2.Материальный и тепловой баланс процесса горения

2.1. Избыток воздуха

На пожаре в зону горения поступает значительно больше воздуха по сравнению с теоретически необходимым количеством, которое определяется по уравнению реакции горения. Отношение объёма воздуха, практически расходуемого на горение ( ), к объему, теоретически необходимому ( ) для горения, называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается греческой буквой .

Коэффициент избытка воздуха показывает, во сколько раз больше поступает в зону горения воздуха, чем теоретически необходимо для полного сгорания вещества.

 = (2.1.1)

Следовательно, объем избытка воздуха можно рассчитать:

=  - = ( - 1), м³ (2.1.2)

2.2. Расчёт объёма воздуха для горения индивидуальных химических соединений, находящихся в твёрдом и жидком агрегатном состоянии

Расчёт объема воздуха, необходимого для полного сгорания заданного в килограммах количества вещества, находящегося в твёрдом или жидком агрегатном состоянии, проводят по формуле:

V_B = , м³, (2.2.1)

где:  - стехиометрический коэффициент перед кислородом;

m - масса горючего вещества, кг;

V_t - мольный объём газа при заданных условиях, м³/кмоль;

, м³/кмоль (2.2.2)

где: V₀ = 22,4 м³/кмоль – объем газа при нормальных условиях,

Т - заданная температура, К;

Р - заданное давление, Па;

Р_о = 101325 Па - давление при нормальных условиях,

Т_о = 273 К - температура при нормальных условиях.

 - коэффициент избытка воздуха;

M - молярная масса горючего вещества, кг/кмоль.

2.3. Расчёт объёма воздуха для горения индивидуальных химических

соединений, находящихся в газообразном агрегатном состоянии

Расчёт объема воздуха, необходимого для полного сгорания заданного в кубических метрах объёма вещества, находящегося в газообразном агрегатном состоянии, проводят по формуле:

V_В = 4,76     ∙V_ГГ, м³ (2.3.1)

где: V_ГГ - заданный объём горючего газа, м³;

 - стехиометрический коэффициент перед кислородом;

 - коэффициент избытка воздуха.

2.4. Расчёт объёма и состава продуктов при горении

индивидуальных химических соединений,

находящихся в твердом и жидком агрегатном состоянии

Объём выделяющихся продуктов при сгорании заданной массы вещества, реакция горения которого протекает согласно общему уравнению (1.1.1), определяется по формуле:

V_ПГ = , м³, (2.4.1)

где: n_п.г- общее количество вещества продуктов горения, кмоль;

m - масса горючего вещества, кг;

V_t - мольный объём газа при заданных условиях, м³/кмоль;

M - молярная масса горючего вещества, кг/кмоль.

Общее количество вещества (сумму моль) продуктов горения находят либо по уравнению реакции горения путем сложения соответствующих стехиометрических коэффициентов, либо по формуле:

n_ПГ = c + s + + hal + + (3,76  + ) + + (2.4.2)

Величины и присутствуют в уравнении (2.4.2), если коэффициент избытка воздуха   1. Избыточное количество кислорода и азота находят по формулам (2.4.3 – 2.4.4).

= ( - 1), кмоль (2.4.3)

= 3,76    ( - 1), кмоль (2.4.4)

Расчёт объёма компонентов продуктов горения проводится по формулам:

= (2.4.5a)

= (2.4.5б)

= (2.4.5в)

= (2.4.5г)

= (2.4.5д)

= (2.4.5е)

= (2.4.5ж)

Cостав компонентов продуктов горения определяется их объёмными или мольными долями (или процентами). Общий объём продуктов горения (V_ПГ) или общее количество вещества продуктов горения (n_ПГ) принимается за 100%. В объемных процентах расчет проводится по формулам:

= (2.4.6а)

= (2.4.6б)

= (2.4.6в)

= (2.4.6г)

= (2.4.6д)

= (2.4.6е)

= (2.4.6ж)

В мольных процентах расчет проводится формулам:

= (2.4.7а)

= (2.4.7б)

= (2.4.7в)

= (2.4.7г)

= (2.4.7д)

= (2.4.7е)

= (2.4.7ж)