Теплотворная способность некоторых лесных горючих материалов.

Древесина содержит около 42% собственного кислорода. Предварительное окисление делает углеводородную молекулу непрочной. Такая молекула может распадаться при относительно низких температурах подогрева. В процессе распада она выделяет летучие вещества, которые при смешивании с воздухом начинают гореть пламенем. Поэтому древесина относится к сравнительно легко загораемым материалам.

На рис.45 изображена схема процесса горения древесины от подогрева до угольной фазы.

Рис.45. Схема процесса горения древесины.

В зависимости от повышения температуры установлены следующие стадии горения:

при 0⁰ <t< 100⁰ - процесс нагревания;

при 100⁰ <t< 150⁰ - испарение влаги;

при 150⁰ <t< 300⁰ - нарастающий процесс разложения древесины с выделением горючих газов;

при 320⁰ <t< 500⁰- постепенное замедление процесса разложения внутри обугленной частицы;

при 500⁰ <t< 1000⁰ - горение углей с выделением СО и СО₂.

По мере удаления из частиц летучих веществ светящееся пламя начинает спадать и наконец, исчезает совсем. Таким образом, древесина не горит с поверхности, а разлагается с нее. Горит топливный газ. В конце процесса горения остаются углеродные частицы, окруженные полупрозрачным синеватым пламенем окиси углерода воздуха. В результате интенсивного окисления кислородом воздуха углеродные частицы быстро сгорают и превращаются в золу.

Важной характеристикой процесса горения различных веществ является расход воздуха, обеспечивающий горение.

Объем воздуха V₀, м³, необходимый для сжигания 1 кг горючего вещества можно оценить следующим образом.

Если горючее вещество определяется формулой С_аН_bО_cN_d количество кислорода, обеспечивающее сгорание 1 грамм-моля (или 1 килогромм-моля) вещества находится по уравнению (7.1), в данном случае это (а+b/4-c/2)О₂.

Разделив полученную величину на массу 1 моля горючего вещества, можно найти количество кислорода, требуемого для сгорания единицы массы рассматриваемого вещества

(7.2)

где m₀ – масса кислорода в граммах, если сжигается 1 грамм горючего вещества, и в килограммах, если сжигается 1 килограмм вещества; значения a, b, c, d имеют тот же смысл, что и в формуле (7.1).

Известно, что воздух состоит из смеси газов, при этом кислород составляет 21% (по объему). Известно, также, что 1 грамм-моль и 1 килограмм-моль любого газа при нормальных условиях занимают объем 22,4 дм³ и 22,4 м³ соответственно.

Следовательно, газообразный кислород массой m₀, кг, занимает объем V_*, м³

,

где О₂ – масса 1 килограмма – моля кислорода.

Объем воздуха, V₀, м³, обеспечивающий сгорание 1 кг горючего вещества, определяется соотношением

,

Пример. Определить расход воздуха, требуемый для сжигания 1 кг клетчатки (С₆H₁₀O₅), являющейся основой древесины.

Решение.1. Используя уравнение (7.1) составляем реакцию горения клетчатки в атмосфере кислорода, принимая значение a=6, b=10, c=5, d=0.

,

Количество кислорода, необходимое для сжилания 1 килограмм – моля клетчатки, сотавляет

кг

2. По соотношению (7.2) находим количество кислорода, требуемое для сжигания 1 кг клетчатки

кг

3. Находим объем газообразного кислорода массой m₀=1,185 кг

м³

4.Находим расход воздуха при сжигании 1 кг клетчатки

м³

При необходимости учета влажности горючих материалов, а также при горении веществ, определяемых более сложной химической формулой, для оценок расхода воздуха при горении можно воспользоваться рекомендациями [53].

Поиск по сайту: