اصول و قواعد کلی احتراق
واکنش های احتراق
احتراق به عنوان واکنش شیمیایی سریع اکسیژن در مقابل عناصر قابل اشتعالی از سوخت تعریف می شود سه عنصر شیمیایی قابل اشتعال در زغال و نفت وجود دارد که کربن هیدروژن و گوگرد می باشند.
معادلات شیمیایی اصلی برای یک احتراق کامل به شرح زیر می باشد:
هنگامی که اکسیژن کافی موجود نباشد کربن بطور کامل نسوخته و به شکل مونوکسید کربن باقی می ماند.
به منظور سوختن کامل یک سوخت چهار شرط اساسی زیر باید باشند.
- مقدار کافی اکسیژن برای سوخت باید فراهم شود.
- اکسیژن و سوخت نباید کاملاً با هم ترکیب شوند.
- ترکیب سوخت و اکسیژن هوا باید در حدود یا بالاتر از دمای افروزش نگه داشته شود.
- حجم کوره باید به اندازه ای باشد که به ترکیب حاصل فرصت احتراق داده و شرایط آن را فراهم سازد.
مشعل کوره باید به اندازه ای باشد که به ترکیب حاصل فرصت احتراق داده و شرایط آن را فراهم سازد.
مشعل کوره اکسیژن هوا را فراهم کرده و بمنظور فرایند احتراق عمل ترکیب انجام می گیرد. از آنجائیکه ترکیب کامل اکسیژن هوا و سوخت درواقع غیرممکن است به این منظور اکسیژن زیادی باید فراهم شود تا فرآیند احتراق کاملی رخ دهد. فرآیند ترکیب و میزان اکسیژن اضافی فراهم شده مشخص کننده این است که آیا گازهای مفر حاوی هر دو حاصل از احتراق کامل و غیر کامل برابر خواهند بود. محصولات حاصل از احتراق ناقص شامل سوخت مشتعل شنده(نسوخته) = مونوکسیدکربن و مقدارکمی از سوخت تر کیب شده با اکسیژن می باشد اکثر محصولات حاصل از احتراق ناقص آلاینده های جوی می باشند.
میزان گرمای سوخت( گرمای احتراق)
میزان گرمای سوخت از لحاظ مقدار یا میزان گرمای استاندارد احتراق آن برابر می باشد البته با اثری معکوس همچنین خاطر نشان کردیم که میزان گرمای مازوت ممکن است بطوردقیف تری از گرمای احتراق اجزای تشکیل دهنده بدست آید البته این امر در صورتی امکانپذیر است که ترکیب شیمیایی مشخص می شود( به جدول (3.1)مراجعه کنید. راههای برآورد میزان گرما از طریق علم مربوط به نوع مازوت یا گرانی( ثقل) ویژه آن مشخص شدند. میزان گرمای گاز طبیعی تقریباً از طریق گرمای ترکیبات شیمیایی آن مشخص می شود.
در بخش 1,3 نشان دادیم که چگونه میزان گرمای تقریبی زغال ممکن است بر مبنای درجه آن بدست آید. هنگامی که تحلیل نهایی مشخص می شود میزان گرما برای احتراق کامل ممکن است به طور دقیق از طریق معادله دولانگ- برتلوت] معادله (1.9) [ بدست می آید بویژه در مسائلی از جمله احتراق ناقص زغال مطلوب است که میزان گرمای زغال مستقیماً از گرمای احتراق اجزای تشکیل دهنده آن بدست می آید. گرمای احتراق برای اجزای تشکیل دهنده اصلی زغال در جدول 1.4 نشن داده شده است. اگرچه گرمای آزادشده در حین سوخت کربن و تبدل آن به منوکسیدکربن(CO ) در جدول 1.4 نشان داده شده اما براحتی و به واسطه تفاوت میان گرمای احتراق کربن و مونوکسیدکربن درج شده در جدول 1.4 قابل تشخیص می باشد.
در محاسبه و بررسی سوخت خوجود برای احتراق از طریق تجریه نهایی زغال بطورکلی فرضیه حاصل می شود که تمام کربن و گوگرد به شکل عنصری و بمنظور احتراق موجود می باشد. با وجود این تمامی اکسیژن و نیتروژنی که ازتجزیه نهایی گزارش شده با هیدروژن ترکیب می شوند. کل هیدروژن موجود برای احتراق کمتر از میزان مورد نیاز جهت ترکیب با اکسیژن و نیتروژن موجود درذغال گرازش شده که به ترتیب و می باشند با توجه به کلیه فرضیات و در صورتی که تمام کربن نسوخته و به مونوکسید کربن تبدیل شود از گرمای احتراق درج شد و در جدول 4-1 برای معرفی معادله ای جدید که به فرمول دولانگ – برتلود بسیار نزدیک می باشد می توان استفاده نمود.
برای 1 گرم(g) زغال حاودی کربن گرمای آزادشده و از طریق احتراق کربن در موقعیت استاندارد به شرح زیر می باشد.
به همین نحو برای گوگرد( هنگامی که گوگرد w/o می باشد)
با وجود این چنانچه از هیدروژن و اکسیژن برخوردار باشیم هیدروژن موجود می باشد بدینوسیله:
مقادیر و بواسطه وزن کربن، هیدروژن، اکسیژن و گوگرد درصدی می باشند.
نسبت هوا به سوخت از لحاظ نظری
اکسیژن مربوط به منظور فرآینداحتراق بواسطه اکسیژن موجود در هوا برای مشعل فراهم می شود. با توجه به طرح کوره دیگ بخار، فراهم نمودن اکسیژن کافی برای احتراق کامل به انضمام اکسیژن اضافی بمنظور فرایند ناقص ترکیب جریانی عادی می باشد. برای هر سوخت مولهای هوای خشک که از لحاظ نظری برای احتراق کامل لازم می باشد از طریق مولهای اکسیژن مورد نیاز مشخص می شوند. برای سوختی که حاوی کربن، هیدروژن و گوگرد باشد ممکن است معادله شیمیایی متعادلی به شرح زیر ارائه شود:
از آنجائیکه هوا حاوی می باشد نسبت به مول های به مولهای می باشد بدینوسیله درصورتی که سوخت درهوا مصرف شده و بسوزد نسبت زیر بدست میآید. مشخص است که برای هرمول از کربن و گوگرد موجود در سوخت، 76/4 مول هوا مورد نیاز می باشد وبرای هر کیلوگرم اتم از هیدروژن موجود درسوخت 38/2=2/76/4 مول از هوا مورد نیاز می باشد. از آنجائیکه وزن مولکولی هوا می باشد، جرم هوای مورد نیاز برای هر گرم کربن، به شرح ذیل می باشد.
به همین نحو 3/4 گرم هوا در ازای هر گرم ا گوگرئد و 4/34 گر هوا در ازای هر گرم ا هیدروژن موجود مورد نیاز می باشد
بدینوسیله:
هنگامی که گرم هایی از هوای مورد نیاز برای حتراق کامل از 1 گرم سوخت را نشان می دهد رابطه فوق برقرار است( جرم هوا / جرم سوخت)
شامل 93 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله احتراق
