Условия воспламенения и горения газа

УСЛОВИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ ГАЗА

Горение газообразного топлива – это сочетание физических и химических процессов:

- смешение горючего газа с воздухом;

- подогрев смеси;

- термическое разложение горючих компонентов;

- воспламенение и химическое соединение горючих элементов с кислородом воздуха, сопровождаемое образованием факела (пламени) с интенсивным тепловыделением.

Постоянный подвод к фронту горения горючего газа и воздуха в нужном количестве, их тщательном перемешивании и нагреве до температуры самовоспламенения достигается устойчивое горение газовоздушной смеси.

Пути, с помощью которых осуществляется воспламенение газовоздушной смеси:

- нагревается весь объем газовоздушной смеси до температуры самовоспламенения. Т.е. газовоздушная смесь воспламеняется и горит без постороннего источника зажигания. Применяется это в основном в двигателях внутреннего сгорания, где газовоздушную смесь нагревают быстрым сжатием до определенного давления;

- используется посторонний источник зажигания, такие как высоконагретые тела, запальники и т. д. До температуры воспламенения нагревается не вся газовоздушная смесь, а ее часть, данный способ применяется при сжигании газов в горелках газовых приборов.

Реакцию горения газообразного топлива следует начать с затрат необходимого количества энергии для разрыва молекулярных связей и создания новых.

Находящиеся в постоянном непрерывном хаусе, молекулы газа и воздуха сталкиваются. Кинетическая энергия молекул пропорциональна абсолютной температуре газов, с повышением абсолютной температуры энергия столкновения возрастает.

При температуре воспламенения Столкновение такой молекулы о встречную при температуре воспламенение бывает такой силы, что связи между атомами не выдерживают и молекула распадается на атомы. Соединение углерода и водорода, как горючих атомов, с кислородом приводит к выделению дополнительной энергии, температура молекул повышается и процесс горения приобретает цепной характер со все возрастающей скоростью до полного соединения кислорода с горючими компонентами газа.

Но не всякую холодную газовоздушную смесь можно поджечь внешним источником зажигания. Для воспламенения смеси и ее сгорания, нужны определенные соотношения объемов сжигаемого газа и подаваемого воздуха. Если воздуха в газовоздушной смеси много, а газа - мало, то смесь гореть самостоятельно не может, через некоторое время горение такой смеси прекратится, так как теплоты для нагрева газовоздушной смеси до температуры воспламенения, выделяемой при этом, будет недостаточно. Если в смеси недостаточно воздуха, то при воспламенении может сгореть ограниченное количество газа и выделяемой химической энергии будет недостаточно для поддержания температуры не ниже температуры воспламенения газовоздушной смеси.

Процесс горения газовоздушной смеси нуждается в газе и воздухе в газовоздушной смеси и в определенных пределах. Эти самые пределы называются пределами воспламеняемости или пределами взрываемости. Максимальное содержание газа в газовоздушной смеси, выше которого смесь не воспламеняется без подвода дополнительной теплоты, называется верхним пределом воспламеняемости. Различают нижний и верхний пределы воспламеняемости. Минимальное содержание газа в газовоздушной смеси, выраженное в объемных процентах, при котором происходит воспламенение, называется нижним пределом воспламеняемости.

Гореть газовоздушная смесь с содержанием газа больше верхнего предела воспламеняемости, может при подогреве газовоздушной смеси. Пределы воспламеняемости расширяются за счет снижения нижнего предела воспламеняемости и повышения верхнего при подогревании смеси. Если же газовоздушную смесь нагреть до температуры ее воспламенения, смесь будет гореть при любом соотношении газа и воздуха.

Содержание в газовоздушной смеси газа меньше нижнего предела воспламеняемости, то она не будет гореть, если в газовоздушной смеси мало воздуха, горение будет протекает не полностью.

Пределы воспламеняемости также зависят от давления газовоздушной смеси, при повышении которого диапазон между нижним и верхним пределами воспламеняемости расширяется. Не малое влияние на величины пределов взрываемости оказывают инертные примеси в газах. При изменении содержания в газе балласта (N2 и С02) в сторону увеличения пределы воспламеняемости сужается, а повышении содержания балласта выше определенных пределов приводит к тому что газовоздушная смесь не воспламеняется при любых соотношениях газа и воздуха.

Перейти к списку статей