tehnopost.kiev.ua — Сайт про отопление и обогрев, горение и теплотворность, пиролизные и пеллетные котлы, пиролиз и топливо, дрова и пеллеты, газ и уголь, калории и джоули, котлоагрегаты и печки, чертежи и схемы, конвертеры единиц и величин

Температура — газовое пламя — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Температура — газовое пламя

Температура газового пламени ( С) неодинакова в различных его частях и достигает наибольшего значения на оси пламени вблизи конца ядра.  

Температура газового пламени без доступа воздуха 550 — 600 С, при нормальном поступлении воздуха температура пламени достигает 850 С, в специальных горелках ( Теклу и Меккера) температура пламени достигает 900 С. Бензиновая горелка дает температуру 1100 — 1150 С. Горелка с кислородным дутьем поднимает температуру до 1200 С.  

Температура газового пламени ( С) неодинакова в различных его частях и достигает наибольшего значения на оси пламени вблизи конца ядра.  

Ацетилено-кислородная сварка малоэффективна, так как температура газового пламени сравнительно низкая и состав необходимых флюсов сложен. Мощность горелки должна быть 100 л / ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Пламя должно быть нейтральным. Для уменьшения внутренних напряжений, возникающих особенно в деталях сложной конфигурации, рекомендуется их нагревать до температуры 300 С, а затем медленно охлаждать.  

При горении горючих газов с использованием воздуха температура газового пламени низкая ( не выше 2000 С), так как много теплоты расходуется на нагрев азота, содержащегося в воздухе. В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, метан, пропан, пропанобута-новую смесь, бензин, осветительный керосин.  

С) значительно выше по сравнению с температурой любого другого газового пламени.  

Перед заливом в него металла миксер разогревается введенной в него горелкой, причем температура газового пламени может быть принята tn 720 С.  

Для процессов газопламенной обработки могут быть применены различные горючие газы и пары жидких горючих, при сгорании которых в смеси с техническим кислородом температура газового пламени превышает 2273 К. По химическому составу они, за исключением водорода, представляют собой или углеводородные соединения, или смеси различных углеводородов.  

Газовая сварка применяется при ремонте тонкостенных деталей из стали или цветного металла, а также ответственных деталей из чугуна. Температура газового пламени находится в пределах 2700 — 3100 С.  

Для получения покрытий на деталях и узлах оборудования, различных емкостях24 — 25 и других изделиях необходимо их нагреть до температуры, превышающей температуру плавления полимера. При температуре газового пламени ( 650 — 700 С и выше) порошкообразный полимер вследствие значительной скорости его прохождения через зону пламени ( 20 — 30 м / сек) сгорает только частично.  

При газовой сварке теплота выделяется от сгорания газа в струе кислорода. В качестве горючих газов применяют обычно ацетилен, пламя которого в струе кислорода достигает температуры 3200 С, или смесь природных газов ( пропан-бутан) с температурой горения до 2050 С. По сравнению с электродуговой сваркой температура газового пламени значительно ниже, что уменьшает производительность газовой сварки. При ремонте автомобилей газовое пламя применяют для сварки кузовов, кабин и оперения, а также для сварки чугуна и алюминия, пайки твердыми припоями, резки металла и местного нагрева.  

Образование молекулярного водорода особенно интенсивно происходит на поверхности металлов, оказывающих каталитическое действие на эту реакцию. Таким образом, если ввести в пламя атомного водорода металлическую пластинку, то ее поверхность быстро расплавится и образуется сварочная ванна. По измерениям и теоретическим расчетам температура атомново-дородного пламени составляет около 3700 С, что значительно выше температуры любого другого газового пламени; например, максимальная температура ацетилено-кислородного пламени составляет 3200 С.  

Для спектральных линий с малым квантовым числом К получена температура 1360 К, а для линий с более высоким значением К-4150 К. Однако эти температуры не характеризуют температуру газового пламени, так как изменение наклона кривой целиком зависит от самопоглощения.  

Страницы:      1    2

Воспламеняемость

На воспламеняемость древесной породы большое влияние оказывает ее объемный вес и процент влаги, содержащийся в породе.

Немаловажную роль для появления огня играют мощность источника нагрева, сечение древесины, скорость воздушного потока и плотность материала. Скорейшее появление пламени способна вызвать легкая древесина, обладающая высокой пористостью.

Что же касается мокрой древесины, то она медленнее загорается, поскольку до появления открытого огня она должна высохнуть.

Совет специалиста:
для хранения дров следует выбирать сухие места, вдали от влаги. В противном случае, в печи они будут долго сохнуть.

Также горение будет зависеть формы поленьев, поскольку круглые формы дерева будут не так хорошо гореть, чем поленья прямоугольной формы, имеющие малое сечение, острые ребра и развитую боковую поверхность. Не струганная древесная порода березовых поленьев скорее воспламенится, чем гладкая порода.

Очень важное условие сгорания любого сорта древесины — это нормальный приток кислорода. По некоторым параметрам горение древесины даже превосходит

Температура огня разных источников пламени

Температура огня заставляет в новом свете увидеть привычные вещи – вспыхнувшую белым спичку, голубое свечение горелки газовой печки на кухне, оранжево-красные язычки над пылающим деревом. Человек не обращает внимания на огонь, пока не обожжёт кончики пальцев. Или не спалит картошку на сковороде. Или не прожжёт подошву кроссовок, сохнущих над костром.

Когда первая боль, испуг и разочарование проходят, наступает время философских размышлений. О природе, цветовой гамме, температуре огня.

Горит, как спичка

Кратко о строении спички. Она состоит из палочки и головки. Палочки изготавливают из дерева, картона и хлопчатобумажного жгута, пропитанного парафином. Дерево выбирают мягких пород – тополь, сосну, осину. Сырьё для палочек называют спичечной соломкой. Чтобы избежать тления соломки, палочки пропитывают фосфорной кислотой. Российские заводы мастерят соломку из осины.

Головка спички проста по форме, но сложна по химическому составу. Темно-коричневая голова спички содержит семь компонентов: окислители — бертолетова соль и дихромат калия; стекляннюу пыль, сурик свинцовый, серу, костный клей, цинковые белила.

Головка спички при трении воспламеняется, нагреваясь до полутора тысяч градусов. Порог воспламенения, в градусах Цельсия:

• тополь – 468;
• осина – 612;
• сосна – 624.

Температура огня спички равна температуре возгорания древесины. Поэтому белая вспышка серной головки сменяется желто-оранжевым язычком спички.

Если пристально разглядывать горящую спичку, то взгляду предстают три зоны пламени. Нижняя – холодная голубая. Средняя в полтора раза теплее. Верхняя – горячая зона.

Огненный художник

При слове «костёр» вспыхивают не менее ярко ностальгические воспоминания: дым костра, создающий доверительную обстановку; красные и желтые огни, летящие к ультрамариновому небу; переливы язычков с голубого до рубиново–красного цвета; багровые остывающие угли, в которых печётся «пионерская» картошка.

Изменяющийся колер пылающего дерева сообщает о колебаниях температуры огня в костре. Тление дерева (потемнение) начинается со 150°. Возгорание (задымление) происходит в интервале 250-300°. При одинаковом поступлении кислорода породы деревьев горят при несовпадающих температурах. Соответственно, градус костра тоже будет отличаться. Берёза горит при 800 градусах, ольха – при 522°, а ясень и бук – при 1040°.

Энтузиасты научных опытов измеряют температуру огня в костре прибором под названием пирометр. Изготовляют три типа пирометров: оптические, радиационные, спектральные. Это бесконтактные приборы, разрешающие оценивать мощность теплового излучения.

Изучаем огонь на собственной кухне

Кухонные газовые плиты работают на двух видах топлива:

1. Магистральный природный газ метан.
2. Пропан–бутановая сжиженная смесь из баллонов и газгольдеров.

Химический состав топлива определяет температуру огня газовой плиты. Метан, сгорая, образует огонь мощностью 900 градусов в верхней точке.

Сжигание сжиженной смеси даёт жар до 1950°.

Внимательный наблюдатель отметит неравномерность раскраски язычков горелки газовой плиты. Внутри огненного факела происходит деление на три зоны:

• Тёмный участок, расположенный возле конфорки: здесь нет горения из-за недостатка кислорода, а температура зоны равна 350°.
• Яркий участок, лежащий в центре факела: горящий газ разогревается до 700°, но топливо сгорает не до конца из-за недостатка окислителя.
• Полупрозрачный верхний участок: достигает температуры 900°, и сгорание газа полноценное.

Цифры температурных зон огневого факела приведены для метана.

Правила безопасности при огневых мероприятиях

Разжигая спички, камин, газовую плиту, позаботьтесь о вентиляции помещения. Обеспечьте приток кислорода к топливу.

Не пытайтесь самостоятельно ремонтировать газовое оборудование. Газ не терпит дилетантов.

Появление оранжевых и желтых оттенков в огне конфорки сообщает о необходимости профилактических манипуляций с плитой. Мастера прочистят оборудование, удалят пыль и сажу, горение которых и изменяет привычный цвет огня.

Иногда огонь в горелке становится красным. Это сигнал опасного содержания угарного газа в продуктах сгорания. Поступления кислорода к топливу настолько мало, что плита даже тухнет. Угарный газ без вкуса и запаха, и человек рядом с источником выделения вредного вещества заметит слишком поздно, что отравился. Поэтому красный цвет газа требует немедленного вызова мастеров для профилактики и наладки оборудования.

Какие дрова лучше для костра

Сухие! Этот ответ очевиден для любого, кто хоть раз сам разводит огонь на природе.

Первое место делят дуб и береза. Эти сорта древесины дают отменный жар. Температура горения 900°С и 816°С. Дуб горит хорошо и долго, от него мало дыма. Однако найти, порубить и разжечь его очень сложно. Дубовые дрова относятся к твердым породам, на растопку годятся лишь мелкие щепки, поленья стоит подбрасывать в уже готовый костер. Береза мягче, дает почти столько же жара и считается оптимальным вариантом.

Можно смело использовать большинство лиственных деревьев наших широт (ясень, бук, клен, каштан…). Отлично, если есть возможность подбросить пару веток груши или вишни, которые дают приятный аромат. Хуже всего с «болотными» деревьями (например, с ивой), дым которых страшно воняет и намертво въедается в волосы, одежду.

Хвойные (ель, сосна, лиственница) — как спички: горят хорошо, но недолго. Жара и дыма от них будет много. Хвойные часто выстреливают горящими искрами, прожигая на своем пути модные мембранные курточки и флиски и оставляя о себе «приятное» воспоминание в виде дырок на одежде (в лучшем случае). Сидя у соснового костра, будьте внимательны и отодвигайтесь, когда появляется плазма (тогда искрометание усиливается). Не оставляйте без присмотра вещи на просушку — они с ненулевой вероятностью сгорят.

Высокогорные кустарниковые хвойные (например, горная сосна или «альпийка», кустарниковый можжевельник) почти бесполезны для костра. Их невероятно сложно рубить, невозможно ломать и даже сухие ветви часами сопротивляются поджогу. Даже если вам удастся развести огонь, пламя постоянно будет затухать и даст минимум жара. Древовидный можжевельник напротив — отличный вариант древесины. По характеристикам он схож с березой, к тому же его дым обладает приятным ароматом, отгоняет насекомых и даже имеет лекарственные свойства.

Как развести костер

Растопка – целая наука, балансирующая на грани искусства. Пламя не сразу охватит поленья — вначале надо поколдовать ;).

Выбираем место для кострища, куда складываем изначальный материал. Рядом должны лежать заготовленные дрова, отсортированные по величине — нельзя предугадать, сколько времени займет стабилизация огня. Отлучка кострового раньше срока может привести к затуханию.

Лучше всего на растопку идут береста, мелкие веточки ели и других деревьев, сухая хвоя и трава, сосновые щепки, кора. Ветки с зелеными листьями не подходят.

Выкладываем растопку неплотно и по чуть-чуть. Идеальный способ — классическим шалашом, который обеспечивает приток кислорода к дровам. Поджигать лучше снизу и внутри шалаша. Если есть бумага или сухой спирт — их забрасываем туда же. Если растопка влажная, огонь успеет высушить верхние ветки. Дальше кропотливо подкладываем материал покрупнее — будто укрываем наш шалашик новыми слоями. Если огонь затухает, запихиваем внутрь щепки.

Раздувка — экстренный и надежный способ ускорить разгорание. Можно дуть самостоятельно (остерегаясь последствий гипервентиляции). В походе лучше использовать сидушку с каремата (простонар. «подсрачник»)), которая есть в каждом лагере. Поддувать надо параллельно земле и в то место, где начиналась растопка. Нельзя дуть на костер сверху, ибо тогда раздувка превращается в «задувку» :).

Когда наш шалаш весело и ровно пылает минут 10, сверху бросаем толстые полена и можем расслабиться.

Дрова, непригодные для костра

• Гнилые и трухлявые бревна;

• Ива, липа, тополь, верба (горят плохо, дают мало тепла, но много дыма);

• Плодовые деревья (идут только как дополнительный материал);

• Редкие виды, занесенные в Красную книгу.

В походе никто не будет сортировать дрова, делить их на хорошие и не очень. В топку идет все. В хорошо разгоревшемся пламени сгорит даже живая древесина.

Как разжечь костер из сырых дров

Дождь, снег и сырость — верные спутники туриста. Но на каждом дереве есть высохшие ветки. Даже если прошел дождь, влага не полностью проникнет внутрь них. Небольшие веточки растопки следует выкладывать в форме круга, постепенно увеличивая их толщину от центра. Получается конструкция в виде гнезда. Рядом надо расположить влажные дрова для просушки. Внутри гнезда помещаем источник возгорания — самые сухие веточки, газету, туалетную бумагу. Также на помощь приходят таблетки сухого спирта. Горючие вещества, такие как спирт и бензин, не настолько эффективны, потому что дают меньше времени для маневра — облитые ветки возгораются быстро и затухают также быстро. В сырых условиях хорошо работает знакомая конструкция «шалашом».

Помните: как бы трудно ни было, но упорство и терпение — самые главные факторы при разжигании костра. И в конце вы будете полностью вознаграждены его теплом и красотой.

Сбор и заготовка хвороста

Хворост лучше срывать непосредственно с деревьев, так как на земле он может быть сырым особенно в болотной местности или после дождя, или утром, когда все покрывается росой. На земле хворосту легче намокнуть и тяжелее просохнуть, чем на стволах деревьев. Хотя очень часто и на земле можно найти достаточно сухой хворост: все зависит от местности и погодных условий.

Сухой хворост легко узнать по характерному хрусту, возникающему при разламывании веток. Если хворост гнется, то чаще всего это означает, что он недостаточно сухой, хотя бывают и исключения.

Также показателем того, что ветка на живом дереве подходит для костра, является отслоившаяся сухая мертвая кора на ней и отсутствие живых листьев.

Разгорающийся хворост — это, как правило, только запал для более толстых дров.

Кроме прочего, проверить сухость древесины можно, приложив ее к губам: сухая древесина будет теплой, сырая — прохладной. Это происходит потому, что благодаря большему содержанию воды, сырая древесина быстрее отводит тепло от нагретого губами участка, чем сухая. Однако нужно понимать, что и в сухой древесине также содержится некоторое количество воды.

Набрав нужное количество хвороста, нужно решить задачу его транспортировки к месту костра, так как не всегда в самом лагере имеется достаточное количество сухих веток и собирать топливо приходится на большом расстоянии.

Для удобства транспортировки хворост можно связать веревкой. Иногда для этих целей я использовал футболку с длинными рукавами: расстилал ее на земле, клал на нее хворост, а рукава завязывал поверх простым узлом. Но обычно можно носить его просто на плече.

C таким количеством хвороста вполне можно заварить чай и даже приготовить небольшой котелок супа, но на длительный и большой костер его не хватит.

Принеся хворост к месту будущего костра, его желательно разместить так, чтобы он не мешал передвигаться по лагерю, а также разводить и эксплуатировать сам костер, но при этом был в легком доступе, чтобы его легко было подбросить в огонь.

Перед разжиганием костра хворост нужно рассортировать, ориентируясь на толщину веток. Самые тонкие ветки, в том числе оборванные с толстых, следует положить отдельно: с них нужно будет разжигать костер, а затем подбрасывать в огонь более толстые ветки.

Полное и неполное сгорание газа

Горение газа — реакция соединения горючих компонентов газа с кислородом воздуха, сопровождающаяся выделением тепла. Процесс горения зависит от химического состава топлива. Основной компонент природного газа метан, горючими также являются этан, пропан и бутан, которые содержатся в небольших количествах.

Природный газ, добываемый из западносибирских месторождений, практически полностью (до 99 %) состоит из метана СН4. Воздух состоит из кислорода (21%) и азота и незначительного количества других негорючих газов (79%). Упрощенно реакция полного сгорания метана выглядит следующим образом:

СН4 + 2О2 + 7,52 N2 = СО2 + 2Н20 + 7,52 N2

В результате реакции горения при полном сгорании образуется углекислый газ CO2, и пары воды h3O вещества, не оказывающие вредного влияния на окружающую среду и человека. Азот N, в реакции не участвует. Для полного сгорания 1 м³ метана теоретически необходимо 9,52 м³ воздуха. Для практических целей считается, что для полного сгорания 1 м³ природного газа необходимо не менее 10 м³ воздуха. Однако если подавать только теоретически необходимое количество воздуха, то добиться полного сгорания топлива невозможно: трудно так перемешать газ с воздухом, чтобы к каждой его молекуле было подведено необходимое количество молекул кислорода. На практике на горение подается воздуха больше, чем теоретически необходимо. Величина избытка воздуха определяется коэффициентом избытка воздуха а, который показывает отношение количества воздуха, фактически израсходованного на горение, к теоретически необходимому количеству:

α = V факт./V теор.

где V количество воздуха, фактически израсходованного на горение, м³;V — теоретически необходимое количество воздуха, м³.

Коэффициент избытка воздуха является важнейшим показателем, характеризующим качество сжигания газа горелкой. Чем меньше а, тем меньше теплоты унесут уходящие газы, тем выше коэффициент полезного действия газоиспользующего оборудования. Но сжигание газа с недостаточным избытком воздуха приводит к нехватке воздуха, что может стать причиной неполного сгорания. Для современных горелок с полным предварительным смешением газа с воздухом коэффициент избытка воздуха лежит в пределах 1,05 — 1,1» то есть на горение расходуется воздуха на 5 — 10% больше от теоретически необходимого.

При неполном сгорании в продуктах горения содержится значительное количество окиси углерода СО, а также несгоревший углерод в виде сажи. Если горелка работает совсем плохо, то в продуктах сгорания может содержаться водород и несгоревший метан. Оксид углерода СО (угарный газ) загрязняет воздух в помещении (при использовании оборудования без отвода продуктов сгорания в атмосферу — газовых плит, колонок небольшой тепловой мощности) и оказывает отравляющее действие. Сажа загрязняет поверхности теплообмена, резко уменьшает теплопередачу и снижает коэффициент полезного действия бытового газоиспользующего оборудования. Кроме того, при использовании газовых плит происходит загрязнение посуды сажей, для удаления которой необходимо приложить значительные усилия. У водонагревателей сажа загрязняет теплообменник, в «запущенных» случаях практически до полного прекращения передачи тепла от продуктов сгорания: колонка горит, а вода нагревается на несколько градусов.

Неполное сгорание происходит:

• при недостаточном количестве воздуха, поступающего на горение;
• при плохом перемешивании газа и воздуха;
• при чрезмерном охлаждении пламени до завершения реакции горения.

Качество сжигания газа можно контролировать по цвету пламени. Некачественное сжигание газа характеризуется желтым коптящим пламенем. При полном сжигании газа пламя представляет собой короткий факел голубовато-фиолетового цвета с высокой температурой. Для контроля работы промышленных горелок применяют специальные приборы, анализирующие состав дымовых газов и температуру продуктов сжигания. В настоящее время при наладке отдельных типов бытового газоиспользующего оборудования также возможно регулирование процесса горения по температуре и анализу уходящих газов.

Факторы, влияющие на температуру горения

Температура горения дров в печи зависит не только от породы древесины. Значимыми факторами также являются влажность дров и сила тяги, которая обусловлена конструкцией теплового агрегата.

Влияние влажности

У свежесрубленной древесины показатель влажности достигает от 45 до 65%, в среднем – около 55%. Температура горения таких дров не поднимется до максимальных значений, так как тепловая энергия будет уходить на испарение влаги. В соответствии с этим снижается теплоотдача топлива.

Чтобы при сгорании древесины выделялось необходимое количество теплоты, используются три пути
:

• для обогрева помещений и приготовления пищи используется почти вдвое больше свежесрубленных дров (это оборачивается ростом расходов на топливо и потребностью в частом обслуживании дымовой трубы и газоходов, в которых будет оседать большое количество сажи);
• свежесрубленные дрова предварительно высушиваются (бревна пилятся, раскалываются на поленья, которые укладывают в штабель под навес – для естественной сушки до 20% влажности требуется 1-1,5 года);
• закупаются сухие дрова (финансовые затраты компенсируются высокой теплоотдачей топлива).

Теплотворная способность березовых дров из свежесрубленной древесины достаточно высока. Также пригодно к использованию топливо из свежесрубленного ясеня, граба и других твердых пород древесины.

Влияние подачи воздуха

Ограничивая поступление кислорода в топку, мы снижаем температуру горения древесины и уменьшаем теплоотдачу топлива. Длительность сгорания закладки топлива можно увеличить, прикрывая заслонку котельного агрегата или печки, но экономия топлива оборачивается низким КПД сжигания из-за неоптимальных условий. К дровам, горящим в камине открытого типа, воздух поступает свободно из помещения, и интенсивность тяги зависит в основном от характеристик дымохода.

Упрощенная формула идеального сгорания древесины такова
:

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота)

Углерод и водород сжигаются при подаче кислорода (левая часть уравнения), в результате образуется тепло, вода и углекислый газ (правая часть уравнения).

Чтобы сухие дрова горели при максимальной температуре, объем воздуха, который поступает в камеру сгорания, должен достигать 130% от объема, требуемого для процесса горения. При перекрывании потока воздуха заслонками образуется большое количество угарного газа, и причиной тому недостаток кислорода. Угарный газ (недожженный углерод) уходит в дымоходную трубу, при этом падает температура в камере сгорания и уменьшается теплоотдача дров.

Экономный подход при использовании твердотопливного котла на дровах – установка теплоаккумулятора, который будет запасать излишки тепла, образующегося при горении топлива в оптимальном режиме, с хорошей тягой.

С дровяными печами так экономить топливо не получится, поскольку они напрямую греют воздух. Тело массивной кирпичной печи способно аккумулировать относительно небольшую часть тепловой энергии, а у металлических печек излишки тепла напрямую уходят в дымоход.

Если вы открыли поддувало и увеличили тягу в печи, интенсивность горения и теплоотдача топлива увеличится, но и потери тепла также возрастут. При медленном сгорании дров возрастает количество угарного газа и уменьшается теплоотдача.

Процесс разогревания

Разогреванием называется нагрев отрезка поверхности древесины от отдельного теплового источника до температуры достаточной для воспламенения. 120-150°С хватит для того, чтобы древесина очень медленно начала обугливаться.

Позже процесс продолжается с появлением угля. При температуре 250-350°С древесина под воздействием высоких градусов активно начинает разлагаться на составляющие.

Далее возникает ее тление, однако пламени пока нет, и начинает появляться белый или бурый дым. При дальнейшем нагреве процент пиролизных газов увеличивается и возникает вспышка, после чего дрова загораются.