Mængde af luft til forbrænding af naturgas: formler og eksempler på beregninger

Effektiviteten af alt muligt gasudstyr afhænger af forbrændingsprocessens kvalitet. Luftmængden til forbrænding af naturgas har en direkte indflydelse på dette, og det er ret nemt at beregne. Hvorfor ikke sørge for effektiv brændstofforbrug og forbedre udstyrets virkningsgrad ved selv at udføre de nødvendige beregninger? Det er da rigtigt, ikke?

Men hvordan gør man det korrekt, og hvor får man data til beregningerne? For at forstå dette emne, lad os i vores artikel se på teorien om luftforbrug til gasforbrænding, blive bekendt med de enkleste formler til beregning af den nødvendige luftmængde. Og vi vil også tale om den praktiske nytte af disse beregninger.

Teori om luftforbrug til gasforbrænding

Proceduren for at opnå varmeenergi påvirker direkte driftstiden, hyppigheden af arbejde med service af gasforbrugende udstyr. Det skal forstås, at den optimale gas-luftblanding er nøglen til sikkerhed. Lad os tale mere detaljeret om luftforbrug til gasforbrænding.

Til forbrænding af et methanmolekyle, som er hovedbestanddelen af naturgas, kræves der præcis 2 iltmolekyler. Hvis man oversætter til forståelige volumener, så for at oxidere en kubikmeter af det nævnte brændstof skal man bruge dobbelt så meget ilt.

Men under virkelige forhold er det mere kompliceret. Da der som oxidationsmiddel til den kemisk-fysiske forbrændingsproces bruges luft, hvor ilten, der er nødvendig for at opretholde forbrændingen, kun udgør en femtedel. Og for at være præcis, 20,93% — netop dette procentforhold bruges til alle mulige tekniske beregninger. Det vil sige, at der er brug for 9,52 gange mere luft.

Ved enhver teknisk beregning af gasmængde tages der udgangspunkt i 100% af dette brændstof. Selvom indholdet af dets hovedstof — methan (CH4) — kan være højst 75%

Man kan finde det angivne tal ved at udføre 2 trin:

1. Division 100/21. Denne operation gør det muligt at finde ud af, at der i enhver volumen er 4,76 gange mere luft end ilt.
2. Multiplikation af 4,76 med 2, hvilket er lig med 9,52 — netop hvor mange gange mere luft der skal bruges til at forbrænde enhver volumen naturgas.

Men der er en vigtig forbehold: den beregnede luftmængde, der kræves for effektiv forbrænding af gas, er det teoretiske forbrug. I praksis vil der være behov for mere. Årsagen er, at beregningen blev udført under ideelle forhold, mens der i virkeligheden næsten altid er en række faktorer, som medfører betydelige korrektioner.

De omfatter:

• sammensætning og kvalitet af reaktanter (luft, gas);
• type udstyr, der anvendes til tilførsel af energibærer;
• udstyrets tilstand;
• metode til tilførsel af gas, luft samt en række andre forhold.

Hvis der kræves særlig nøjagtighed, kan ovennævnte forhold nogle gange tages i betragtning. For eksempel kan den nøjagtige sammensætning af gassen findes på den nærmeste gasmyndighed. Men når der ikke kræves særlig nøjagtighed, multipliceres den opnåede værdi 9,52 blot med den såkaldte luftoverskudskoefficient, hvis værdi normalt ligger mellem 1,1 og 1,4.

Ilt er oxidationsmiddel for gas. Det vil sige, at det i sig selv ikke brænder, men aktivt understøtter denne proces med det nævnte brændstof. Men da ilt udgør højst 20,93% af luftens sammensætning, anses det for, at der til forbrændingsprocessen af gas er behov for næsten 5 gange mere luft.

Når beregningen skal være så nøjagtig som muligt, skal den faktisk anvendte luftmængde divideres med det teoretiske forbrug. Men i de fleste tilfælde er det lettere at bruge en gennemsnitsværdi af luftoverskudskoefficienten, hvis værdi skal multipliceres med 9,52, og dermed få det præcise forbrug af luft, der er nødvendig for at sikre gasforbrændingsprocessen.

Så hvis den er lig med:

• 1,1 — der vil være behov for 10,472 gange mere luftmasse;
• 1,4 — der vil være behov for at bruge 13,328 gange mere luft.

Det vil sige, at for hver kubikmeter energibærer, der forbrændes, vil der være behov for op til 13,328 m³ luft.

Formler og eksempler på udførelse af beregning

Den nødvendige værdi i hvert enkelt tilfælde kan opnås ved at bruge en speciel formel eller gennemsnitsindikatorer. Vi vil tale om disse metoder mere detaljeret.

Metode #1 — beregning ved hjælp af formel

Hvilken siger, at den timebaserede luftmængde (V_t), der kræves til forbrænding, vil være lig med:

V_t = 1,1 x K_izb.v x V_tx V_g/tx (273 + t)/273,

Hvor:

• K_izb.v — luftoverskudskoefficient;
• V_t — teoretisk nødvendig luftmængde;
• V_g/t — timebaseret gasforbrug for udstyret;
• t — temperaturen i det rum, hvor gasudstyret er placeret.

Det timebaserede gasforbrug, der er nødvendigt for beregningerne, er angivet i databladet for ethvert gasapparat.

Det vil sige, hvis en sådan værdi er 10, og:

• rumtemperaturen er f.eks. 18 °C;
• luftoverskudskoefficienten er 1,1.

Så udfører vi de ovennævnte matematiske operationer, nemlig:

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

Det viser sig, at i dette konkrete tilfælde vil der hver time være brug for 122,1 m³ luft til afbrænding af gas.

Beregningen af luftmængden er nødvendig for at sikre effektiv og sikker drift af alt gasudstyr, herunder komfurer, vandvarmere og varmekedler, der bruges i husholdningen.

Metode #2 — beregning ved hjælp af gennemsnitsdata

Hvis man ikke har lyst til at udføre en sådan beregning af luft til afbrænding af den nødvendige mængde gas, kan man lytte til anbefalingerne fra mange producenter og specialister.

De siger, at processen vil være effektiv, hvis der tilføres mindst 1,6 m³ luft pr. kilowatt effekt i timen.

Hvis beregningsmetoden med formlen synes kompliceret, kan man bruge en mindre præcis og blot gennemsnitlig, men til gengæld meget enkel og derfor tilgængelig. For alt, hvad der skal gøres, er at gange det pågældende gasapparats effekt med 1,6, hvilket giver et omtrentligt luftvolumen, der skal tilføres hver time for fuldstændig afbrænding af gassen.

Det vil sige, at beregningen kan udføres i én enkelt handling. For at gøre dette skal den effektværdi, der er hentet fra apparatets pas, ganges med de nævnte 1,6. Resultatet er den nødvendige luftmængde for effektiv afbrænding.

For eksempel, hvis gaskedlens effekt er 40 kW, skal denne værdi ganges med 1,6:

40 × 1,6 = 64

Det giver 64 m³ luft, som hver time skal tilføres gasapparatet.

Praktisk betydning af beregning af luftforbrug

Færdigheder i at udføre sådanne beregninger kan være nødvendige for at forbedre virkningsgraden af gasudstyr samt for at eliminere årsagerne til dets fejlfunktion.

Forebyggelse af nedbrud og nedsat virkningsgrad af udstyr

For eksempel vil kendskab til den optimale mængde oxidator være nødvendig, når skorstenes (indre) overflader, udstyrets konstruktionselementer (varmevekslere, brændere, osv.) hurtigt bliver dækket af sodlag og andre forbrændingsprodukter.

Hvis rengøring af forureningerne ikke giver den ønskede effekt, ligesom alle andre foranstaltninger (justering, udskiftning af dele, enhedssamlinger). Dette indikerer tilstedeværelsen af såkaldt ufuldstændig forbrænding af energibæreren, som skyldes utilstrækkelig luftmængde.

Forbrændingsprocessen for gas anses for at være en kompleks reaktion. Hvis der ikke er tilstrækkeligt med ilt, det vil sige luft, vil det påvirke tilstanden, funktionaliteten og driftssikkerheden af alt gasudstyret. I nogle tilfælde kan problemerne kun løses efter at have identificeret og justeret mængden af luft, der deltager i reaktionen.

Desuden er kendskab til det nødvendige luftforbrug nødvendigt i følgende situationer:

• Der er konstateret et overforbrug af gas, som ikke kan udbedres gennem justeringer eller andre manipulationer. Årsagen kan være en mekanisk underforbrænding. Det vil sige en proces, hvor der tilføres for store mængder luft, hvilket også fører til ufuldstændig forbrænding af gas.
• Der er hyppige ændringer i farven på det 'blå' brændstof under forbrændingen – for eksempel til orange, hvid, rød, gul. Dette er mere komplekse tilfælde end de foregående, da årsagen både kan være et overskud af luft eller utilstrækkelig luft.
• Ustabil gasforbrændingsproces. For eksempel hvis ikke alle brænderens arbejdshuller eller gasfyrbrænderen er i brug osv. Og rengøring af de nævnte konstruktionselementer har ikke ført til forbedring, da man i sådanne situationer helt sikkert skal tilføre markant mere luft.

På trods af forskellige årsager udføres beregningen ensartet i henhold til metoden beskrevet ovenfor.

Fordele ved beregninger ved indretning af fyrrum

Beregninger af den nødvendige luftmængde til effektiv oxidation af gas er nødvendige ved indretning af fyrrum, installation, udskiftning af gasudstyr og lignende situationer.

Man bør altid huske, at teoretiske beregninger kun er gode, når deres rigtighed er bekræftet af praksis. Og når det gælder luftmængde, er det repræsentanter fra gasværket med gasanalysatorer.

Og beregningerne udføres, men situationen i hvert af de nævnte tilfælde kompliceres af, at der skal udføres en række yderligere beregninger for at få alle nødvendige data.

Herunder beregninger af:

• samlet luftforbrug – i rummet med gasudstyr skal der tilføres luft ikke kun til forbrændingsprocessen, men også til udluftning (i SNiP II-35-76 står der tydeligt, at i rum, der bruges som fyrrum, skal 3 luftvolumener udskiftes hver time);
• tværsnit af aftrækskanalen;
• tværsnit(er) af indgangskanalernes åbning(er);
• naturligt træk i den forudsete aftrækskanal;
• den faktiske hastighed af luftmasserne i tværsnit af fremtidige luftkanaler;
• tryktab på diverse lokale modstande;
• størrelsen på det vindue, der kræves i rummet med gasudstyr.

Ud over korrekt indretning af ventilation af fyrrummet, kan det være nødvendigt at udføre en række andre procedurer, for eksempel en aerodynamisk beregning.

Ved udførelse af beregningen skal man huske, at enhver håndtering af gas udgør en betydelig fare. Derfor er det bedst at overlade udførelsen til specialister.

Derefter skal al indsamlet information danne grundlag for projektet for udskiftning, installation af udstyr, ombygning, som indsendes til den lokale gasmyndighed til godkendelse. Hvis der findes fejl, kan dokumentet sendes tilbage til udarbejderen.

Det vil sige, at komplekset af procedurer til beregning af alle nødvendige værdier er ret kompliceret. Derfor er det kun få, der kan klare opgaven med installation, udskiftning eller flytning af udstyr. De fleste ejere vil have lettere ved at søge hjælp hos specialister. De udfører ikke kun de nødvendige matematiske beregninger, men tilpasser også beregningerne til lovkrav vedrørende indretning af fyrrum, ventilationssystemer, røgudsugning og alt andet. Disse krav er beskrevet i SNiP II-35-76 samt i SNiP 2.04.08-87 og en række andre mindre anvendte faglige dokumenter.

Hvis der i et konkret tilfælde ikke er behov for at udarbejde et projekt, så vil beregninger udført af en specialist eliminere truslen mod liv og helbred for ejeren af gasudstyret, dennes pårørende og naboer.

Derudover vil det gøre det muligt at undgå handlinger, der af lovgivningen betragtes som uautoriseret tilslutning til gasledninger. For disse handlinger fastsætter art. 7.19 i Den Russiske Føderations Administrative Lovbog sanktioner i form af en bøde på 666-1000 kr. For eksempel kan dette ske, hvis ejeren efter at have udført beregningerne foretager ændringer i varmesystemets konstruktion.

Man må ikke glemme, at en mislykket beregning af luftmængden eller enhver anden kan gøre en person til lovovertræder. Det vil koste, i det mindste økonomisk. For eksempel, hvis handlinger eller passivitet fører til overtrædelse af regler, der skal sikre sikker brug af gasudstyr, så skal man betale en bøde på 66-2000 kr. Dette fremgår af art. 9.23 i Den Administrative Lovbog.

Efter beregningerne bør man ikke træffe en forhastet beslutning om at udskifte gasudstyr, især med en anden effekt. Hvis det alligevel er sket, bør man underrette repræsentanterne for gasmyndigheden om de udførte handlinger. Det vil hjælpe med at undgå bøder.

Man bør heller ikke gennemføre de teoretiske beregninger på bekostning af overtrædelse af regler og normer i SNiP II-35-76, som regulerer indretning af lokaler til brug af gasudstyr. Da man ifølge art. 9.23 i Den Administrative Lovbog selv for de mindste overtrædelser skal betale 67-133 kr.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Videomaterialet nedenfor gør det muligt at identificere luftmangel ved gasforbrænding uden beregninger, det vil sige visuelt.

Beregn mængden af luft, der kræves for effektiv forbrænding af enhver gasmængde, på få minutter. Og ejere af fast ejendom udstyret med gasudstyr bør huske dette. For i et kritisk øjeblik, når kedlen eller en anden enhed fungerer forkert, vil evnen til at beregne den nødvendige luftmængde for effektiv forbrænding hjælpe med at identificere og afhjælpe problemet. Hvilket desuden øger sikkerheden.

Vil du supplere ovenstående materiale med nyttige oplysninger og anbefalinger? Eller har du spørgsmål til beregningen? Stil dem i kommentarfeltet, skriv dine bemærkninger, deltag i diskussionen.