коэффициент избытка воздуха на что влияет на

Это позволяет более правильно сопоставлять работу паровых котлов различной производительности.

Источник

Карбюраторы. Горючая смесь. Коэффициент избытка воздуха.

Как было сказано в предыдущем посте, карбюратор представляет собой устройство, готовящее смесь топлива и воздуха в определённых соотношениях. А зачем собственно нужна эта смесь и что это за отношение? Об этом данный пост.

Бензин горит. С этим фактом согласятся многие. И большинство примет это как есть, на веру. Мы с детства видим, как что-то горит, спичка, газ в газовой плите, костёр и так далее. И мы не задумываемся, почему это так происходит. Горит и горит, так должно быть))) Потом мы идёт в школу, учим там химию, кто-то хорошо, кто-то не очень. Тот кто учил, на вопрос: «Почему горит бензин?» скажет: «Потому что происходит процесс окисления. Молекулы кислорода, содержащиеся в воздухе вступают в окислительно-восстановительную реакцию с молекулами бензина, происходит перераспределение электронов между атомами, появляются новые вещества, происходит выброс энергии», и в таком духе)) Тот, кто учил плохо, скажет: «Горит кислород, содержащийся в воздухе». Почему и как он горит — не известно))) Ну, а тот кто не учился, ничего не скажет)))

На самом деле, процесс горения это достаточно сложное явление, и понимать все тонкости и особенности этого процесса дело непростое. Ну да нам оно и не надо)))
Надо понимать лишь следующее: горение это химическая реакция, реакция окисления. В ходе этой реакции молекулы кислорода окружают молекулы горючего вещества и далее в присутствии катализатора (которым обычно выступает высокая температура) происходит обмен электронами между атомами кислорода и горючего вещества. Под словом обмен имеется в виду то, что горючее вещество «отдаёт» электроны окислителю, а окислитель их «забирает».
Главный вывод из всего этого: чтобы что-то сжечь, нужен окислитель и катализатор.
Окислителем может являться любое вещество, чьи атомы, способны принимать электроны. В нашем случае, окислителем всегда будет являться кислород, содержащийся в воздухе.
И тут соответственно второй вывод: чтобы бензин горел, нужен воздух.

Ну и вот собственно мы подошли к вопросу, озвученному в теме: «А сколько же этого самого воздуха нужно?»
Начиная изучать теорию карбюраторов, я натыкался на всевозможные данные о том, сколько нужно воздуха, чтобы полностью сжечь 1 килограмм бензина (да, надо сказать, что дальше и воздух и бензин будет считаться в килограммах, а не в объёме) где-то писали 13, где-то 14, где-то 15. Я долго не мог понять, в чём тут дело. Но в одной книге нашёл отгадку)

Но прежде, чем сказать об этом, нужно прояснить, что такое теоретически необходимое количество воздуха и действительное.

Под теоретически необходимым количеством воздуха понимается количество воздуха в килограммах, необходимое для того, чтобы полностью сжечь (далее я буду всегда говорить «сжечь», «горит», а не «окислить») 1 килограмм бензина.
Под действительным количеством воздуха понимается то количество (в килограммах) которое поступило в цилиндры двигателя непосредственно в данный момент времени.

И вот тут отгадка на вопрос, почему в разной литературе разные данные. Теоретически необходимое количество воздуха подсчитывается по формуле

Как видно, в зависимости от состава топлива, получатся разные данные. Но, я буду считать дальше, что для полного сгорания 1 килограмма бензина необходимо 14 килограмм воздуха. Хотя все современные двигатели программируются на соотношение 14,7:1. То есть для полного сгорания 1 килограмма бензина берётся 14,7 килограмм воздуха. Но это считается слегка обеднённой смесью.
Вот мы и подошли к вопросу про бедную и богатую смесь (в общем-то этому тема и посвящена).

Как говорилось ранее, в первой части, про простейший карбюратор, горючая смесь это смесь воздуха и топлива. Эта смесь образуется из капель топлива в результате трения воздуха об эти самые капли. Грубо говоря, воздух как бы становится пропитан топливом. И в зависимости от того, насколько сильно, различают богатую, бедную и нормальную горючую смесь.

Чтобы понять в числах сколько поступило воздуха или топлива в цилиндры двигателя (какая у нас горючая смесь) вводят либо коэффициент избытка воздуха, либо коэффициент избытка топлива. В русской литературе пользуются коэффициентом избытка воздуха. Что же это такое?

Коэффициентом избытка воздуха называют отношение количества воздуха действительно поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому (вычисленному по формуле).
Обозначают его обычно буквой «альфа». Для примера, считается он так: если теоретически для полного сгорания нужно 14 кг воздуха и в горючей смеси содержится 14 кг, то альфа = 14/14 = 1. Это нормальная смесь. Если поступило, допустим, 7 кг, то альфа = 7/14 = 0,5. Это богатая смесь. Если поступило 16 кг, то альфа = 16/14 = 1,1. Это бедная смесь. На практике ещё выделяют обогащённую и обеднённую смеси. Допустим при альфа = 1,1 смесь правильнее назвать не бедной, а обеднённой. И в таком духе.

Зачем это всё нужно? Просто дальше, я хочу рассказать уже непосредственно про к133. И первое, что нужно будет сказать, это про его отличия от простейшего карбюратора. И вот там то мне придётся пользоваться словами «бедная», «богатая» и тд. Для многих богатая смесь, это «когда много топлива». а бедная «когда мало»))) В чём то это верно, в чём то не совсем. Некоторые возможно не знают об этом вообще.

Источник

Физический смысл коэффициента избытка воздуха. Оптимальная величина для топок с жидким топливом

Для исключения неполноты выгорания топлива по указанным выше причинам в топочную камеру обычно подают воздух в большем количестве (V_д), чем это требуется для процесса горения. При разработке котлов и анализе их работы, при оценке качества ведения топочного режима обычно пользуются не фактическим объемом подаваемого воздуха, а коэффициентом его избытка (λ), под которым понимают отношение фактически подаваемого количества воздуха к теоретически необходимому: λ=V_д / V_т.

Этот показатель зависит от конструкции газовой горелки и топки: чем они совершеннее, тем меньше λ. Необходимо следить, чтобы коэффициент избытка воздуха не был меньше 1, так как это приводит к неполному сгоранию газа. Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает к.п.д. котлоагрегата.

Машинисты паровых и водогрейных котлов должны помнить: чем меньше коэффициент избытка воздуха, тем котел работает экономичнее потому, что чрезмерный избыток его нарушает процесс горения и сопровождается рядом потерь в котельной установке. Избыточный воздух в топке следует поддерживать на нужном уровне, благодаря чему котел будет работать с меньшими потерями теплоты. Коэффициент избытка воздуха: для мазута – 1,1 – 1,3.

Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и визуально – по цвету и характеру пламени:

соломенно-желтое (для твердого и жидкого топлива) – сгорание полное

прозрачно-голубоватое (для газообразного топлива) – сгорание полное

Это позволяет более правильно сопоставлять работу паровых котлов различной производительности.

В топку и газоходы паровых котлов, находящихся при давлениях ниже атмосферного, и в системы пылеприготовления может проникать воздух из окружающей среды, т. е. могут иметь место присосы воздуха. Они появляются из-за неплотностей стен и перепада давлений. По ходу движения продуктов сгорания их количество непрерывно возрастает.

Источник

Коэффициент избытка воздуха

Топливо для котельных агрегатов

Котельные установки с паровыми и водогрейными котлами и их компоновка

Вода для питания паровых и водогрейных котлов

Коэффициент избытка воздуха

Тепловой баланс котельных агрегатов

Коэффициент избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топ­лива, способа его сжигания, конструкции топки котла и принимается на основании опытных данных.

Если воздуха в топку котла будет поступать мало, то кислорода не будет хватать для полного сгорания топлива, и часть горючих газов, образующихся в топке котла (например, окись углерода СО), и несгоревшие частицы угля будут уноситься с продуктами горения в дымовую трубу. Неполноту сгорания топлива можно заметить по появлению черного дыма из дымовой трубы. Очевидно, что такое сжигание вызывает излишнюю трату топлива.

Чтобы обеспечить полное сгорание кускового топлива, практически приходиться подавать воздуха в топку в несколько раз больше, чем требуется по расчету (например, в полтора раза). Но чрезмерный избыток воздуха в топке котла недопустим, так как много тепла при этом тратится на нагревание излишнего воздуха перед его подачей в топку котла, а также много тепла уносится в дымовую трубу.

Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, должно быть несколько большим теоретиче­ского, так как при практическом сжигании топлива не все количе­ство теоретически необходимого воздуха используется для горения топлива; часть его не участвует в реакции горения в результате не­достаточного перемешивания воздуха с топливом, а также из-за того, что воздух не успевает вступить в соприкосновение с углеродом топлива и уходит в газоходы котла в свободном состоянии. Поэтому отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку котла, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке

где V _в д — действительный объем воздуха, поданного в топку котла на 1 кг топлива,

V _в ° — теоретический объем воздуха,

В действительный объем водяных паров при избытке воздуха больше единицы входят водяные пары, поступающие с избыточным воздухом в количестве 0,0161· V_в° · (α – 1) м³/кг.

Действительный объем водяных паров, м³/кг (см. формулу 35)

Полный объем дымовых газов, м3/кг, получающийся при сгорании 1 кг топлива (см. формулу 36):

Объем водяных паров при α = 1,4 по формуле (35)

Полный объем дымовых газов по формуле (36)

V_г = 0,99 + 3,98 + 0,62 + 0,72 = 6,31 м³/кг.

При работе топок всех видов необходимо постоянно наблюдать за исправным ведением топочных процессов по контрольно-измери­тельным приборам. На экономичность работы котельной установки значительное влияние оказывают потери тепла от химической не­полноты сгорания топлива. Величина потерь зависит в основном от количества воздуха, поступающего в топку.

Для поддержания нормального горения нужно подводить возду­ха в топку столько, сколько требуется для полного сгорания топлива, что достигается постоянным контролем за составом дымовых газов. Наиболее важно определение содержания в дымовых газах двуокиси и окиси углерода.

В случае неполного сгорания при недостатке воздуха в составе уходящих газов из топки котла будут углеводороды, окись углерода СО, а иногда и чистый водород Н, а при чрезмерном избытке воздуха создаются условия для удаления из топки котла несгоревших летучих го­рючих веществ и уноса частичек твердого топлива. Поэтому при эксплуатации топки следует сводить неполноту сгорания к возмож­ному минимуму. Как правило, котельный агрегат работает или при полном сгорании, или с незначительной химической неполнотой сгорания.

При присосе холодного воздуха в газоходы котла экономичность его работы снижается, поэтому персонал, обслуживаю­щий котлоагрегат, должен постоянно следить за исправностью обмуровки, плотным закрытием заслонок, дверок, гляделок и пр.

Источник

Научная электронная библиотека

Батухтин А Г, Пинигин В В,

2.1. Коэффициент избытка воздуха в газовом тракте котла. Учет рециркуляции газов

Таблица 2.1 – Расчетный коэффициент избытка воздуха
на выходе из топки

Камерная с твердым шлакоудалением

Антрацит, полуантрацит,
тощий уголь

Камерная с жидким шлакоудалением

Антрацит, полуантрацит,
тощий уголь

Каменный и бурый угли

* Большие значения – при транспортировке пыли горячим воздухом и наличии отдельных сбросных горелок.

В газоплотных котлах, работающих под наддувом, присосы воздуха в топку исключены (??m = 0).

Средние значения присосов воздуха в замкнутых системах пылеприготовления, работающих под разрежением, представлены ниже:

ШБМ с промежуточным бункером пыли при сушке топлива горячим воздухом 0,1

То же, при сушке смесью воздуха с топочными газами 0,12

ШБМ с прямым вдуванием пыли в топку 0,04

Молотковая с прямым вдуванием пыли в топку 0,04

Среднеходная валковая с прямым вдуванием пыли в топку 0,04

Пылесистема с мельницами-вентиляторами 0,2

(2.3)

Рециркуляция газов в расчетах объемов и энтальпий продуктов сгорания учитывается в газовом тракте от места ввода рециркулирующих газов в газоход котла до места их отбора.

Коэффициент рециркуляции определяет долю газов, используемых для рециркуляции,

(2.4)

где Vрц и – объем газов, отбираемых на рециркуляцию, и остающийся объем за местом отбора газов, м3/кг топлива.

Таблица 2.2 – Расчетные присосы холодного воздуха в негазоплотных топках и газоходах паровых котлов

То же, для котлов с D > 320 т/ч, а также для котлов с меньшей производительностью при наличии металлической наружной обшивки топки

То же, для газо-мазутных котлов с D > 320 т/ч

Фестон, ширмовый перегреватель на выходе из топки

Поверхность пароперегревателя в горизонтальном газоходе

Поверхность пароперегревателя в опускной конвективной шахте (отдельно основного и промежуточного пароперегревателей)

Переходная зона (один или два пакета)

Экономайзер двухступенчатый, на поверхность каждой ступени

Трубчатый воздухоподогреватель, на поверхность
каждой ступени

При сжигании твердого топлива ввод газов рециркуляции в топку применяют для сильношлакующих топлив с целью уменьшения температуры газов в ядре факела и вблизи стен топки (так называемая «нижняя рециркуляция» rн = 0,1 – 0,15) и для исключения шлакования поверхностей на выходе из топки («верхняя рециркуляция» rв = 0,15 – 0,2). Аналогично при газовой сушке топлива: когда отбирается часть горячих газов из газохода котла за топкой и сбрасывается затем в виде сушильного агента в зону горения, то эта часть рассматривается как газы рециркуляции.

Рециркуляция газов в ядро факела на твердых топливах допустима только для высокореакционных топлив (VГ > 25 %).

Тогда усредненный коэффициент избытка воздуха в топке при вводе в нее рециркулирующих газов

(2.6)

а во всех последующих поверхностях избыток воздуха определяется по (2.3) с учетом доли присосов холодного воздуха в каждой поверхности нагрева.

Источник