Количество въздух за изгаряне на природен газ: формули и примери за изчисления

От качеството на процеса на горене зависи ефективността на работа на всякакви газови съоръжения. На което пряко влияе количеството въздух за изгаряне на природен газ, изчисляването на което е съвсем лесно. Защо да не се погрижите за ефективността на разхода на гориво и повишаване на КПД на оборудването, като извършите необходимите изчисления сами, нали?

Но как да го направите правилно и къде да вземете данни за изчисленията? За да се ориентирате в тази тема, нека разгледаме в рамките на нашата статия теорията за разхода на въздух за изгаряне на газ, да се запознаем с най-простите формули за изчисляване на необходимия обем въздух. А също така ще поговорим за практическата полза от тези изчисления.

Теория на разхода на въздух за изгаряне на газ

Процедурата за получаване на топлинна енергия пряко влияе на продължителността на експлоатация, периодичността на работите по обслужване на газоизползващо оборудване. Трябва да се разбира, че оптималната газовъздушна смес е залог за безопасност. Ще поговорим по-подробно за разхода на въздух за изгаряне на газ.

За изгарянето на една молекула метан, който е основният компонент на природния газ, са необходими точно 2 молекули кислород. Ако се преведе в разбираеми обеми, то за да се окисли кубичен метър от посоченото гориво ще трябва да се използва 2 пъти повече кислород.

Но в реални условия всичко е по-сложно. Тъй като в качеството на окислител за извършване на химико-физическия процес на горене се използва въздух, в състава на който кислородът, необходим за поддържане на горенето, съставлява само една пета част. А, ако точно - 20,93% - точно такова процентно съотношение е прието да се използва за всевъзможни технически изчисления. Тоест въздух ще е необходим 9,52 пъти повече.

При всяко техническо изчисление на количеството газ за основа се вземат 100% от това гориво. Въпреки че основното му вещество — метан (СН4) може да бъде в състава не повече от 75%

Посочената цифра ще разберете, като извършите 2 действия:

1. Деление 100/21. Тази операция позволява да се установи, че във всеки обем въздухът е 4,76 пъти повече от кислорода.
2. Умножение 4,76 по 2, което е равно на 9,52 — толкова пъти повече въздух ще е необходимо да се изразходва за изгаряне на всеки обем природен газ.

Но има една важна уговорка: изчисленото количество въздух, необходимо за ефективното горене на газа, е теоретичният разход. А на практика ще е необходим повече. Причината е, че изчислението е направено за идеални условия, а в действителност почти винаги съществуват редица фактори, които внасят значителни корекции.

Към тях се отнасят:

• състав и качество на реагентите (въздух, газ);
• вид на оборудването, използвано за подаване на енергоносителя;
• състояние на оборудването;
• начин на подаване на газ, въздух, както и редица други моменти.

Ако е необходима особена точност, то изброените по-горе особености понякога могат да бъдат взети предвид. Например точният състав на газа може да се установи в най-близкото представителство на газовата служба. Но когато не е необходима особена точност, получената стойност 9,52 просто се умножава по така наречения коефициент на излишък на въздух. Стойността му обикновено е в границите 1,1 — 1,4.

Кислородът е окислител на газа. Тоест той сам не гори, но активно поддържа този процес с участието на посоченото гориво. Но тъй като кислородът в състава на въздуха е не повече от 20,93%, то се счита, че за процедурата по изгаряне на газа той е необходим почти 5 пъти повече.

Когато изчислението трябва да бъде максимално точно, тогава количеството на действително използвания въздух трябва да се раздели на неговия теоретичен разход. Но в повечето случаи е по-лесно да се използва усреднена стойност на коефициента на излишък на въздух. Чиято стойност трябва да се умножи по 9,52 и в резултат ще се получи точната стойност на изразходвания въздух, необходим за осигуряване на процеса на изгаряне на газа.

Така ако той е равен:

• 1,1 — въздух ще е необходим 10,472 пъти повече;
• 1,4 — въздух ще трябва да се използва 13,328 пъти повече.

Тоест за изгаряне на всеки кубичен метър енергоносител ще са необходими до 13,328 m³ въздух.

Формули и примери за извършване на изчисление

Необходимата стойност във всеки конкретен случай може да се получи, като се използва специална формула или усреднени показатели. За тези начини ще поговорим по-подробно.

Начин #1 — изчисление с използване на формула

Която гласи, че часовият обем въздух (V_ч), необходим за изгаряне, ще бъде равен:

V_ч = 1,1 х К_изл.в х V_тх V_г/чх (273 + t)/273,

Където:

• К_изл.в — коефициент на излишък на въздух;
• V_т — теоретично необходимо количество въздух;
• V_г/ч — часов разход на газ от оборудването;
• t — стойност на температурата в помещението, където е разположено газовото оборудване.

Необходимият за изчисленията часов разход на газ е посочен в паспорта на всеки газов уред.

Тоест, ако тази стойност е равна на 10, а:

• температурата в помещението, например, 18 °С;
• коефициентът на излишък на въздух — 1,1.

Тогава изпълняваме посочените по-горе математически действия, а именно:

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

В резултат се установява, че в този конкретен случай за изгаряне на газ, всеки час ще са необходими 122,1 м³ въздух.

Изчисляването на количеството въздух е необходимо за осигуряване на ефективна и безопасна работа на всяко газово оборудване, включително печки, бойлери и отоплителни котли, които се използват в бита.

Начин #2 — изчисление с помощта на осреднени данни

Ако няма желание да се извърши подобно изчисляване на въздуха за горене на необходимото количество газ, тогава може да се вслушате в препоръките на много производители и специалисти.

Които гласят, че процесът ще бъде ефективен, ако за всеки киловат мощност ежечасно се подава не по-малко от 1,6 м³ въздух.

Ако начинът на изчисляване с помощта на формула изглежда сложен, то може да се използва по-малко точен и просто осреднен, но пък много прост, а следователно достъпен. Тъй като всичко, което трябва да се направи, е да се умножи мощността на необходимия газов уред по 1,6, което ще позволи да се получи приблизителният обем въздух, който всеки час ще трябва да се подава за пълно изгаряне на газа.

Тоест изчислението може да се извърши само с едно действие. За целта взетата от паспорта стойност на мощността на газовия уред трябва да се умножи по посочените 1,6. Като резултат ще се получи необходимото за ефективно горене количество въздух.

Например, ако мощността на газовия котел е 40 kW, тогава тази стойност трябва да се умножи по 1,6:

40 х 1,6 = 64

Ще се получат 64 м³ въздух, които ежечасно ще трябва да се подават към газовия уред.

Практическо значение на изчислението на разхода на въздух

Уменията за извършване на подобни изчисления могат да са необходими за повишаване на КПД на газовото оборудване, както и за отстраняване на причините за неправилната му работа.

Профилактика на повреди и понижение на КПД на оборудването

Например, познаването на оптималното количество окислител ще е необходимо, когато повърхностите на димоходите (вътрешните), на елементите от конструкцията на оборудването (топлообменници, горелки и др.) бързо се покриват с наслоения от сажди и други продукти на горене.

Ако отстраняването на замърсяванията не дава необходимия ефект, както и всякакви други мерки (настройка, подмяна на части, възли на агрегати). Това свидетелства за наличие на така наречения недоизгаряне на енергоносителя, което се дължи на недостатъчно количество въздух.

Процедурата на горене на газа се счита за сложна реакция. В резултат на това, ако окислителят, т.е. въздухът, не е в достатъчно количество, това ще се отрази на състоянието, работоспособността и изправността на цялото газово оборудване. И в редица случаи неизправностите могат да бъдат отстранени само след установяване и коригиране на количеството въздух, участващ в реакцията.

А също така познаването на необходимия разход на въздух ще бъде необходимо в следните ситуации:

• Установен е преразход на газ, който не може да бъде отстранен чрез регулировки или други манипулации. Тъй като причината може да бъде механично недогаряне. Тоест процес, при който се подава прекалено голямо количество въздух, което също води до непълно изгаряне на газа.
• Забелязана е честа промяна на цвета на „синьото“ гориво по време на горене — например, на оранжево, бяло, червено, жълто. Това са по-сложни случаи от предишните, тъй като причината може да бъде както излишък на въздух, така и недостатъчното му количество.
• Нестабилен процес на горене на газа. Например, ако не са задействани всички работни отвори на конфорката, горелката на газовия котел и т.н. А почистването на изброените конструктивни елементи не доведе до подобрение, тъй като в такива ситуации определено ще трябва да се подава порядък повече въздух.

Въпреки наличието на различни причини, изчислението се извършва по един и същ начин, съгласно методиката, изложена по-горе.

Полза от изчисленията при обустройване на котелно помещение

Изчисленията на количеството въздух, необходимо за ефективно окисление на газа, са необходими в случаи на обустройство на горивна камера, инсталиране, подмяна на газово оборудване и други подобни.

Винаги трябва да се помни, че теоретичните изчисления са добри само когато тяхната правилност е потвърдена от практиката. А в случая с количеството въздух — от представители на газовите дружества с газоанализатори.

И изчисленията се извършват, но ситуацията във всеки посочен случай се усложнява от това, че за получаване на всички необходими данни е необходимо да се извършат още редица изчисления.

Към които се отнасят изчисленията:

• на общия разход на въздух — в помещението с газово оборудване е необходимо да се подава въздух не само за процеса на горене, но и за неговото проветряване (в СНиП II-35-76 ясно се казва, че в помещенията, използвани като горивни камери, на всеки час трябва да се сменят 3 обема въздух);
• на сечението на изпускателния канал;
• на сечение(ята) на отвора(ите) на входните канали;
• на естествената тяга в предвидения изпускателен канал;
• на фактическата скорост на въздушните маси в сеченията на бъдещите въздуховоди;
• на загубите на налягане от всевъзможни местни съпротивления;
• на размера на прозореца, предвиден в помещението с газово оборудване.

Освен правилното обустройство на вентилацията на котелното помещение, може да е необходимо изпълнението на още редица процедури, например извършване на аеродинамично изчисление.

При извършване на изчислението трябва да се помни, че всякакви действия с газ представляват съществена опасност. Затова е по-добре да се довери изпълнението им на специалисти.

След това цялата получена информация трябва да стане основа на проекта замяна, инсталиране на оборудване, преустройство, който се подава в местната газова служба за одобрение. Където при откриване на грешки документът може да бъде върнат на съставителя.

Тоест комплексът от процедури за изчисляване на всички необходими стойности е доста сложен. Затова в случай на инсталиране, замяна, преместване на оборудване само малцина могат да се справят със задачата. На повечето собственици на помещения ще им е по-лесно да потърсят помощ от специалисти. Те не само ще извършат необходимите математически действия, но и ще адаптират изчисленията към изискванията на законодателството за обустройство на котелни помещения, вентилационни системи, димоотвеждане и всички останали. Те са изложени в СНиП II-35-76, както и в СНиП 2.04.08-87 и редица други по-малко използвани профилни документи.

Ако в някой конкретен случай не е необходимо да се съставя проект, то изчисленията, направени от специалист, ще изключат заплахата за живота и здравето на собственика на газовото оборудване, неговите близки и хората, живеещи наблизо.

Освен това ще позволят да се избегнат действия, които се тълкуват от законодателството като неразрешено присъединяване към каквито и да било газопроводи. За които чл. 7.19 от КоАП РФ предвижда санкции под формата на глоба, чийто размер е 100-150 €. Например, това може да се случи, ако собственикът на помещението след извършване на изчисленията внесе промени в конструкцията на отоплителната система.

Не трябва да се забравя, че неуспешното изчисление на количеството въздух или друго може да направи човека нарушител. За което ще трябва да се плати, най-малкото финансово. Например, ако действията или бездействието доведат до нарушаване на правилата, предназначени да осигуряват безопасното използване на всяко газово оборудване, то като глоба ще трябва да се разделите с парична сума в размер на 10-300 €. За което се споменава в чл. 9.23 от КоАП.

След изчисленията не трябва да се взема необмислено решение за замяна на газовото оборудване, особено с различна мощност. Ако това все пак се случи, тогава трябва да се уведомят представителите на газовата служба за извършените действия. Това ще помогне да се избегнат глоби.

А също така не трябва да се прилагат направените теоретични изчисления с цената на нарушения на правилата и нормите, изложени в СНиП II-35-76, който регулира сферата на обустройство на помещенията, предназначени за използване на газово оборудване. Тъй като съгласно чл. 9.23 от КоАП дори за най-малките нарушения ще трябва да се плати 10-20 €.

Изводи и полезно видео по темата

Приложеният по-долу видеоматериал ще позволи да се установи недостатъкът на въздух при горене на газ без никакви изчисления, тоест визуално.

Изчисляването на количеството въздух, необходимо за ефективно горене на всякакъв обем газ, може да бъде извършено за минути. Собствениците на недвижими имоти, оборудвани с газово оборудване, трябва да помнят това. Тъй като в критичен момент, когато котелът или друг уред работи неправилно, умението да се изчисли количеството въздух, необходимо за ефективно горене, ще помогне да се открие и отстрани повредата. Това освен това ще повиши безопасността.

Желаете ли да допълните представения по-горе материал с полезни сведения и препоръки? Или имате въпроси относно изчислението? Задайте ги в блока за коментари, напишете своите бележки и участвайте в обсъждането.