Wielkości charakterystyczne dla gazów

Gaz w warunkach normalnych – jest to gaz znajdujący się pod ciśnieniem 101.325 kPa i w temperaturze 0°C (273.2 K).

Metr sześcienny gazu jest to ilość suchego gazu zawarta w objętości 1 m3 w warunkach normalnych.

Ciśnienie absolutne gazu (ciśnienie bezwzględne) p -jest to ciśnienie gazu liczone od stanu absolutnej próżni, dla której wartość ciśnienia przyjmuje się równą zeru. Jest to suma ciśnienia atmosferycznego i nadciśnienia.

Nadciśnienie gazu (ciśnienie względne) p – różnica między ciśnieniem absolutnym panującym w rurociągu a ciśnieniem panującym w otoczeniu rurociągu. [kPa]

Gęstość gazu c -jest to stosunek jego masy do objętości i wyraża masę 1 m3 gazu w warunkach normalnych. [kg/m3]

Gęstość względna gazu d -jest to stosunek mas jednakowych objętości gazu i powietrza znajdujących się w takich samych warunkach ciśnienia i temperatury. Gęstość względna jest wielkością bezwymiarową.

Ciepło spalania gazu H0 – jest to ilość ciepła, jaka wydziela się przy całkowitym i zupełnym spaleniu gazu w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 101.325 kPa, przy czym woda w produktach spalania występuje w postaci cieczy, a temperatura produktów spalania jest równa temperaturze gazu i powietrza przed spaleniem. [MJ/m3].

Wartość opałowa Hk – jest to ilość ciepła wydzielona przy całkowitym i zupełnym spaleniu 1 m3 gazu, przy czym woda zawarta w produktach spalania występuje w postaci pary. [J /m3]. Przy użytkowaniu urządzeń gazowych ochładzanie spalin nie występuje w takim stopniu, aby następowała kondensacja pary wodnej. Jest to powód dla którego wartość opałowa jest wielkością bardziej istotną niż ciepło spalania. Wartość opałowa jest miarą ilości ciepła, jaką dysponuje się doprowadzając gaz do urządzenia grzewczego

Liczba Wobbego W – jest to stosunek liczby wyrażającej ciepło spalania gazu Ho do pierwiastka kwadratowego z gęstości względnej c. [MJ/m3]

W = Ho / (d)-0.5

Znaczenie liczby Wobbego gazu wynika z faktu, że do liczby tej proporcjonalne jest obciążenie cieplne (ilość ciepła dostarczonego w jednostce czasu przez palnik gazowy zasilany różnymi gazami pod tym samym ciśnieniem). Stosując różne gazy palne w tym samym urządzeniu gazowym, pod tym samym ciśnieniem, jednakowe obciążenie cieplne tego urządzenia dla poszczególnych gazów, uzyska się tylko w przypadku, kiedy liczby Wobbego tych gazów będą sobie równe.

Dolna liczba Wobbego Wi – jest to liczba Wobbego odniesiona zamiast do ciepła spalania gazu H0, do wartości opałowej gazu Hk. [MJ/m3]

W = Hk / (d)-0.5

Rozszerzona liczba Wobbego Wr – jest to iloczyn liczby wyrażającej ciepło spalania gazu H0 i pierwiastka kwadratowego ze stosunku liczb wyrażających ciśnienie gazu p i gęstość względną gazu d. [MJ/m3]

Wr = Ho * (p/d)-0.5 , Wr = W * (p)-0.5

Rozszerzona liczba Wobbego obrazuje obciążenie cieplne palnika z uwzględnieniem ciśnienia gazu.

Prędkość spalania gazu u – określa z jaką prędkością przesuwa się płomień względem palnej mieszaniny gazu i powietrza lub tlenu, [m/s]. Prędkość spalania gazu zależy od składu mieszaniny gazu palnego z powietrzem. Dla każdego gazu palnego istnieje taki skład, dla którego prędkość spalania przybiera wartość największą, zwaną maksymalną prędkością spalania.

Granice zapłonu (zapalność) gazu Gm – wyrażają zawartości procentowe, pomiędzy którymi zachodzi proces spalania tej mieszaniny. [% obj.]

Dolna granica zapłonu – określa minimalną zawartość gazu, poniżej której zainicjowane zapalenie mieszaniny nie rozprzestrzenia się.

Górna granica zapłonu – określa maksymalną zawartość gazu, powyżej której zainicjowane zapalenie mieszaniny nie rozprzestrzenia się.

Proces spalania nie zachodzi w mieszaninach zawierających mniej gazu, niż odpowiada to dolnej granicy zapłonu, ani zawierających więcej, niż odpowiada to górnej granicy zapłonu. Granice zapłonu mieszaniny gazu z powietrzem lub tlenem można obliczyć ze wzoru:

Gm – dolna lub górna granica zapłonu mieszaniny [% obj.]
V1, V2, … Vn – zawartość składników mieszaniny [% obj.]
G1, G2, … Gn – dolna lub górna granica zapłonu składników mieszaniny

Ciśnienie gaśnięcia -jest to ciśnienie gazu, przy którym płomień odrywa się od palnika na skutek zbyt dużej prędkości wypływu gazu.

Maksymalna temperatura płomienia. Stopień wykorzystania ciepła spalania gazu jest tym wyższy, im wyższa jest temperatura płomienia. Wysoka temperatura płomienia ma szczególne znaczenie w przemyśle, w wypadku wykorzystywania płomienia gazowego w wysokotemperaturowych procesach technologicznych.

Wilgotność. Większość gazów palnych zawiera niewielką ilość pary wodnej. Pod danym ciśnieniem i w danej temperaturze, zawartość pary wodnej w gazie ogranicza się do określonej ilości. Para wodna może nasycać gaz tylko do ciśnienia, które jest równe ciśnieniu nasycenia pary wodnej w danej temperaturze. Jeżeli zawartość pary wodnej jest wyższa od granicznej wartości odpowiadającej punktowi rosy, to nadmiar pary wodnej ulega kondesacji.

Temperatura spalania. Dla efektywnego wykorzystania ciepła powstającego podczas procesu spalania gazu, istotne znaczenie ma do jakiej temperatury nagrzewają się produkty spalania. Znajomość temperatury spalania jest konieczna do dokonania oceny przydatności danego rodzaju gazu do danego rodzaju procesu termicznego. Temperatura spalania gazu jest temperaturą jaką osiągają produkty spalania przy spalaniu gazu, nagrzane ciepłem wydzielonym w procesie spalania. Część ciepła otrzymywanego w procesie spalania tracona jest na procesy chemiczne przebiegające z pobraniem ciepła z otoczenia. Temperatura spalania zależy w znacznym stopniu od nadmiaru powietrza, przy którym następuje proces spalania. Aby otrzymać wysoka temperaturę spalania, gaz należy spalać przy jak najmniejszym nadmiarze powietrza. Innym sposobem podwyższenia temperatury spalania jest podawanie do procesu spalania powietrza uprzednio podgrzanego (zwykle ciepłem gazów odlotowych), a nawet uprzednie podgrzewanie powietrza i gazu. Ten sposób jest uzasadniony tylko w wypadku gazów o niskiej kaloryczności (wartości opałowej).

Dodaj komentarz