Cantitatea de aer pentru arderea gazului natural: formule și exemple de calcule

Eficiența funcționării tuturor echipamentelor cu gaz depinde de calitatea procesului de ardere. Cantitatea de aer pentru arderea gazului natural, pe care o influențează direct, nu este deloc dificil de calculat. De ce nu v-ați îngriji de eficiența consumului de combustibil și de creșterea randamentului echipamentelor, efectuând singuri calculele necesare, nu este așa?

Dar cum să faceți acest lucru corect și de unde să luați datele pentru calcule? Pentru a înțelege acest subiect, să analizăm în cadrul articolului nostru teoria consumului de aer pentru arderea gazului, să ne familiarizăm cu cele mai simple formule pentru calcularea volumului necesar de aer. Și, de asemenea, să vorbim despre utilitatea practică a acestor calcule.

Teoria consumului de aer pentru arderea gazului

Procedura de obținere a energiei termice influențează direct durata de exploatare, periodicitatea lucrărilor de întreținere a echipamentelor consumatoare de gaz. Trebuie să înțelegeți că amestecul optim gaz-aer este cheia siguranței. Să vorbim mai detaliat despre consumul de aer pentru arderea gazului.

Pentru arderea unei molecule de metan, care este componenta principală a gazului natural, sunt necesare exact 2 molecule de oxigen. Dacă traducem în volume ușor de înțeles, pentru a oxida un metru cub din combustibilul menționat, va trebui să se utilizeze de 2 ori mai mult oxigen.

Dar în condiții reale totul este mai complicat. Deoarece ca agent oxidant pentru desfășurarea procesului chimico-fizic de ardere se utilizează aerul, în componența căruia oxigenul necesar susținerii arderii reprezintă doar o cincime. Și, mai exact, 20,93% — exact acest raport procentual se obișnuiește să fie utilizat pentru diverse calcule tehnice. Adică, va fi nevoie de 9,52 ori mai mult aer.

La orice calcul tehnic al cantității de gaz, se iau ca bază 100% din acest combustibil. Deși substanța sa principală — metanul (CH4) poate fi în compoziție de cel mult 75%

Veți putea afla cifra menționată efectuând 2 operații:

1. Împărțirea 100/21. Această operație permite să se afle că, în orice volum, aerul este de 4,76 ori mai mult decât oxigenul.
2. Înmulțirea 4,76 cu 2, care este egală cu 9,52 — de exact câte ori mai mult aer va fi necesar pentru arderea oricărui volum de gaze naturale.

Dar există o precizare importantă: cantitatea calculată de aer necesară pentru arderea eficientă a gazului este consumul teoretic. Iar în practică va fi nevoie de mai mult aer. Motivul este că calculul a fost efectuat pentru condiții ideale, iar în realitate există aproape întotdeauna o serie de factori care aduc corecții semnificative.

Printre acestea se numără:

• compoziția și calitatea reactanților (aer, gaz);
• tipul echipamentului utilizat pentru alimentarea cu agent energetic;
• starea echipamentului;
• modul de alimentare cu gaz, aer, precum și o serie de alte aspecte.

Dacă este necesară o precizie deosebită, atunci particularitățile enumerate mai sus pot fi uneori luate în considerare. De exemplu, compoziția exactă a gazului poate fi aflată la cea mai apropiată reprezentanță a serviciului de gaz. Dar, atunci când nu este necesară o precizie deosebită, valoarea obținută de 9,52 se înmulțește pur și simplu cu așa-numitul coeficient de exces de aer. A cărui valoare se situează de obicei între 1,1 și 1,4.

Oxigenul este oxidantul gazului. Adică nu arde singur, dar susține activ acest proces cu participarea combustibilului menționat. Dar, deoarece oxigenul din aer nu depășește 20,93%, se consideră că pentru procesul de ardere a gazului este necesar de aproape 5 ori mai mult aer.

Atunci când calculul trebuie să fie cât mai precis, cantitatea de aer efectiv utilizată trebuie împărțită la consumul său teoretic. Dar în majoritatea cazurilor, este mai simplu să se utilizeze valoarea medie a coeficientului de exces de aer. A cărui valoare trebuie înmulțită cu 9,52 și, ca rezultat, se va afla cantitatea exactă de aer consumată, necesară pentru asigurarea procesului de ardere a gazului.

Deci, dacă acesta este egal cu:

• 1,1 — masa de aer va fi necesară de 10,472 ori mai multă;
• 1,4 — aerul va trebui utilizat de 13,328 ori mai mult.

Adică, pentru arderea fiecărui metru cub de agent energetic, vor fi necesari până la 13,328 m³ de aer.

Formule și exemple de efectuare a calculului

Valoarea necesară în fiecare caz concret poate fi obținută folosind o formulă specială sau indicatori medii. Despre aceste metode vom vorbi mai detaliat.

Metoda #1 — calculul cu ajutorul formulei

Care afirmă că volumul orar de aer (V_h ), necesar pentru ardere, va fi egal cu:

V_h = 1,1 x K_exc.aer x V_tx V_g/hx (273 + t)/273,

Unde:

• K_exc.aer — coeficientul de exces de aer;
• V_t — cantitatea de aer teoretic necesară;
• V_g/h — consumul orar de gaz al echipamentului;
• t — valorile temperaturii în încăperea unde este amplasat echipamentul de gaz.

Consumul orar de gaz necesar pentru calcule este indicat în pașaportul oricărui aparat de gaz.

Adică, dacă această valoare este egală cu 10, iar:

• temperatura din încăpere, de exemplu, 18 °C;
• coeficientul de exces de aer — 1,1.

Atunci se execută operațiile matematice menționate mai sus, și anume:

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

În rezultat, se constată că în acest caz concret, pentru arderea gazului, în fiecare oră vor fi necesari 122,1 m³ de aer.

Calculul cantității de aer este necesar pentru asigurarea funcționării eficiente și sigure a oricărui echipament pe gaz, inclusiv plite, boilere și centrale de încălzire, care sunt utilizate în uz casnic.

Metoda #2 — calculul cu ajutorul datelor medii

Dacă nu doriți să efectuați un asemenea calcul al aerului pentru arderea cantității necesare de gaz, atunci puteți urma recomandările multor producători și specialiști.

Care afirmă că procesul va fi eficient dacă pentru fiecare kilowatt de putere se aduce cel puțin 1,6 m³ de aer pe oră.

Dacă metoda de calcul utilizând formula vi se pare complicată, puteți recurge la una mai puțin exactă și pur și simplu medie, dar foarte simplă și, prin urmare, accesibilă. Deoarece tot ce trebuie să faceți este să înmulțiți puterea aparatului de gaz necesar cu 1,6, ceea ce va permite obținerea unui volum aproximativ de aer care va trebui furnizat în fiecare oră pentru arderea completă a gazului.

Adică puteți efectua calculul într-o singură operație. Pentru aceasta, valoarea puterii aparatului de gaz luată din pașaport trebuie înmulțită cu 1,6 menționat. Ca rezultat, veți obține cantitatea de aer necesară pentru arderea eficientă.

De exemplu, dacă puterea centralei pe gaz este de 40 kW, atunci această valoare trebuie înmulțită cu 1,6:

40 x 1,6 = 64

Se vor obține 64 m³ de aer, care vor trebui furnizați aparatului de gaz în fiecare oră.

Semnificația practică a calculului consumului de aer

Abilitățile de efectuare a unor astfel de calcule pot fi necesare pentru creșterea randamentului echipamentelor pe gaz, precum și pentru eliminarea cauzelor funcționării sale incorecte.

Prevenirea defecțiunilor și a scăderii randamentului echipamentelor

De exemplu, cunoașterea cantității optime de oxidant va fi necesară atunci când suprafețele coșurilor de fum (interioare), elementelor de construcție ale echipamentelor (schimbătoare de căldură, arzătoare, altele) se acoperă rapid cu depuneri de funingine, și alte produse de ardere.

Dacă eliminarea impurităților nu dă efectul scontat, la fel ca orice alte măsuri (reglare, înlocuirea părților, a subansamblurilor agregatelor). Ceea ce indică existența așa-numitei arderi incomplete a purtătorului de energie, care are loc din cauza cantității insuficiente de aer.

Procedura de ardere a gazului este considerată o reacție complexă. În consecință, dacă oxidantul, adică aerul, nu este în cantitate suficientă, aceasta va afecta starea, funcționalitatea și buna funcționare a întregului echipament de gaz. Și în unele cazuri, defecțiunile pot fi remediate doar după identificarea și ajustarea cantității de aer care participă la reacție.

De asemenea, cunoașterea debitului de aer necesar va fi utilă în următoarele situații:

• A fost identificat un consum excesiv de gaz, care nu poate fi eliminat prin reglaje sau alte manipulări. Deoarece cauza poate fi o ardere mecanică incompletă. Adică procesul în care se furnizează o cantitate prea mare de aer, ceea ce duce, de asemenea, la o ardere incompletă a gazului.
• S-a observat o schimbare frecventă a culorii combustibilului „albastru” în timpul arderii — de exemplu, în portocaliu, alb, roșu, galben. Acestea sunt cazuri mai complexe decât cele anterioare, deoarece cauza poate fi atât un exces de aer, cât și o cantitate insuficientă a acestuia.
• Proces instabil de ardere a gazului. De exemplu, dacă nu sunt implicate toate orificiile de lucru ale arzătorului, ale arzătorului cazanului de gaz etc. Iar curățarea elementelor de construcție enumerate nu a dus la o îmbunătățire, deoarece în astfel de situații va fi necesar să se furnizeze o cantitate de aer cu un ordin de mărime mai mare.

În ciuda existenței diverselor cauze, calculul se efectuează la fel, conform metodei expuse mai sus.

Utilitatea calculelor la amenajarea centralei termice

Calculele cantității de aer necesare pentru oxidarea eficientă a gazului sunt necesare în cazurile de amenajare a focarului, instalare, înlocuire a echipamentelor de gaz și altele asemănătoare.

Trebuie să ne amintim întotdeauna că calculele teoretice sunt bune doar atunci când corectitudinea lor este confirmată de practică. Iar în cazul cantității de aer — de către reprezentanții serviciilor municipale de gaz cu analizoare de gaz.

Și calculele se efectuează, dar situația în fiecare caz menționat este complicată de faptul că pentru obținerea tuturor datelor necesare este necesar să se efectueze încă o serie de calcule.

La care se includ următoarele calcule:

• debitului total de aer — în încăperea cu echipamente de gaz trebuie să se furnizeze aer nu numai pentru procesul de ardere, ci și pentru ventilarea acesteia (în SNiP II-35-76 se spune clar că în încăperile utilizate ca focare, trebuie să se schimbe 3 volume de aer pe oră);
• secțiunii canalului de evacuare;
• secțiunii (secțiunilor) orificiului (orificiilor) canalelor de intrare;
• tirajului natural în canalul de evacuare prevăzut;
• vitezei reale a maselor de aer în secțiunile viitoarelor conducte de aer;
• pierderilor de presiune pe diverse rezistențe locale;
• dimensiunii ferestrei, necesare în încăperea cu echipamente de gaz.

Pe lângă amenajarea corectă a ventilației centralei termice, poate fi necesară efectuarea unei serii de proceduri, de exemplu, efectuarea unui calcul aerodinamic.

La efectuarea calculului, trebuie să rețineți că orice operațiune cu gazul prezintă un pericol semnificativ. De aceea, este mai bine să încredințați execuția acestora specialiștilor.

După aceea, toate informațiile obținute trebuie să devină baza proiectului de înlocuire, instalare a echipamentului, reamenajare, care se depune spre aprobare la serviciul local de gaze. Acolo, dacă se depistează erori, documentul poate fi returnat elaboratorului.

Adică, ansamblul procedurilor de calcul al tuturor valorilor necesare este destul de complex. De aceea, în cazul instalării, înlocuirii, mutării echipamentului, doar puțini se vor descurca cu sarcina. Majoritatea proprietarilor de încăperi le va fi mai simplu să solicite ajutorul specialiștilor. Aceștia nu numai că vor efectua operațiile matematice necesare, dar vor adapta și calculele la cerințele legislației privind amenajarea încăperilor de cazane, sistemelor de ventilare, de evacuare a fumului și a altora. Acestea sunt expuse în SNiP II-35-76, precum și în SNiP 2.04.08-87 și într-o serie de alte documente de profil mai puțin solicitate.

Dacă într-un caz concret nu este necesară întocmirea proiectului, atunci calculele efectuate de un specialist vor elimina amenințarea la viața, sănătatea proprietarului echipamentului de gaz, a apropiaților săi și a persoanelor care locuiesc în apropiere.

În plus, vor permite evitarea acțiunilor interpretate de legislație ca racordare neautorizată la orice conducte de gaz. Pentru care art. 7.19 Codul Contravențional al Federației Ruse prevede sancțiuni sub formă de amendă, în valoare de 500–750 lei. De exemplu, așa se poate întâmpla dacă proprietarul încăperii, după efectuarea calculelor, aduce modificări în construcția sistemului de încălzire.

Nu trebuie să uităm că un calcul nereușit al cantității de aer sau orice alt calcul poate face o persoană infractor. Pentru care va trebui să plătească, cel puțin financiar. De exemplu, dacă acțiunile sau inacțiunea duc la încălcarea regulilor menite să asigure utilizarea sigură a oricărui echipament pe gaz, atunci, ca amendă, va trebui să se despartă de o sumă de bani în valoare de 50–1500 lei. Despre aceasta se menționează în art. 9.23 din Codul Contravențional.

După calcule, nu trebuie să luați o decizie pripită privind înlocuirea echipamentului de gaz, în special cu o putere diferită. Dacă totuși s-a întâmplat acest lucru, atunci trebuie să anunțați reprezentanții serviciului de gaze despre acțiunile efectuate. Ceea ce va ajuta la evitarea amenzilor.

De asemenea, nu trebuie să puneți în practică calculele teoretice făcute cu prețul încălcării regulilor, normelor expuse în SNiP II-35-76, care reglementează domeniul amenajării încăperilor destinate utilizării echipamentelor de gaz. Deoarece, conform art. 9.23 din Codul Contravențional, chiar și pentru cele mai mici încălcări va trebui să plătiți 50–100 lei.

Concluzii și material video util pe această temă

Materialul video atașat mai jos va permite depistarea lipsei de aer la arderea gazului fără niciun fel de calcule, adică vizual.

Se poate calcula cantitatea de aer necesară pentru arderea eficientă a oricărui volum de gaz în câteva minute. Iar proprietarii de imobile echipate cu echipamente pe gaz ar trebui să-și amintească acest lucru. Deoarece într-un moment critic, când centrala sau orice alt aparat funcționează incorect, capacitatea de a calcula cantitatea de aer necesară pentru arderea eficientă va ajuta la identificarea și remedierea defecțiunii. Ceea ce, în plus, va spori siguranța.

Doriți să completați materialul expus mai sus cu informații și recomandări utile? Sau aveți întrebări legate de calcul? Adresați-le în secțiunea de comentarii, scrieți observațiile dumneavoastră, participați la discuție.