Oro kiekis gamtinėms dujoms deginti: formulės ir skaičiavimų pavyzdžiai

Nuo degimo proceso kokybės priklauso įvairios dujinės įrangos darbo efektyvumas. Tam tiesiogiai įtakos turi oro kiekis, skirtas gamtinėms dujoms deginti, o jį apskaičiuoti visai nesudėtinga. Kodėl gi nepasirūpinus kuro naudojimo efektyvumu ir įrangos naudingumo koeficiento didinimu, atliekant reikiamus skaičiavimus savarankiškai, ar ne?

Tačiau kaip tai teisingai padaryti ir kur gauti duomenis skaičiavimams? Norėdami išsiaiškinti šią temą, savo straipsnyje apžvelkime oro sunaudojimo deginant dujas teoriją, susipažinkime su paprasčiausiomis reikiamo oro tūrio skaičiavimo formulėmis. Taip pat pakalbėkime apie praktinę šių skaičiavimų naudą.

Oro sunaudojimo deginant dujas teorija

Šiluminės energijos gavimo procedūra tiesiogiai veikia eksploatacijos trukmę, darbų, susijusių su dujas naudojančios įrangos priežiūra, periodiškumą. Reikia suprasti, kad optimalus dujų ir oro mišinys yra saugumo garantas. Pakalbėkime išsamiau apie oro sunaudojimą deginant dujas.

Vienai metano molekulei, kuri yra pagrindinė gamtinių dujų sudedamoji dalis, sudeginti reikia lygiai 2 deguonies molekulių. Jei versti į suprantamus tūrius, norint oksiduoti nurodyto kuro kubinį metrą, teks naudoti 2 kartus daugiau deguonies.

Tačiau realiomis sąlygomis viskas sudėtingiau. Kadangi degimo cheminiam-fiziniam procesui atlikti naudojamas oras, kurio sudėtyje deguonies, reikalingo degimui palaikyti, yra tik penktadalis. O tiksliau – 20,93 % – būtent toks procentinis santykis yra naudojamas įvairiems techniniams skaičiavimams. Tai reiškia, kad oro reikės 9,52 karto daugiau.

Atliekant bet kokį techninį dujų kiekio skaičiavimą, pagrindu imama visa 100 % šio kuro. Nors pagrindinės jo medžiagos – metano (CH4) – sudėtyje gali būti ne daugiau kaip 75 %.

Nurodytą skaičių sužinoti galima atlikus 2 veiksmus:

1. Dalyba 100/21. Ši operacija leidžia nustatyti, kad bet kokiame tūryje oro yra 4,76 karto daugiau nei deguonies.
2. Daugyba 4,76 iš 2, kas lygu 9,52 — tiek kartų daugiau reikės sunaudoti oro, kad sudegintų bet kokį gamtinių dujų tūrį.

Tačiau yra viena svarbi išlyga: apskaičiuotas oro kiekis, reikalingas efektyviam dujų degimui, yra teorinis sunaudojimas. O praktikoje jo reikės. Priežastis ta, kad skaičiavimas atliktas idealioms sąlygoms, o realybėje beveik visada yra keletas veiksnių, kurie įneša reikšmingų korekcijų.

Prie jų priskiriami:

• reagentų (oro, dujų) sudėtis ir kokybė;
• įrangos, naudojamos energijos nešikliui tiekti, tipas;
• įrangos būklė;
• dujų, oro padavimo būdas, taip pat daugybė kitų momentų.

Jei reikia ypatingo tikslumo, tai išvardytas aukščiau ypatybes kartais galima įvertinti. Pavyzdžiui, tikslų dujų sudėtį galima sužinoti artimiausiame dujų tarnybos atstovybėje. Tačiau, kai ypatingas tikslumas nereikalingas, gauta vertė 9,52 tiesiog padauginama iš vadinamojo oro pertekliaus koeficiento. Jo reikšmė paprastai yra 1,1 – 1,4.

Deguonis yra dujų oksidatorius. Tai reiškia, kad jis pats nedega, bet aktyviai palaiko šį procesą dalyvaujant nurodytam kurui. Tačiau kadangi deguonies oro sudėtyje yra ne daugiau kaip 20,93%, manoma, kad dujų degimo procedūrai jo reikia beveik 5 kartus daugiau.

Kai skaičiavimas turi būti maksimaliai tikslus, tuomet faktiškai naudojamo oro kiekį reikia padalyti iš jo teorinio sunaudojimo. Tačiau daugeliu atvejų paprasčiau naudoti vidutinę oro pertekliaus koeficiento reikšmę. Jo reikšmę reikia padauginti iš 9,52 ir taip sužinoti tikslų sunaudojamo oro kiekį, reikalingą dujų degimo procedūrai užtikrinti.

Taigi, jei jis lygus:

• 1,1 — oro masės reikės 10,472 karto daugiau;
• 1,4 — oro reikės naudoti 13,328 karto daugiau.

Tai yra, norint sudeginti kiekvieną kubinį metrą energijos nešiklio, reikės iki 13,328 m³ oro.

Skaičiavimo atlikimo formulės ir pavyzdžiai

Reikiamą vertę kiekvienu konkrečiu atveju galima gauti naudojant specialią formulę arba vidutinius rodiklius. Apie šiuos būdus pakalbėsime išsamiau.

1 būdas – skaičiavimas naudojant formulę

Kuri teigia, kad valandinis oro tūris (V_val), reikalingas degimui, bus lygus:

V_val = 1,1 x K_pertekl.oro x V_tx V_d/valx (273 + t)/273,

Kur:

• K_pertekl.oro — oro pertekliaus koeficientas;
• V_t — teoriškai reikalingas oro kiekis;
• V_d/val — valandinis dujų sunaudojimas įranga;
• t — temperatūros vertės patalpoje, kurioje yra dujų įranga.

Skaičiavimams reikalingas valandinis dujų sunaudojimas nurodytas bet kurio dujų prietaiso pase.

Tai yra, jei tokia reikšmė lygi 10, o:

• patalpos temperatūra, pavyzdžiui, 18 °C;
• oro pertekliaus koeficientas – 1,1.

Tada atliekame aukščiau nurodytus matematinius veiksmus, būtent:

1,1 х 1,1 х 9,52 х 10 х (273 + 18) / 273 = 122,1

Rezultate paaiškėja, kad šiuo konkrečiu atveju dujoms deginti kas valandą reikės 122,1 m³ oro.

Oro kiekio apskaičiavimas yra būtinas siekiant užtikrinti efektyvų ir saugų bet kurios dujinės įrangos, įskaitant virykles, kolonėles ir šildymo katilus, naudojamus buityje, darbą.

2 būdas – skaičiavimas naudojant vidutinius duomenis

Jei nėra noro atlikti tokio oro degimui reikiamo dujų kiekio skaičiavimo, tuomet galima įsiklausyti į daugelio gamintojų, specialistų rekomendacijas.

Kurios teigia, kad procesas bus efektyvus, jei kiekvienam galios kilovatui kas valandą bus tiekiama ne mažiau kaip 1,6 m³ oro.

Jei skaičiavimo būdas naudojant formulę pasirodys sudėtingas, tuomet galima pasinaudoti mažiau tiksliu ir tiesiog suvidurkintu, tačiau labai paprastu, o todėl prieinamu. Kadangi viskas, ką reikia padaryti, tai padauginti reikiamo dujinio prietaiso galią iš 1,6, tai leis gauti apytikslį oro tūrį, kurį kas valandą reikės tiekti visiškam dujų degimui.

Tai yra, apskaičiavimą galima atlikti vos vienu veiksmu. Tam iš paso paimtą dujinio prietaiso galios vertę reikia padauginti iš nurodytų 1,6. Rezultate gausime efektyviam degimui reikalingą oro kiekį.

Pavyzdžiui, jei dujinio katilo galia yra 40 kW, tuomet šią vertę reikia padauginti iš 1,6:

40 х 1,6 = 64

Gausis 64 m³ oro, kuriuos kas valandą reikės tiekti prie dujinio prietaiso.

Praktinė oro sunaudojimo skaičiavimo reikšmė

Įgūdžiai atlikti tokius skaičiavimus gali būti reikalingi siekiant padidinti naudingumo koeficientą dujinės įrangos, taip pat pašalinti jos netinkamo darbo priežastis.

Gedimų ir įrangos naudingumo koeficiento mažėjimo prevencija

Pavyzdžiui, žinojimas optimalaus oksidatoriaus kiekio prireiks, kai dūmtraukių (vidiniai) paviršiai, įrangos konstrukcinių elementų (šilumokaičiai, degikliai, kiti) greitai pasidengia suodžių sluoksniais, kitais degimo produktais.

Jei užterštumo pašalinimas neduoda tinkamo efekto, kaip ir bet kurios kitos priemonės (derinimas, dalių, agregatų mazgų keitimas). Tai rodo vadinamojo energijos nešiklio perdegimo trūkumą, kuris atsiranda dėl nepakankamo oro kiekio.

Dujų degimo procesas laikomas sudėtinga reakcija. Todėl, jei oksidatoriaus, t. y. oro, nepakanka, tai turės įtakos visos dujų įrangos būklei, veikimui ir tinkamumui. Ir kai kuriais atvejais gedimus galima pašalinti tik nustačius ir pakoregavus reakcijoje dalyvaujančio oro kiekį.

Taip pat žinios apie reikalingą oro srautą prireiks šiose situacijose:

• Nustatytas per didelis dujų suvartojimas, kurio nepavyksta pašalinti reguliavimais ar kitais veiksmais. Kadangi priežastis gali būti mechaninis nepilnas degimas. Tai procesas, kai tiekiamas per didelis oro kiekis, o tai taip pat lemia nepilną dujų degimą.
• Dažnai pastebimas „mėlynojo“ kuro spalvos keitimasis degimo metu – pavyzdžiui, į oranžinę, baltą, raudoną, geltoną. Tai sudėtingesni atvejai nei ankstesni, nes priežastis gali būti tiek oro perteklius, tiek jo nepakankamas kiekis.
• Nestabilus dujų degimo procesas. Pavyzdžiui, jei naudojamos ne visos degiklio, dujinio katilo degiklio ir pan. darbo angos. O išvardytų konstrukcinių elementų valymas nepagerino, nes tokiose situacijose tikrai reikės tiekti daug didesnį oro kiekį.

Nepaisant įvairių priežasčių, skaičiavimas atliekamas vienodai, pagal aukščiau aprašytą metodiką.

Skaičiavimų nauda įrengiant katilinę

Skaičiavimai oro kiekio, reikalingo efektyviam dujų oksidavimui, yra būtini įrengiant kūryklą, montuojant, keičiant dujų įrangą ir kitais panašiais atvejais.

Visada reikia atsiminti, kad teoriniai skaičiavimai yra geri tik tada, kai jų teisingumą patvirtina praktika. O oro kiekio atveju – dujų tiekimo atstovai su dujų analizatoriais.

Ir skaičiavimai atliekami, tačiau situacija kiekvienu nurodytu atveju yra sudėtingesnė, nes norint gauti visus reikiamus duomenis, reikia atlikti dar keletą skaičiavimų.

Kuriems priskiriami skaičiavimai:

• bendro oro srauto – į patalpą su dujų įranga orą reikia tiekti ne tik degimo procesui, bet ir vėdinimui (SNiP II-35-76 aiškiai nurodyta, kad patalpose, naudojamose kaip katilinės, kas valandą turi būti keičiami 3 oro tūriai);
• ištraukiamojo kanalo skerspjūvio;
• įvadinių kanalų angos (-ų) skerspjūvio (-ių);
• natūralios traukos numatytame ištraukiamajame kanale;
• faktinio oro masių greičio būsimų ortakių skerspjūviuose;
• slėgio nuostolių dėl įvairių vietinių pasipriešinimų;
• lango dydžio, kuris turi būti patalpoje su dujų įranga.

Be tinkamo katilinės vėdinimo įrengimo, gali prireikti atlikti dar keletą procedūrų, pavyzdžiui, atlikti aerodinaminį skaičiavimą.

Atliekant skaičiavimą reikia nepamiršti, kad bet kokie veiksmai su dujomis kelia didelį pavojų. Todėl geriau patikėti jų vykdymą specialistams.

Po to visa gauta informacija turi tapti projekto pakeitimo, įrangos montavimo, pertvarkymo pagrindu, kuris pateikiamas vietinei dujų tarnybai tvirtinti. Jei ten randama klaidų, dokumentas gali būti grąžintas sudarytojui.

Tai yra, visų reikalingų reikšmių apskaičiavimo procedūrų kompleksas yra gana sudėtingas. Todėl įrengiant, keičiant, perkeliant įrangą su užduotimi susidoros tik nedaugelis. Daugumai patalpų savininkų bus lengviau kreiptis pagalbos į specialistus. Jie ne tik atliks reikiamus matematinius veiksmus, bet ir pritaikys skaičiavimus prie teisės aktų reikalavimų dėl kūrenimo patalpų, vėdinimo sistemų, dūmų šalinimo ir visų kitų įrengimo. Šie reikalavimai išdėstyti SNiP II-35-76, taip pat SNiP 2.04.08-87 ir daugelyje kitų mažiau naudojamų specializuotų dokumentų.

Jei konkrečiu atveju projekto sudaryti nereikia, tai specialisto atlikti skaičiavimai pašalins grėsmę paties dujų įrangos savininko gyvybei, sveikatai, jo artimiesiems ir šalia gyvenantiems žmonėms.

Be to, leis išvengti veiksmų, kurie teisės aktuose traktuojami kaip savavališkas prisijungimas prie bet kokių dujotiekių. Už juos str. 7.19 Rusijos Federacijos administracinių nusižengimų kodeksas numato sankcijas – baudą, kurios dydis yra 100–150 €. Pavyzdžiui, taip gali atsitikti, jei patalpų savininkas, atlikęs skaičiavimus, pakeis šildymo sistemos konstrukciją.

Nereikia pamiršti, kad nesėkmingas oro kiekio ar bet koks kitas skaičiavimas gali paversti žmogų pažeidėju. Už tai teks susimokėti, bent jau finansiškai. Pavyzdžiui, jei veiksmai ar neveikimas lems taisyklių, skirtų užtikrinti saugų bet kokios dujų įrangos naudojimą, pažeidimą, tai baudą teks sumokėti nuo 10 iki 300 €. Apie tai nurodyta Administracinių nusižengimų kodekso 9.23 straipsnyje.

Atlikus skaičiavimus, nereikėtų priimti neapgalvoto sprendimo dėl dujų įrangos keitimo, ypač jei skiriasi galia. Jei taip atsitiko, verta pranešti dujų tarnybos atstovams apie atliktus veiksmus. Tai padės išvengti baudų.

Taip pat nereikia įgyvendinti atliktų teorinių skaičiavimų pažeidžiant taisykles, normas, išdėstytas SNiP II-35-76, kuris reglamentuoja patalpų, skirtų naudoti dujų įrangą, įrengimo sritį. Kadangi pagal Administracinių nusižengimų kodekso 9.23 straipsnį net už mažiausius pažeidimus teks sumokėti 10–20 €.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Toliau pridėta vaizdo medžiaga leis nustatyti oro trūkumą degant dujoms be jokių skaičiavimų, t. y. vizualiai.

Apskaičiuoti oro kiekį, reikalingą efektyviam bet kokio dujų tūrio degimui, galima per kelias minutes. Ir nekilnojamojo turto savininkai, kurių turtas įrengtas dujine įranga, turėtų tai prisiminti. Kadangi kritiniu momentu, kai katilas ar bet kuris kitas prietaisas veiks netinkamai, gebėjimas apskaičiuoti oro kiekį, reikalingą efektyviam degimui, padės nustatyti ir pašalinti gedimą. Be to, tai padidins saugumą.

Norite papildyti aukščiau pateiktą medžiagą naudinga informacija ir rekomendacijomis? Arba turite klausimų dėl skaičiavimo? Užduokite juos komentarų bloke, rašykite savo pastabas, dalyvaukite diskusijoje.