> Техника, страница 39 > Горение

Горение

Горение, в широком" смысле—всякая быстро протекающая химич. реакция с выделением теплоты и света; так, говорят, что фосфор горит в хлоре, магний—в углекислоте и тому подобное. В более узком смысле, Г.—реакция соединения вещества с кислородом, причем обычно под Г. разумеют соединение топлива с кислородом, протекающее с выделением тепла и света. Для горения необходимы определенное соотношение между количествами горючего вещества и кислорода (или воздуха) и надлежащие физич. условия: начальная ί°, концентрация реагирующих веществ, физич. строение горючего "и пр. Фп-зическ. условиями, особенно t°, обусловливается скорость реакции: чем ниже 1°, тем медленнее реакция. См. Вспышка. При Г. органических веществ в конечном результате образуются углекислота С0₂ и вода Н₂0.

Поскольку углекислота и вода образуются придыхании, тяении и гниении, в свое время была высказана мысль, что зти явления, протекающие при комнатных темп-pax. представляют собой «медленное Г.» (Лавуазье). Поскольку скорость химическом реакции убывает непрерывно с понижением !, была высказана мысль, что Г. как чисто химический процесс (то есть без участия бактерии и энзимов) идет и при обыкновен ной Г. но только с чрезвычайно малой скоростью: дрова горит не только в печке, но и перед печкой (Оствальд). Этой точке зрении противоставляется другая (Урбен): дрова перед печкой при наличии воздуха совершенно не горят, а находятся в ложном (кажущемся) равновесии,—для начала процесса (Г.) необходимо изменение внешних условий, наприм., Г.

Г. в технике имеет целью дать или свет, или теплоту, или продукты неполного сгорания. Если вещество газообразно или если жидкие и твердые вещества в процессе сгорания образуют горючие пары и газы, то Г. сопровождается пламенем.

II л а м я—горящие и наваленные от горении пары и газы. Яркость пламени зависит от твердых наваленных частиц η горящем газе; если их нет (пламя водорода, а), пламя бледно; ярное пламя натрии обусловливается присутствием в пламени частик перевиси натрия; в пламени дерева, свечи находятся частички угля (копоть); бледное пламя можно сделать ярким, внося в пего твердые вещества или добавляя к данному горючему другого горючего, способного давать копоть при сгорании, например, водород, пропущенный через бензин, дает яркое пламя.

Теплота, получаемая при Г., наиболее ценна с технической точки зрения. Каждое химическ. вещество при сгорании дает определенное количество теплоты. Сгорание вещества не происходит моментально, в виду чего полезные эффекты Г. (максимальная температура, количество теплоты, получаемое в единицу времени) зависят от условий Г. Если Г. происходит в надлежащих условиях при достаточном доступе воздуха, то конечными продуктами сгорания являются Н₂0 и С0₂; при недостаточном количестве воздуха реакции образования СО и реакции, в которых принимает участие СО, играют видную роль. См. Газ топочи ы и и д ы м о-цой. Генераторный газ и Газогенераторы.

Необходимым условием полного сгорания является достаточное количество кислорода (о теоретически необходимом количестве воздуха и о коэффициенте избытка воздуха, см. Газ топочный и дымовой, Двигаг тела внутреннего сгорании).

Пирометричес к и м э ф ф е к т о м Г. или ж а р о и р о и з водителыюстью называют наивысш. предел Г, которого можно достигнуть при Г. данного горючего, в предположении, что процесс протекает без потерь, с теоретическ. количеством воздуха. Если теплопроизводительность горючего обозначить через Q, веса различных продуктов Г.—через ΣΡ, а теплоемкость их—через с то для пирометр, эффекта Т° получим ф-лу:

^T°=J-c’

свидетельствующую о том, что пирометрический эффект Г. прямо пропорционален теплотворной способности и обратно пропорционален количеству продуктов Г. и их теплоемкости. Если начальная ί°> 0°, то rp?_Q + ι~Ρ г ΣΡ · С

При пользовании этими ф-лами необходимо принять во внимание изменение удельной теплоты продуктов Г. с Г и диссоциацией С0₂ и Н₂0 при высоких <°-ных напряжениях. Теплоемкость газов при р — Const приведена в таблице 1, составленной проф. Блахе-ром па основании данных Менделеева, Кур-пакова, Бласса и Фишера. Из табл. 1 видно, что теплоемкость воздуха и газообразных продуктов горения увеличивается с Р. Для вычисления пирометрнческ. эффекта Г.

Теми-ра Г	со,				н.о			Н К.*	О К.*	СО И N К.*	Воздух К.*
	к.*	Бл.·	м.·	Ф.*	к.»	Бл.·	м.*
200	0,217		0,204	0,216	0,480		0,451	3,409	0,217	0,244	0,237
500	0,252		0,227		0,511		0,513	3,550	0,222	0,253	0,246
1 000	0,295	0,407	0,265	0,289	0.605	0,783	0,616	3,700	0,231	0,264	0,256
1 500	0,327		0,303	0,318	0,694		0,718	3,850	0,244	0,275	0,268
2 000	0,409	0,520	0,341	0,329	0,844	1,148	0,822	4 ,000	0,250	0,286	0,278
2 500	0,434		0,379		0,911		0.925	4,050	0,253	0,289	0,281
3 ООО	0,402		0,417		1,017		1,028	4,150	0,261	0,296	0,288
3 500	0,398		0,455		1,050		1,130	4,550	0,284	0,325	0,316

• К.—Курнаиов, Бл,—Бласс, м.—Менделеев, Ф.—Фишер.

Менделеев дает: для СО, ер [кг]=0,189+0,000076 Т°, для Н,0 ср [кг]=0,41 + 0,000206 Т°.

существует ряд формул, учитывающих как влияние диссоциации газов при высоких температурах, так и изменение теплоемкости с повышением температуры, из них формула Курникова:

<?(1 -К)=(1 - K)cGT° + Kc_l GT° + с&Т⁰, где Т°—пирометрия. эффект Г.; К—коэфф. диссоциации; с с,·—теплоемкости продуктов Г. в соединенном и диссоциированном состоянии [для тсхннч. расчетов допускается приравнение величин коэффициентов диссоциации Н₂0(пара) и СО,]; Q—теплотворная способность горючего, с₂—теплоемкость азота и G и G,—веса продуктов Г. и азота. Значения пирометрическ. эффекта Г. приведены в таблице 2. Для определения теоретич.

Таблица 2. — 3 и а ч е и и я п и р о м е т р и ч е с к о г о эффекта горек и я.

		СО
1 килограмм		со CL О · Ч	Жаропронзводи-
горю-	При сгорании в	с.-О Р г, „	телыюсть в °С
чего			В кисло-	в воз-
		=2 Е	роде	духе
с	2,33 килограмма со	2 473	4 279	1 484
со	1,57 » СО,	2 403	7 026	2 974
с	3,67 » со,	8 080	10 176	2 71S
н	9,00 » II,О I	34 462 29 000	8 061 6 782	3 192 2 685
СИ, -J	2.75 » СО, 2.75 » 11,0	}· 13 003	4 514	2 202
с,н.{	3,14 » со, 1,29 » 11,0	! 11 875	9 256	2 915

t° сгорания (Тг.) проф. А. А. Надежин дает следующую формулу:

Qt^^k.c. ’ С„._е. · Т_1ш,

где Q_T—общее количество введенного тепла; Gn.c.—вес продуктов сгорания 1 килограмм топлива; Сп.с.—средняя теплоемкость их (в Cal). Выражая произведение О_{п с}. С_п._с. равенством:

(-^ги.с. _с=G_c, · С_сл -г G_en · С_в „,

где G_c.г. —вес сухих газов, G_n.„.—вес водяных паров, С с.г. и С„ „.—соответствующие теплоемкости, проф. Надежин приходит к следующей конечной ф-ле:

Т =

** (C.i. + Gв.71. * ®ί.«.

нрактич. пользование которой основано на методе подстановки, при к-ром предварительно задаются ожидаемой Т_г- и, определив по ней С_с.г. и С,_-п. подставляют их в формулу. Анализ этой формулы обнаруживает весьма сильную зависимость Т_г. от коэфф-та избытка воздуха, рода топлива и метода его сжигания. Зависимость эта видна из диаграммы проф.

К.В.Кирш(смотрите фигура), который построил ее для полного сгорания топлива. Значение кривых диаграммы следующ.: 1—антрацит. 2—камеи, уголь (25% летуч, веществ), 3 и 6—подмосковный курный уголь с влажностью w в 10 и 32%, 4— нефтян. остатки; .5, 7 и 8—дрова при влажности в 20, 30, 40%, не считаясь с влажностью воздуха.

Лит.: Me н д е л e е в Д. И., Основы химии, 9 издание, Москва—Ленинград., 1927—28: Свен II. В., Азбука горении, перевод с английского, Л. 1925; Ч> е д о р о в В. П., Основные уравнения процесса горения. Москва, 1926; Аппель II., Экономика топлива, перевод с французского, Москва, 1926; II у б е р Ф., Справочная книжка теплотехника, расчет котельных и топочных установок, перевод с немецкого, Харьков. 1926; Бауэр Г., Расчеты и конструкции судовых машин и котлов. СПБ. 1903; Д е м е н т ь е в К. Г., Теплота и заводские печи, Киев, 1911; П и р с к и и <!>. Расчеты процессов горения, 2 издание. Л., 1925: Надежин А. А. Тепловой расчет котельной установки. М.—Л., 1927; Л о м ш а к о в А. Испытание паровых котлов, 3 изд., Л., 1927; Д у б б е л ь Г., Справочная книга но теп-лотехникс. Одесса, 1928; Кнорре Г., Тепловые расчеты котельных установок но газовому анализу. Л. 1928; Г у м ц В., Подогрев воздуха в котельных установках, пер. с нем., Л., 1928; Лурье М., О теплоемкостях газов. «Изв. Теплотехнич. ин-та», М., 1926. 1 (14); М e η г e 1 Н. Die Theorie ii. Verbren-nung, Lpz. 1924; Kenscli M., Berecliimng, Entwurf

u. Betrieb rationellcr Ivesselanlagen, B., 1913: T e t z-n e r F., Die Dampfkessel, Lehr- u. Handbuch. bearb.

v. O. Heinrich, 7 Auli., B. 1923: S e u f e r t F., Ver-

breimuiigslelire u. Feuerungstechnik, 2 Λ u f 1. Berlin. 1923; II e r b e r g G., Handbuch d. Feuerungstechnik und d. Dampfkesselhetriebes. B. 1922; Grounds A., Fuel Economy in Steam Plants. London, 1924; M able r P. £ tudes snr les combustibles solides, liqui des et gaseux. P. 1903: P e r e 1 1 i (i., Per 1’eco-nomia dei combustibili, Milano, 1919; Calcagni G., La combustione ci combustibili, Torino, 1923; Boncinelli L., Combustione e combustibili, V. 1, 2, Milano, 1927. Д. Цейтлин.