Физико-химические и горючие свойства БГ
Физико-химические и горючие свойства газов БГ определяет их компонентный состав, который приведены в табл. 2. Можно принять, что все БГ состоят лишь из горючего газа метана и балласта в виде диоксида углерода и воздуха, а примеси содержатся в малом количестве. В отличие от ПГ и СУГ это забалластированные газы, поэтому для практических расчетов основные характеристики можно определить по ниже приведенным формулам. Если объемное количество балласта обозначить х, то содержание СН4 выразится величиной
(1–х). Тогда плотность биогаза, кг/м3, при нормальных физических условиях (t = 0 °С, р = 101,3 кПа) можно определить как
.
Относительная плотность по воздуху
.
Низшая теплота сгорания, МДж/м3, может быть определена по уравнению:
.
В большинстве тепловых установок теплота от конденсации водяных паров, входящих в состав продуктов сгорания, не используется, и расчеты ведутся на низшую теплоту сгорания. В специальных контактных теплообменниках, в которых горячие продукты барботируют через нагреваемую воду, возможно полное использование высшей теплоты сгорания газа. Высшая теплота сгорания газов БГ, МДж/м3, (с учетом теплоты, выделяющейся при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания)
.
Взаимозаменяемость газов БГ и природного газа
Взаимозаменяемость газов – это возможность устойчивого сжигания их в тепловых установках и приборах без изменения конструкции газогорелочных устройств при сохранении номинальной тепловой мощности. Устойчивая работа газогорелочных устройств характеризуется работой горелок без отрыва и проскока пламени при полноте сгорания газа, близкой к 100%. Такая работа горелок допускается при поддержании постоянства теплоты сгорания, скорости распространения пламени и других характеристик сжигаемого газа. Первые два показателя характеризуют тепловой поток в газогорелочном устройстве. Зависимость между теплотой сгорания газа и его плотностью характеризуется числом Воббе Wo.
|
|
|
Число Воббе низшее ( Wo н ) или высшее ( Wo в ) характеризует тепловую мощность и аэродинамические параметры горелки при постоянном давлении и определяется путем деления теплоты сгорания на корень квадратный из относительной (по воздуху) плотности газа по формуле
Для газов БГ низшее значение числа Воббе, МДж/м3, определится из соотношения
;
высшее число Воббе, МДж/м3,
.
Концентрационные пределы воспламеняемости (взрываемости) газов характеризуют способность смесей горючего газа с окислителем в определенных пропорциях воспламеняться или взрываться. Нижний предел соответствует минимальному, а верхний – максимальному процентному содержанию газа в газовоздушной смеси, при котором Существование пределов воспламеняемости вызвано тепловыми потерями в окружающую среду при горении газа. Если содержание горючего газа в газовоздушной смеси меньше нижнего предела воспламеняемости (бедная газовоздушная смесь), подожженная смесь воспламеняться, гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты недостаточно для подогрева смеси до температуры воспламенения. Если содержание газа в смеси превышает верхний предел воспламеняемости (богатая газовоздушная смесь), то количества воздуха в смеси недостаточно для полного сгорания газа и, следовательно, выделяющееся количество теплоты ниже теплового эффекта реакции полного сгорания, так что горение может продолжаться при наличии постоянного источника поджигания, а при удалении его прекращается.
|
|
|
Значения пределов воспламеняемости смеси газов БГ – воздух, % по объему, можно определить из соотношения:
,
где 
– верхний или нижний предел воспламеняемости газов БГ, %; 
– верхний или нижний предел воспламеняемости метана в смеси с воздухом, %; х – доля балластных примесей в газах БГ; а – эмпирический коэффициент; для нижнего предела воспламеняемости а = 1,12; для верхнего воспламеняемости а = 0,70.
|
|
|
Воспламенение смеси газов БГ – воздух возможно при содержании метана в БГ не менее 23,5 % по объему.
Изменения в составе газа влияют и на устойчивость горения, которая тесно связана со скоростью распространения пламени. Нормальная скорость распространения пламени – это скорость, отнесенная к холодной, еще не воспламенившейся смеси, с которой пламя перемещается по нормали к ее поверхности. Для БГ скорость распространения пламени, см/с, может быть определена из зависимости
,
где СН4 – содержание метана в БГ, % об.
Нормальная скорость распространения пламени газов БГ изменяется в диапазоне 19–28 см/с, это влечет за собой уменьшение скорости, при которой происходит отрыв пламени, почти вдвое по сравнению с природным газом. Следовательно, при сжигании биогазов требуется применение надежных методов стабилизации пламени.
Теоретический расход сухого воздуха необходимого для полного сгорания кубометра БГ, м3/м3:
.
Объем влажных продуктов сгорания БГ м3/м3:
|
|
|
.
Каждый студент выполняют расчетную работу по определению основных характеристик и времени образования в кухне взрывоопасной смеси при не закрытом кране на одну из горелок плиты при использовании ПГ и СУГ, БГ Состав газов принимать по табл. 1 и 2 приведенным в Приложении. Номер задания выдает преподаватель.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 257; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!