Množstvo vzduchu na spaľovanie zemného plynu: vzorce a príklady výpočtov

Od kvality procesu horenia závisí efektívnosť práce všetkého plynového zariadenia. Na čo priamo vplýva množstvo vzduchu na spaľovanie zemného plynu, ktoré nie je vôbec náročné vypočítať. Prečo sa nepostarať o efektívnosť spotreby paliva a zvýšenie účinnosti zariadenia vykonaním potrebných výpočtov sami, však?

Ale ako to urobiť správne a kde získať údaje na výpočty? Aby sme sa v tejto téme vyznali, pozrime sa v rámci nášho článku na teóriu spotreby vzduchu na spaľovanie plynu, zoznámime sa s najjednoduchšími vzorcami na výpočet potrebného objemu vzduchu. A tiež si povieme o praktickom úžitku týchto výpočtov.

Teória spotreby vzduchu na spaľovanie plynu

Procedúra získavania tepelnej energie priamo ovplyvňuje dĺžku prevádzky, periodicitu prác na údržbe plynového zariadenia. Je potrebné si uvedomiť, že optimálna zmes plynu a vzduchu je zárukou bezpečnosti. Poďme sa podrobnejšie porozprávať o spotrebe vzduchu na spaľovanie plynu.

Na spálenie jednej molekuly metánu, ktorý je hlavnou zložkou zemného plynu, sú potrebné presne 2 molekuly kyslíka. Ak to prevedieme na zrozumiteľné objemy, potom na oxidáciu kubického metra uvedeného paliva bude potrebné použiť 2-krát viac kyslíka.

Ale v reálnych podmienkach je to zložitejšie. Keďže ako oxidačné činidlo na vykonanie chemicko-fyzikálneho procesu horenia sa používa vzduch, v ktorého zložení tvorí kyslík potrebný na udržanie horenia len pätinu. A presnejšie, 20,93 % – práve tento percentuálny pomer sa používa na všetky technické výpočty. To znamená, že vzduchu bude potrebné 9,52-krát viac.

Pri každom technickom výpočte množstva plynu sa za základ berie celých 100 % tohto paliva. Hoci jeho hlavnej zložky – metánu (CH4) môže byť v zložení najviac 75 %.

Uvedené číslo zistíte vykonaním 2 krokov:

1. Delenie 100/21. Táto operácia umožňuje zistiť, že vzduchu v akomkoľvek objeme je 4,76-krát viac ako kyslíka.
2. Násobenie 4,76 číslom 2, čo sa rovná 9,52 — presne toľkokrát viac vzduchu bude potrebné spotrebovať na spálenie akéhokoľvek objemu zemného plynu.

Ale je jedna dôležitá výhrada: vypočítané množstvo vzduchu potrebné na efektívne horenie plynu je teoretická spotreba. A v praxi ho bude potrebné viac. Dôvod je ten, že výpočet sa uskutočnil za ideálnych podmienok, ale v skutočnosti takmer vždy existuje rad faktorov, ktoré prinášajú významné korekcie.

Patria k nim:

• zloženie a kvalita reaktantov (vzduchu, plynu);
• druh zariadenia používaného na prívod energetického nosiča;
• stav zariadenia;
• spôsob prívodu plynu, vzduchu, ako aj rad ďalších aspektov.

Ak je potrebná osobitá presnosť, potom uvedené vyššie vlastnosti je niekedy možné zohľadniť. Napríklad presné zloženie plynu sa dá zistiť v najbližšom zastúpení plynárenskej služby. Ale keď osobitá presnosť nie je potrebná, potom získanú hodnotu 9,52 jednoducho vynásobia takzvaným koeficientom prebytku vzduchu. Jeho hodnota zvyčajne leží v rozmedzí 1,1 — 1,4.

Kyslík je oxidačné činidlo plynu. To znamená, že sám nehorí, ale aktívne podporuje tento proces za účasti uvedeného paliva. Ale keďže kyslíka v zložení vzduchu nie je viac ako 20,93 %, tak sa predpokladá, že na postup spaľovania plynu je ho potrebné takmer 5-krát viac.

Keď má byť výpočet čo najpresnejší, potom treba skutočne používané množstvo vzduchu vydeliť jeho teoretickou spotrebou. Ale vo väčšine prípadov je jednoduchšie použiť priemernú hodnotu koeficientu prebytku vzduchu. Jeho hodnotu treba vynásobiť číslom 9,52 a v dôsledku toho sa dozvieme presné množstvo spotrebovaného vzduchu potrebného na zabezpečenie postupu spaľovania plynu.

Takže ak sa rovná:

• 1,1 — vzdušnej hmoty bude potrebné 10,472-krát viac;
• 1,4 — vzduchu bude potrebné použiť 13,328-krát viac.

To znamená, že na spálenie každého kubického metra energetického nosiča bude potrebných až 13,328 m³ vzduchu.

Vzorce a príklady vykonania výpočtu

Potrebnú hodnotu v každom konkrétnom prípade možno získať použitím špeciálneho vzorca alebo priemerných ukazovateľov. O týchto spôsoboch si povieme podrobnejšie.

Spôsob #1 — výpočet s použitím vzorca

Ktorá hovorí, že hodinový objem vzduchu (V_h), potrebný na spaľovanie, sa bude rovnať:

V_h = 1,1 × K_preb.v × V_t× V_p/h× (273 + t)/273,

Kde:

• K_preb.v — koeficient prebytku vzduchu;
• V_t — teoreticky potrebné množstvo vzduchu;
• V_p/h — hodinová spotreba plynu zariadením;
• t — hodnota teploty v miestnosti, kde je umiestnené plynové zariadenie.

Potrebná na výpočty hodinová spotreba plynu je uvedená v pase každého plynového prístroja.

To jest, ak takáto hodnota je 10, a:

• teplota v miestnosti, napríklad 18 °C;
• súčiniteľ prebytku vzduchu — 1,1.

Potom vykonáme vyššie uvedené matematické operácie, a to:

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

V dôsledku sa zistí, že v tomto konkrétnom prípade na spaľovanie plynu bude každú hodinu potrebných 122,1 m³ vzduchu.

Výpočet množstva vzduchu je potrebný na zabezpečenie efektívnej a bezpečnej prevádzky akéhokoľvek plynového zariadenia, vrátane sporákov, ohrievačov a vykurovacích kotlov, ktoré sa používajú v domácnosti.

Spôsob #2 — výpočet pomocou priemerných údajov

Ak nemáte chuť vykonávať takýto výpočet vzduchu na spaľovanie potrebného množstva plynu, potom je možné riadiť sa odporúčaniami mnohých výrobcov a špecialistov.

Ktoré hovoria, že proces bude efektívny, ak sa na každý kilowatt výkonu každú hodinu dodáva aspoň 1,6 m³ vzduchu.

Ak sa spôsob výpočtu s použitím vzorca zdá zložitý, môžete použiť menej presný a iba priemerný, ale zato veľmi jednoduchý, a preto dostupný. Pretože všetko, čo treba urobiť, je vynásobiť výkon požadovaného plynového spotrebiča číslom 1,6, čo umožní získať približný objem vzduchu, ktorý bude každú hodinu potrebné dodávať na úplné spálenie plynu.

To znamená, že výpočet je možné vykonať len jedným úkonom. Na to je potrebné vynásobiť hodnotu výkonu plynového spotrebiča prevzatú z pasu uvedeným číslom 1,6. Výsledkom bude množstvo vzduchu potrebné na efektívne spaľovanie.

Napríklad, ak je výkon plynového kotla 40 kW, potom túto hodnotu treba vynásobiť číslom 1,6:

40 х 1,6 = 64

Získa sa 64 m³ vzduchu, ktoré bude každú hodinu potrebné dodávať k plynovému spotrebiču.

Praktický význam výpočtu spotreby vzduchu

Zručnosti pri vykonávaní takýchto výpočtov môžu byť potrebné na zvýšenie účinnosti plynového zariadenia, ako aj na odstránenie príčin jeho nesprávnej prevádzky.

Prevencia porúch a zníženia účinnosti zariadenia

Napríklad, znalosť optimálneho množstva okysličovadla bude potrebná vtedy, keď sa povrchy komínov (vnútorné), konštrukčných prvkov zariadenia (výmenníky tepla, horáky, ďalšie) rýchlo pokrývajú nánosmi sadzí a iných produktov spaľovania.

Ak odstránenie nečistôt neprináša požadovaný efekt, rovnako ako akékoľvek iné opatrenia (nastavenie, výmena častí, celkov agregátov). Čo svedčí o prítomnosti takzvaného nedohorenia nosiča energie, ktoré vzniká z dôvodu nedostatočného množstva vzduchu.

Procedúra spaľovania plynu sa považuje za zložitú reakciu. V dôsledku toho, ak nebude k dispozícii dostatočné množstvo okysličovadla, teda vzduchu, prejaví sa to na stave, prevádzkyschopnosti a bezchybnosti celého plynového zariadenia. A v mnohých prípadoch bude možné poruchy odstrániť až po zistení a úprave množstva vzduchu, ktorý sa zúčastňuje reakcie.

A takisto znalosť potrebného množstva vzduchu bude potrebná v nasledujúcich situáciách:

• Zistený nadmerný výdaj plynu, ktorý sa nedá odstrániť pomocou regulácií alebo iných manipulácií. Príčinou môže byť mechanické nedokonalé spaľovanie. To je proces, pri ktorom sa privádza príliš veľké množstvo vzduchu, čo tiež vedie k nedokonalému spaľovaniu plynu.
• Zaznamenaná častá zmena farby „modrého“ paliva počas horenia – napríklad na oranžovú, bielu, červenú, žltú. Sú to zložitejšie prípady ako predchádzajúce, pretože príčinou môže byť tak prebytok vzduchu, ako aj jeho nedostatočné množstvo.
• Nestabilný proces horenia plynu. Napríklad, ak nie sú využívané všetky pracovné otvory horáka, horáka plynového kotla atď. A čistenie uvedených konštrukčných prvkov neviedlo k zlepšeniu, pretože v takýchto situáciách bude potrebné privádzať oveľa viac vzduchu.

Napriek existencii rôznych príčin sa výpočet vykonáva rovnako podľa metodiky uvedenej vyššie.

Úžitok výpočtov pri zariadení kotolne

Výpočty množstva vzduchu potrebného na efektívne spaľovanie plynu sú potrebné v prípadoch zriaďovania spaľovacej miestnosti, inštalácie, výmeny plynového zariadenia a iných podobných.

Vždy treba pamätať na to, že teoretické výpočty sú dobré len vtedy, keď je ich správnosť potvrdená praxou. A v prípade množstva vzduchu – zástupcami plynárenských spoločností s analyzátormi plynu.

A výpočty sa vykonávajú, ale situácia v každom uvedenom prípade sa komplikuje tým, že na získanie všetkých potrebných údajov je potrebné vykonať ešte niekoľko výpočtov.

Medzi ktoré patria výpočty:

• celkového prietoku vzduchu – do miestnosti s plynovým zariadením je potrebné dodávať vzduch nielen na proces horenia, ale aj na jeho vetranie (v SNiP II-35-76 sa jasne uvádza, že v miestnostiach používaných ako spaľovacie miestnosti sa musí každú hodinu vymeniť 3 objemy vzduchu);
• prierezu odťahového kanála;
• prierezu (-ov) otvoru (-ov) vstupných kanálov;
• prirodzeného ťahu v určenom odťahovom kanáli;
• skutočnej rýchlosti vzdušných más v prierezoch budúcich vzduchovodov;
• strát tlaku na rôzne miestne odpory;
• veľkosti okna, ktoré je predpísané v miestnosti s plynovým zariadením.

Okrem správneho zriadenia vetrania kotolne, môže byť potrebné vykonať ešte niekoľko postupov, napríklad vykonať aerodynamický výpočet.

Pri vykonávaní výpočtu treba pamätať na to, že akékoľvek manipulácie s plynom predstavujú značné nebezpečenstvo. Preto je lepšie zveriť ich vykonanie odborníkom.

Potom by sa všetky získané informácie mali stať základom projektu výmeny, inštalácie zariadenia, prestavby, ktorý sa predkladá miestnej plynárenskej službe na schválenie. Kde pri zistení chýb môžu dokument vrátiť späť zostavovateľovi.

To znamená, že komplex postupov na výpočet všetkých potrebných hodnôt je pomerne zložitý. Preto v prípade inštalácie, výmeny, presunu zariadenia sa s úlohou vyrovná len málokto. Väčšine vlastníkov priestorov bude jednoduchšie obrátiť sa o pomoc na odborníkov. Ktorí nielen vykonajú potrebné matematické operácie, ale aj prispôsobia výpočty požiadavkám legislatívy týkajúcim sa vybavenia kotolní, ventilačných systémov, odvodu dymu a všetkých ostatných. Ktoré sú uvedené v SNiP II-35-76, ako aj v SNiP 2.04.08-87 a v rade iných menej používaných odborných dokumentov.

Ak v nejakom konkrétnom prípade nie je potrebné zostaviť projekt, výpočty vykonané odborníkom vylúčia ohrozenie života, zdravia samotného vlastníka plynového zariadenia, jeho blízkych a ľudí žijúcich v okolí.

Okrem toho umožnia vyhnúť sa konaniam, ktoré zákonodarstvo považuje za neoprávnené pripojenie k akýmkoľvek plynovodom. Za ktoré čl. 7.19 Kódex správnych deliktov RF predpokladá sankcie vo forme pokuty, ktorej výška je 100 – 150 €. Napríklad, tak sa môže stať, ak vlastník priestorov po vykonaní výpočtov vykoná zmeny v konštrukcii vykurovacieho systému.

Netreba zabúdať na to, že neúspešný výpočet množstva vzduchu alebo akýkoľvek iný môže z človeka urobiť porušovateľa zákona. Za čo bude musieť zaplatiť, prinajmenšom finančne. Napríklad, ak konanie alebo nekonanie vedie k porušeniu pravidiel určených na zabezpečenie bezpečného používania akéhokoľvek plynového zariadenia, potom ako pokutu bude musieť zaplatiť sumu v rozmedzí 10 – 300 €. O čom sa hovorí v čl. 9.23 Kódexu správnych deliktov RF.

Po výpočtoch sa neoplatí unáhlene rozhodovať o výmene plynového zariadenia, najmä s odlišným výkonom. Ak sa tak už stalo, potom by ste mali informovať zástupcov plynárenskej služby o vykonaných úkonoch. To pomôže vyhnúť sa pokutám.

A taktiež netreba uskutočňovať vykonané teoretické výpočty za cenu porušenia pravidiel a noriem uvedených v SNiP II-35-76, ktorý upravuje oblasť vybavenia priestorov určených na používanie plynového zariadenia. Pretože podľa čl. 9.23 Kódexu správnych deliktov RF aj za najmenšie porušenia treba zaplatiť 10 – 20 €.

Závery a užitočné video k téme

Priložený nižšie uvedený videomateriál umožní zistiť nedostatok vzduchu pri horení plynu bez akýchkoľvek výpočtov, teda vizuálne.

Množstvo vzduchu potrebného na efektívne spaľovanie akéhokoľvek objemu plynu je možné vypočítať v priebehu niekoľkých minút. Majitelia nehnuteľností vybavených plynovými zariadeniami by na to mali pamätať. V kritickom momente, keď kotol alebo akékoľvek iné zariadenie nebude fungovať správne, schopnosť vypočítať množstvo vzduchu potrebného na efektívne spaľovanie pomôže odhaliť a odstrániť poruchu. To okrem iného zvýši bezpečnosť.

Chcete doplniť vyššie uvedený materiál o užitočné informácie a odporúčania? Alebo máte otázky týkajúce sa výpočtu? Pýtajte sa ich v bloku komentárov, píšte svoje poznámky, zapojte sa do diskusie.