Количество кислорода и воздуха при сжигании некоторых газов

Если в газовоздушной смеси содержится газа меньше нижнего предела воспламеняемости, то она не будет гореть. Если в газовоздушной смеси недостаточно воздуха, то горение протекает не полностью.

Большое влияние на величины пределов взрываемости оказывают инертные примеси в газах. Увеличение содержания в газе балласта (N2 и СO2) сужает пределы воспламеняемости, а при повышении содержания балласта выше определенных пределов газовоздушная смесь не воспламеняется при любых соотношениях газа и воздуха (таблица ниже).

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertisetr

Наименьшее количество воздуха, необходимое для полного сжигания газа, называется теоретическим расходом воздуха и обозначается Lt, то есть если низшая теплота сгорания газового топлива 33520 кДж/м3, то теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 м3 газа

LT=(33 520/4190)/1,1=8,8 м3.

Однако действительный расход воздуха всегда превышает теоретический. Объясняется это тем, что очень трудно достигнуть полного сгорания газа при теоретических расходах воздуха. Поэтому любая газовая установка для сжигания газа работает с некоторым избытком воздуха.

Итак, практический расход воздуха

Ln=αLT ,

где Ln – практический расход воздуха; α – коэффициент избытка воздуха; LT – теоретический расход воздуха.

Коэффициент избытка воздуха всегда больше единицы. Для природного газа он составляет α=1,05 – 1,2. Коэффициент α показывает, во сколько раз действительный расход воздуха превышает теоретический, принимаемый за единицу. Если α=1, то газовоздушная смесь называется стехиометрической.

При α=1,2 сжигание газа производится с избытком воздуха на 20 %. Как правило, сжигание газов должно проходить с минимальным значением а, так как с уменьшением избытка воздуха снижаются потери теплоты с уходящими газами. Воздух, принимающий участие в горении, бывает первичным и вторичным. Первичным называется воздух, поступающий в горелку для смешения в ней с газом; вторичным — воздух, поступающий в зону горения не в смеси с газом, а отдельно.

Приложение А (обязательное). Методика аэродинамического расчета системы подачи воздуха на горение и удаления продуктов сгорания

Приложение А(обязательное)

А.1 Целями выполнения аэродинамического расчета являются проверка работоспособности системы подачи воздуха на горение и удаления продуктов сгорания и определение расчетных данных для конструирования системы. В основу аэродинамического расчета положены физические зависимости аэродинамических потоков гидравлических сопротивлений.

А.2 Проектирование систем подачи воздуха и удаления продуктов сгорания следует начинать с ознакомления с конструкцией и характеристиками теплогенератора, проверки рекомендуемых производителем условий его подключения к тракту удаления продуктов сгорания (дымоходам), в том числе максимальных длин дымоотводов и воздухоподводов, а также с определения гидравлических сопротивлений каждого элемента системы.

А.3 Конструкцией теплогенераторов предусмотрены две возможности соединения с системой “отвод продуктов сгорания – подача воздуха”: через коаксиальную трубу диаметром 60/100 мм или раздельными трубами диаметром 80/80 мм. Во входные отверстия дымоотводов вмонтированы патрубки для подключения устройства отбора проб для анализа уходящих газов.

А.4 В зависимости от мощности теплогенератора, мощности установленного вентилятора и принятой системы “отвода продуктов сгорания – подача воздуха” (коаксиальная или раздельная) в руководстве по эксплуатации каждого теплогенератора приведены рекомендуемые длины воздуховодов и дымоотводов. В тех случаях, когда проектные длины меньше рекомендуемых производителем, в комплекте с теплогенератором поставляются диафрагмы для увеличения сопротивления газовоздушного тракта.

Таким образом, конструкцией и элементами теплогенератора обеспечивается подключение дымоотвода к коллективному дымоходу без избыточного давления и определяется работа дымохода при самотяге. При этом нормальная работа дымохода определяется соблюдением обязательного условия – самотяга должна быть не менее чем на 20% больше суммы расчетных сопротивлений дымохода.

Аэродинамическим расчетом определяются расчетные значения самотяги и всех сопротивлений дымохода. Все сопротивления обычно разделяются на две группы:- сопротивления трения, т.е. сопротивление при течении потока в прямом канале постоянного сечения:- местные сопротивления, связанные с изменением формы или направления канала, каждое из которых считается условно сосредоточенным в каком-либо одном сечении канала, т.е. не включает в себя сопротивление трения.Диаметр устья дымохода , м, определяют по формуле

, (А.1)

где – число теплогенераторов, подключенных к одному дымоходу; – объем дымовых газов, образующихся при сгорании топлива, на выходе из дымохода от одного теплогенератора, м/с; – скорость дымовых газов на выходе из устья дымохода, м/с.Объем дымовых газов , м/с, образующихся при сгорании топлива [3], определяют по формуле

, (А.2)

где – расход топлива, м/ч; – теоретический объем продуктов сгорания, образующихся при полном сгорании теоретически необходимого количества воздуха при сжигании 1 м природного газа, м/м; – температура уходящих газов за теплогенератором, °С.Объем дымовых газов, м/м, образующихся при полном сгорании топлива, определяют по формуле

, (А.3)

где – объем трехатомных газов, м/м; – теоретический объем азота, м/м; – теоретический объем водяных паров, м/м; – коэффициент избытка воздуха, принимают по паспортным данным теплогенератора; – теоретический объем воздуха, м/м.Объем воздуха и продуктов сгорания газообразных топлив, м/м, при 1,0°С и 760 мм рт.ст. принимают по таблицам характеристик газообразного топлива. рассчитывают по формуле

https://www.youtube.com/watch?v=ytdev

. (А.4)

А.5 Расчетными режимами являются режимы работы всех теплогенераторов, подключенных к данному дымоходу, с максимальной теплопроизводительностью в зимнее и летнее время. Полученные расчетные данные проверяют на наиболее неблагоприятный режим – работу одного наименьшего по теплопроизводительности теплогенератора летом при максимальной температуре самого жаркого месяца.Охлаждение дымовых газов в дымоходе не учитывают.Самотягу коллективных дымоходов, Па, определяют по формуле

Предлагаем ознакомиться Почему водяная станция качает воду с воздухом

3 Термины и определения

3.1 воздуховод: Канал или трубопровод прямоугольного или круглого сечения, служащий для подачи к теплогенератору воздуха для горения, забираемого снаружи здания.

3.2 воздухоподвод: Трубопровод круглого сечения, служащий для подачи воздуха от заборного устройства или от коллективного воздуховода до теплогенератора.

3.3 дымоотвод: Трубопровод для отвода дымовых газов от теплогенератора до дымохода.

3.4 дымоход: Вертикальный канал или трубопровод прямоугольного или круглого сечения для создания тяги и отвода продуктов сгорания (дымовых газов) от присоединенных к нему дымоотводов вертикально вверх в атмосферу.

3.5 естественная тяга (самотяга): Разрежение, возникающее в дымоходе за счет разницы плотности наружного воздуха и продуктов сгорания по высоте и принуждающих воздух поступать в топку, а газообразные продукты сгорания двигаться по дымоотводам и дымоходам в атмосферу.

3.6 искусственная тяга: Разрежение, создаваемое дымососом или вентилятором.

3.7 коаксиальный дымоход: Конструктивное решение подачи воздуха и удаления продуктов сгорания совмещенным (соосным) устройством по принципу “труба в трубе”.

3.8 коаксиальный дымоотвод: Конструктивное решение подачи воздуха и отвода продуктов сгорания совмещенным (соосным) устройством по принципу “труба в трубе”.

3.9 теплогенератор типа В: Теплогенератор с открытой камерой сгорания, подключаемый к индивидуальному дымоходу. Воздух для горения забирается непосредственно из помещения, в котором установлен теплогенератор.

3.10 теплогенератор типа С: Теплогенератор с закрытой камерой сгорания, в котором отвод продуктов сгорания и подача воздуха для горения могут осуществляться за счет встроенного дутьевого вентилятора или дымососа. Система сжигания газового топлива (подача воздуха для горения, камера сгорания, отвод продуктов горения) в этих теплогенераторах газоплотна по отношению к помещениям.

4 Общие положения

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorstr

4.1 Свод правил развивает требования СП 60.13330 в части проектирования поквартирных систем теплоснабжения многоквартирных жилых зданий.

4.2 Аэродинамический расчет газовоздушного тракта теплогенераторов выполняется на основе общепринятых физических зависимостей гидродинамики и аэродинамики с учетом стандартных значений местных сопротивлений конструктивных изделий по справочным данным.

4.3 По результатам аэродинамического расчета систем подачи воздуха на горение и удаление продуктов сгорания определяют сечение дымоходов и воздуховодов, рекомендации по выбору высоты дымовой трубы и ее размещению в зависимости от архитектурно-планировочных решений жилого здания.

4.4 Трассировка дымоотводов и дымоходов, их протяженность, в том числе и для квартир существующего жилого фонда, определяются настоящим сводом правил и инструкциями предприятий – изготовителей данных систем.

4.5 В качестве материала для изготовления дымоотводов и дымоходов предпочтительна нержавеющая сталь.Использование для изготовления дымоходов и воздуховодов керамических, пластиковых и композитных материалов допускается только при наличии пожарного и санитарно-гигиенического сертификата.

Приложение А (обязательное). Методика аэродинамического расчета системы подачи воздуха на горение и удаления продуктов сгорания

5.1 Общие положения

Системы подачи воздуха и удаления продуктов сгорания теплогенераторов с закрытыми камерами сгорания могут проектироваться по следующим схемам:- с коаксиальным (совмещенным) устройством подачи воздуха и удаления продуктов сгорания;- с раздельным устройством подачи воздуха и удаления продуктов сгорания встроенными или пристроенными коллективными воздуховодами и дымоходами;

– с индивидуальным воздуховодом, обеспечивающим забор воздуха через стену и подачу его индивидуально к каждому теплогенератору, и удалением дымовых газов коллективным дымоходом.Устройство дымоотводов от каждого теплогенератора индивидуально через фасадную стену многоэтажного жилого здания запрещается.

При реконструкции системы теплоснабжения существующего малоэтажного жилого фонда и технической невозможности организации коллективных дымоходов допускается устройство индивидуальных дымоотводов при обязательной разработке мероприятий по обеспечению безопасности в соответствии с [1, статья 6, пункт 8].

Схемы забора воздуха и удаление продуктов сгорания для теплогенераторов типа В [с атмосферными горелками (открытие камеры сгорания)] приведены на рисунке 5.1.

6.1 Забор воздуха для горения для теплогенераторов типа В должен проводиться из помещения, в котором он установлен.

6.2 При использовании теплогенераторов типа В система вентиляции здания должна обеспечивать постоянную подачу наружного воздуха в помещение, в котором установлен теплогенератор, в объеме, необходимом для горения газа.

6.3 Для удаления продуктов сгорания от теплогенераторов типа В следует предусматривать индивидуальные для каждого теплогенератора вертикальные дымоходы.

6.4 Забор воздуха для горения для теплогенераторов типа С должен проводиться воздуховодами непосредственно снаружи здания.

6.5 При использовании поквартирных систем теплоснабжения в жилых домах, находящихся в климатических районах со среднесуточной температурой наружного воздуха минус 30°С и ниже, рекомендуется принимать схему подачи воздуха и удаления продуктов сгорания в коаксиальном исполнении.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

6.6 Конструкция и размещение дымоходов и воздуховодов определяются в соответствии с принимаемыми архитектурно-планировочными решениями здания исходя из удобства их монтажа и обслуживания.

6.7 Прокладка воздуховодов и газоходов допускается через нежилые помещения, кухни, коридоры, лестничные клетки или лифтовые холлы. При этом они должны иметь ограждения строительными конструкциями с пределом огнестойкости не менее установленных для пересекаемых ограждающих конструкций. Допускается прокладка дымоходов и воздуховодов во внутренних стенах здания. Запрещается прокладка дымоходов и дымоотводов через жилые помещения.

6.8 Дымоотводы и дымоходы должны быть газоплотными, не допускать подсосов воздуха в местах соединений и присоединения дымоотводов к дымоходу и выполняться из материалов, способных противостоять без потери герметичности и прочности ударным механическим нагрузкам, стойких к транспортируемой и окружающей среде.

Дымоотводы и дымоходы должны быть надежно закреплены и после монтажа подвергнуты испытаниям на наличие тяги.Использование для изготовления дымоходов и воздуховодов керамики, пластмассы и других полимерных материалов допускается только при наличии пожарного и санитарно-гигиенического сертификатов.В качестве материала для изготовления дымоотводов наиболее предпочтительна нержавеющая сталь.

Предлагаем ознакомиться Как выбрать увлажнитель воздуха

6.9 Коллективные дымоходы и воздуховоды следует проектировать из негорючих (НГ) материалов.Дымоотводы и подводящие воздуховоды на стене кухни допускается закрывать декоративными ограждениями из негорючих материалов, не снижающими требуемых пределов огнестойкости.

6.10 Конструктивные элементы дымоотводов и воздуховодов должны быть заводского изготовления и иметь сертификат соответствия техническим условиям.В случае использования дымоходов сборной конструкции из неметаллических материалов тройники соединений коллективного дымохода с дымоотводами должны быть обязательно изготовлены в заводских условиях и иметь сертификаты соответствия техническим условиям.

6.11 Узлы стыковых соединений дымоходов должны располагаться вне конструкции перекрытия (покрытия) на расстояниях, обеспечивающих удобство их монтажа, обслуживания и ремонта. Стыки должны иметь устройства, исключающие смещение секций относительно друг друга.Конструкции заделки отверстий в местах проходов дымоходов через перекрытия (покрытие) жилого здания должны обеспечивать устойчивость конструкции дымоходов и возможность их смещений, вызванных температурными воздействиями.

6.12 Не допускается использование отверстий в плитах перекрытий в качестве соединительных элементов газохода.

6.13 В случае использования дымоходов сборной конструкции из металлических материалов соединения деталей дымоходов должны осуществляться затяжными механическими креплениями. Использование клепаных соединений запрещается. Допускается использование герметизирующих материалов, имеющих сертификаты соответствия Роспотребнадзора и МЧС России.

6.14 В верхней части дымохода должен быть предусмотрен оголовок, препятствующий попаданию птиц, снега, дождя и мусора внутрь дымохода. Конструкция оголовка не должна затруднять выход дымовых газов при любых погодных условиях. При коаксиальном исполнении выходное сечение оголовка должно быть, как минимум, в два раза больше сечения устья дымохода (воздуховода).

6.15 На дымоотводах допускается предусматривать не более трех поворотов, включая соединение его с дымоходом, с радиусом закругления не менее диаметра трубы. При этом углы поворотов должны быть не менее 90°.

6.16 Суммарная длина дымоотводов и воздухоподводов от места забора воздуха не должна превышать значений, рекомендованных предприятием – изготовителем теплогенератора. При изменении направления воздухоподвода и дымоотвода допустимую длину горизонтального участка следует уменьшать на 0,8 м после каждого поворота (колена).

6.17 Дымоход должен иметь вертикальное направление и не иметь сужений. Допускается иметь не более двух перемен направления оси дымохода, при этом угол отклонения от вертикали должен быть не более 30°.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetytr

6.18 Коллективные дымоходы и воздуховоды могут проектироваться круглого или прямоугольного сечения. При прямоугольном сечении отношение большей стороны к меньшей не должно превышать 1,5, углы должны быть скруглены с радиусом скругления не менее 20 мм.

6.19 Дымоотвод следует прокладывать с уклоном не менее 3% в сторону от теплогенератора, и он должен иметь устройства с заглушкой для отбора проб в целях проверки качества горения.

6.20 Дымоотвод должен быть надежно и герметично закреплен на патрубке входа в дымоход. Не допускается вводить дымоотвод внутрь дымохода, уменьшая его сечение.

6.21 Воздухозаборные устройства не должны иметь заграждений, препятствующих свободному притоку воздуха, и должны быть защищены металлической сеткой от проникновения в них мусора, птиц и посторонних предметов. При надземном размещении и размещении на кровле здания воздухозаборные отверстия следует предусматривать на 0,5 м выше устойчивого снегового покрова, но на высоте не более 2 м.

6.22 В соединениях участков воздуховодов различного направления не должно быть сужений сечения и острых кромок. Угол соединения двух участков воздуховодов должен быть не менее 90°.

6.23 Площадь сечения дымоотвода и воздуховода к теплогенератору не должна быть меньше площадей сечения патрубков присоединяемого котла.

6.24 Во избежание конденсации водяных паров на наружной поверхности раздельного воздуховода должна быть предусмотрена теплоизоляционная конструкция из негорючих материалов группы НГ, соответствующая СП 61.13330. Рекомендуется рассчитывать толщину теплоизоляционного слоя дымохода из условия обеспечения температуры стенки дымохода в рабочем режиме выше точки росы дымовых газов при самой низкой расчетной температуре наружного воздуха.

6.25 Дымоход и воздуховод должны быть влагостойкими и водонепроницаемыми.

6.26 Сечения дымоходов и приточных коллективных воздуховодов следует определять расчетом исходя из количества дымовых газов от одного теплогенератора и числа теплогенераторов, присоединяемых к дымоходу, с учетом одновременной их работы. При этом самотяга дымохода должна быть не менее чем на 20% выше суммы всех аэродинамических потерь газовоздушного тракта при любых режимах работы.При любом режиме работы теплогенератора в дымоходе по всей его высоте должно создаваться разрежение по отношению к смежным помещениям.

6.27 Все элементы дымохода должны исключать возможность просачивания конденсата в них или через них. Все стыки и соединения элементов дымохода и вводы дымоотвода должны быть устроены таким образом, чтобы конденсат свободно стекал вниз, не просачиваясь внутрь конструкции и не попадая в дымоотвод.

6.28 В нижней части дымохода должна быть предусмотрена сборная камера высотой не менее 0,5 м для сбора мусора и других твердых частиц, прочистки дымохода, установки сифона и емкости для отвода конденсата, устройства регулируемого подсоса воздуха (ограничитель тяги) с глушителем и предохранительным клапаном.

6.29 Минимальная высота дымохода от места присоединения дымоотвода последнего котла до оголовка на крыше должна составлять не менее 3 м.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrighttr

6.30 Патрубок подвода компенсационного воздуха должен выходить непосредственно в атмосферу или соединяться каналом с коллективным воздуховодом.Патрубок подвода компенсационного воздуха должен быть защищен от попадания мусора и посторонних предметов решеткой с мелкой сеткой. При этом живое сечение решетки должно обеспечивать приток воздуха в объеме не менее 1,5 расхода воздуха при работе одного агрегата на номинальной мощности.

6.31 В нижней и верхней частях дымохода должны быть предусмотрены отверстия с заглушками для измерения температуры дымовых газов и разрежения в дымоходе.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

6.32 Расстояние от дымоотвода до стены или потолка из негорючих материалов следует принимать не менее 50 мм. При конструкциях наружного слоя стен или потолков из горючих материалов расстояние до них следует принимать не менее 250 мм.