Горение — процесс химического взаимо­действия горючих компонентов топлива с окислителем, приводящий к интенсивному саморазогреву реакционной системы вследст­вие экзотермического эффекта протекающих в ней реакций.

Окисление топлива идет за счет кислорода атмосферного воздуха. Объемная доля кисло­рода в воздухе составляет около 21 %, осталь­ные 79 % почти полностью приходятся на нейтральный азот.

В результате полного сгорания углеводо­родного топлива образуются трехатомные газы С02 и S02 (при наличии в топливе серы), сумму которых обозначают как RO?, а также вода Н20. Кроме того, в продукты сгорания переходит азот N2, входивший ранее в воздух.

Если при полном сгорании топлива про­реагирует весь поданный с воздухом кисло­род, то имеющееся при этом соотношение ко­личеств кислорода и топлива называют сте- хиометрическим, а количество поданного

Воздуха — теоретически необходимым V0, м3/кг (для твердого и жидкого топлива) или м3/м3 (для газообразного топлива).

Расход реагирующих в процессе горения веществ и конечных продуктов можно опре­делить из стехиометрических уравнений го­рения для 1 моля горючего. Так, например, для углерода можно записать

С + 02 = С02;

12 кг С + 32 кг 02 = 44 кг С02. (8.1)

Из выражения (8.1) следует, что при сжи­гании 1 кг углерода необходимо затратить 32/12 = 2,67 кг кислорода и при этом получит­ся 44/12 = 3,67 кг углекислого газа.

Для серы, водорода и метана можно запи­сать

S + о2 = so2,

32 кг S + 32 кг 02 = 64 кг S02-5 (8.2)

2Н2 + 02 = 2Н20, 4 кг Н2 + 32 кг 02 = 36 кг Н20; (8.3)

СН4 + 202 = С02 + 2Н20,

16 кг СН4 + 64 кг 02 = = 44 кг С02 + 36 кг Н20. (8.4)

Тогда, из выражений (8.2)…(8.4) следует, что при сжигании 1 кг серы необходимо за­тратить 32/32 = 1 кг кислорода, и при этом по­лучится 64/32 = 2 кг диоксида серы; при сжи­гании 1 кг водорода необходимо затратить 32/4 = 8 кг кислорода, и при этом получится 36/4 = 9 кг воды; при сжигании 1 кг метана необходимо затратить 64/16 = 4 кг кислорода, и при этом получится 44/16 = 2,75 кг углеки­слого газа и 36/16 = 2,25 кг воды.

Знание плотности газов дает возможность перейти от массовых единиц к объемным. Расчет обычно проводят для нормальных ус­ловий (О °С и 101,3 кПа). Плотность разных газов приведена в табл. 6.1.

Выражения типа (8.1).. .(8.4) представляют собой уравнения материального баланса окисления горючих элементов. Используя стехиометрические соотношения масс компо­нентов из уравнений материального баланса горения и данные о составе топлива, можно получить зависимости для расчета теоретиче­ски необходимого количества кислорода, воз­духа и продуктов сгорания для любого топли­ва. Например, в состав горючих компонентов твердого и жидкого топлив входят углерод, водород и сера. Теоретически необходимое

Количество кислорода Gq2 , кг/кг, для сжига­ния 1 кг указанных топлив (с учетом кислоро­да топлива) составит

,-,0 „ С’ _ Н’ Sr Ог

Gq. =2,67 + 8 +

(8.5)