. Жуков Н.П - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

• сжиженные углеводородные газы имеют нижний предел воспламенения в смеси с воздухом, равный 2 %;
• баллоны заполняются газом только на 85…90 % из-за высокого значения коэффициента температурного расшире-
ния.
Вопросы для самопроверки
1. Каковы физико-химические свойства углеводородов в жидкой и паровой фазах?
2. Расчет состава двухфазной смеси углеводородов.
3. Газонаполнительные и раздаточные станции, их технологические схемы и основные сооружения.
4. Газобаллонные установки, их оборудование и расчет.
5. Групповые установки. Устройство подземных резервуаров. Установки с отбором паровой фазы и испарением жид-
кости внутри резервуаров.
6. Какими должны быть состав и свойства смесей паров сжиженных газов с воздухом? Область применения этих сме-
сей.
Литература: [1, 3, 9, 12, 15, 16].
Тема 11. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЖИГАНИЯ ГАЗОВ
Студентам, изучающим процессы сжигания газов в различных установках, необходимо усвоить основы теории горения
газа. Горение – это процесс окисления, протекающий очень медленно при нормальных условиях и ускоряющийся с повыше-
нием температуры. Если газовоздушную смесь нагреть до температуры воспламенения, то начнется ее самопроизвольное
горение с выделением огромного количества тепла. Для горения газа необходимы два условия: смешение газа с необходи-
мым количеством кислорода и подогрев первоначальных порций смеси до температуры воспламенения.
Реакцию горения горючего газа в воздухе можно записать в виде:
()
22222
3,76N
4
OH
2
CO3,76NO
4
HC ⋅
+++=+
++
n
m
n
m
n
m
nm
.
Необходимо научиться определять количество кислорода и воздуха, теоретически необходимое для сжигания 1 м
3
газа,
знать состав продуктов горения и уметь рассчитать их объем, а также иметь представление о калориметрической и теорети-
ческой температурах горения.
Изучая вопросы воспламенения холодных газовоздушных смесей, надо помнить, что газ горит и взрывается при опре-
деленных соотношениях с воздухом. Для каждого газа существуют свои нижняя и верхняя концентрационные границы вос-
пламенения. Пределы воспламеняемости для метана составляют 5…15 %. Если выделяемая теплота достаточна для нагрева-
ния в газовоздушной смеси до температуры самовоспламенения, то смесь может гореть или взрываться. Студенты должны
понимать, почему при концентрациях ниже или выше этих границ горение и взрыв газовоздушных смесей не наблюдаются.
При взрыве продукты горения быстро нагреваются и, расширяясь, создают в объеме, где они находятся, повышенные давле-
ния. Резкое возрастание давления и быстрое расширение продуктов горения обусловливают разрушительный эффект взрыва.
Давление, возникающее при взрывах, определяют по формуле:
NТ
МТР
KP
0
в0
в
= ,
где Т
0
– начальная температура взрывоопасной смеси, К; Т
в
– температура при взрыве, К; Р
0
– начальное давление (абсолют-
ное) взрывоопасной смеси; М – число молекул продуктов горения после взрыва; N – число молекул смеси до взрыва; K –
коэффициент, учитывающий тепловые потери стенками оболочки и диссоциацию газа и воздуха до взрыва, обычно от 0,86
до 0,9.
При взрывах газовоздушной смеси в трубах с большими диаметром и длиной скорость распространения пламени может
превзойти скорость распространения звука и достичь 2000…4000 м/с. В результате быстро движущегося взрывного воспла-
менения местное повышение давления составит 8 МПа и выше. Такое взрывное воспламенение называется детонацией.
Знакомясь с понятием скорости распространения пламени, следует рассмотреть два режима: а) нормальное распростра-
нение пламени и его скорость при ламинарном горении; б) распространение пламени в турбулентном потоке. Необходимо
помнить, что величина скорости нормального распространения пламени определяется физико-химическими свойствами сме-
си и зависит от концентрации газа и воздуха, состава газа, первоначальной температуры воздуха и газа балластных газов.
Надо знать, при каком соотношении газа и воздуха скорость нормального распространения пламени будет максимальной и
минимальной. Скорость распространения пламени в турбулентном потоке определяется не только физико-химическими
свойствами, но и турбулентными характеристиками, поэтому по абсолютному значению она превышает нормальную ско-
рость распространения пламени.
Следует также ознакомиться с вопросами устойчивости сжигания различных газовоздушных смесей, явлениями про-
скока и отрыва пламени, со способами стабилизации ламинарного и турбулентного пламени. При устойчивом горении в зоне
горения устанавливается динамическое равновесие между стремлением пламени продвинуться навстречу движению газо-
воздушной смеси и стремлением потока подвинуть пламя от устья горелки в топку. Пределами устойчивости работы горелок
являются отрыв и проскок пламени в горелку. При большой скорости движения газовоздушной смеси наблюдаются полное
отделение пламени от горелки и его погасание. Это явление называется отрывом пламени. При уменьшении подачи и скоро-
сти газовоздушной смеси стабильное горение нарушается и пламя начинает втягиваться в горелку. Когда горение газовоз-
душной смеси происходит внутри горелки, возникает проскок пламени.

Страницы