Ilość powietrza do spalania gazu ziemnego: wzory i przykłady obliczeń

Efektywność działania różnego rodzaju urządzeń gazowych zależy od jakości procesu spalania. Na co bezpośrednio wpływa ilość powietrza do spalania gazu ziemnego, którą można obliczyć w prosty sposób. Dlaczego nie zadbać o efektywność zużycia paliwa i zwiększenie wydajności urządzeń, wykonując niezbędne obliczenia samodzielnie, prawda?

Ale jak to zrobić poprawnie i skąd wziąć dane do obliczeń? Aby zrozumieć ten temat, rozważmy w ramach naszego artykułu teorię zużycia powietrza do spalania gazu, zapoznamy się z najprostszymi wzorami do obliczania wymaganej objętości powietrza. Porozmawiamy także o praktycznym znaczeniu tych obliczeń.

Teoria zużycia powietrza do spalania gazu

Procedura uzyskiwania energii cieplnej bezpośrednio wpływa na czas eksploatacji, częstotliwość prac związanych z konserwacją urządzeń wykorzystujących gaz. Należy rozumieć, że optymalna mieszanka gazowo-powietrzna jest gwarancją bezpieczeństwa. Porozmawiajmy bardziej szczegółowo o zużyciu powietrza do spalania gazu.

Do spalenia jednej cząsteczki metanu, który jest głównym składnikiem gazu ziemnego, potrzebne są dokładnie 2 cząsteczki tlenu. Jeśli przeliczyć to na zrozumiałe objętości, to do utlenienia metra sześciennego tego paliwa trzeba użyć 2 razy więcej tlenu.

Ale w rzeczywistych warunkach jest bardziej skomplikowanie. Ponieważ jako utleniacz do przeprowadzenia chemiczno-fizycznego procesu spalania stosuje się powietrze, w którego składzie tlen niezbędny do podtrzymania spalania stanowi tylko jedną piątą. A dokładnie 20,93% — właśnie taki procentowy stosunek przyjmuje się do wszelkich obliczeń technicznych. To znaczy, że powietrza będzie potrzebne 9,52 razy więcej.

W każdym technicznym obliczeniu ilości gazu za podstawę przyjmuje się 100% tego paliwa. Chociaż jego głównego składnika – metanu (CH4) może być w składzie nie więcej niż 75%.

Uzyskanie wskazanej liczby będzie możliwe po wykonaniu 2 działań:

1. Dzielenie 100/21. Ta operacja pozwala ustalić, że powietrza w dowolnej objętości jest 4,76 razy więcej niż tlenu.
2. Mnożenie 4,76 przez 2, co daje 9,52 — dokładnie tyle razy więcej powietrza trzeba będzie zużyć do spalania dowolnej objętości gazu ziemnego.

Jest jednak jedno ważne zastrzeżenie: obliczona ilość powietrza niezbędna do efektywnego spalania gazu jest wydatkiem teoretycznym. A w praktyce będzie go potrzebować więcej. Powodem jest to, że obliczenia przeprowadzono dla idealnych warunków, a w rzeczywistości prawie zawsze istnieje szereg czynników, które wprowadzają znaczne korekty.

Należą do nich:

• skład i jakość reagentów (powietrza, gazu);
• rodzaj sprzętu używanego do dostarczania nośnika energii;
• stan urządzenia;
• sposobu podawania gazu, powietrza, a także szereg innych kwestii.

Jeśli potrzebna jest szczególna dokładność, to wymienione powyżej cechy czasami można uwzględnić. Na przykład, dokładny skład gazu można ustalić w najbliższym przedstawicielstwie służby gazowej. Ale gdy szczególna dokładność nie jest potrzebna, otrzymaną wartość 9,52 po prostu mnoży się przez tak zwany współczynnik nadmiaru powietrza. Którego wartość zwykle mieści się w granicach 1,1 – 1,4.

Tlen jest utleniaczem gazu. To znaczy, że sam się nie pali, ale aktywnie wspomaga ten proces z udziałem wspomnianego paliwa. Ponieważ jednak tlenu w składzie powietrza jest nie więcej niż 20,93%, uważa się, że do procesu spalania gazu potrzeba go prawie 5 razy więcej.

Gdy obliczenia mają być jak najdokładniejsze, należy podzielić ilość rzeczywiście użytego powietrza przez jego teoretyczne zużycie. Jednak w większości przypadków łatwiej jest użyć uśrednionej wartości współczynnika nadmiaru powietrza. Jego wartość należy pomnożyć przez 9,52, a w rezultacie poznamy dokładną ilość zużywanego powietrza potrzebnego do zapewnienia procesu spalania gazu.

Tak więc jeśli wynosi:

• 1,1 — masy powietrza będzie potrzebne 10,472 razy więcej;
• 1,4 — powietrza trzeba będzie użyć 13,328 razy więcej.

To znaczy, że do spalenia każdego metra sześciennego nośnika energii będzie potrzebne do 13,328 m³ powietrza.

Wzory i przykłady wykonania obliczeń

Wymaganą wartość w każdym konkretnym przypadku można uzyskać za pomocą specjalnego wzoru lub średnich wskaźników. O tych metodach porozmawiamy szczegółowo.

Sposób #1 — obliczenia z użyciem wzoru

Która mówi, że godzinowa objętość powietrza (V_h ) niezbędna do spalania będzie równa:

V_h = 1,1 × K_nadm.pow. × V_t× V_g/h× (273 + t)/273,

Gdzie:

• K_nadm.pow. — współczynnik nadmiaru powietrza;
• V_t — teoretycznie niezbędna ilość powietrza;
• V_g/h — godzinowe zużycie gazu przez urządzenie;
• t — wartość temperatury w pomieszczeniu, w którym znajduje się urządzenie gazowe.

Niezbędne do obliczeń godzinowe zużycie gazu jest podane w paszporcie każdego urządzenia gazowego.

To znaczy, jeśli taka wartość wynosi 10, a:

• temperatura w pomieszczeniu, na przykład 18 °C;
• współczynnik nadmiaru powietrza — 1,1.

Wtedy wykonujemy wyżej wymienione działania matematyczne, a mianowicie:

1,1 × 1,1 × 9,52 × 10 × (273 + 18) / 273 = 122,1

W rezultacie okazuje się, że w tym konkretnym przypadku do spalania gazu, każdej godziny potrzeba będzie 122,1 m³ powietrza.

Obliczenie ilości powietrza jest niezbędne do zapewnienia efektywnej i bezpiecznej pracy wszelkich urządzeń gazowych, w tym płyt, podgrzewaczy i kotłów grzewczych, które są używane w gospodarstwach domowych.

Sposób #2 — obliczenia z użyciem uśrednionych danych

Jeśli nie ma chęci wykonywać takiego obliczenia powietrza do spalania potrzebnej ilości gazu, można zastosować się do zaleceń wielu producentów i specjalistów.

Które mówią, że proces będzie efektywny, jeśli na każdy kilowat mocy co godzinę doprowadza się nie mniej niż 1,6 m³ powietrza.

Jeśli sposób obliczenia z użyciem wzoru wyda się skomplikowany, można skorzystać z mniej dokładnego i po prostu uśrednionego, ale za to bardzo prostego, a więc dostępnego. Ponieważ wszystko, co trzeba zrobić, to pomnożyć moc potrzebnego urządzenia gazowego przez 1,6, co pozwoli uzyskać przybliżoną objętość powietrza, którą co godzinę trzeba będzie doprowadzić do całkowitego spalania gazu.

To znaczy, wykonanie obliczenia będzie możliwe w jednym działaniu. W tym celu wartość mocy urządzenia gazowego wziętą z karty katalogowej należy pomnożyć przez wskazane 1,6. W rezultacie otrzymamy potrzebną do efektywnego spalania ilość powietrza.

Na przykład, jeśli moc kotła gazowego wynosi 40 kW, wówczas tę wartość należy pomnożyć przez 1,6:

40 × 1,6 = 64

Otrzymamy 64 m³ powietrza, które co godzinę trzeba będzie doprowadzić do urządzenia gazowego.

Praktyczne znaczenie obliczenia zużycia powietrza

Umiejętność wykonywania takich obliczeń może być potrzebna do zwiększenia sprawności urządzeń gazowych, a także do eliminacji przyczyn ich nieprawidłowej pracy.

Profilaktyka awarii i spadku sprawności urządzeń

Na przykład, znajomość optymalnej ilości utleniacza będzie potrzebna, gdy powierzchnie przewodów kominowych (wewnętrzne), elementów konstrukcyjnych urządzeń (wymienniki ciepła, palniki, inne) szybko pokrywają się warstwami sadzy i innych produktów spalania.

Jeśli usunięcie zanieczyszczeń nie daje należytego efektu, podobnie jak wszelkie inne środki (regulacja, wymiana części, elementów zespołów). Świadczy to o występowaniu tak zwanego niedopalenia nośnika energii, które ma miejsce z powodu niedostatecznej ilości powietrza.

Procedura spalania gazu jest uważana za złożoną reakcję. W konsekwencji, jeśli utleniacza, czyli powietrza, nie będzie w wystarczającej ilości, wpłynie to na stan, wydajność i sprawność całego sprzętu gazowego. W niektórych przypadkach awarie można usunąć dopiero po zidentyfikowaniu i skorygowaniu ilości powietrza biorącego udział w reakcji.

Oraz znajomość wymaganego przepływu powietrza będzie potrzebna w następujących sytuacjach:

• Stwierdzono nadmierne zużycie gazu, którego nie można wyeliminować za pomocą regulacji lub innych manipulacji. Ponieważ przyczyną może być mechaniczne niedospalanie. To znaczy proces, w którym dostarczane jest zbyt duża ilość powietrza, co również prowadzi do niecałkowitego spalania gazu.
• Zauważono częste zmiany koloru „niebieskiego” paliwa podczas spalania – na przykład na pomarańczowy, biały, czerwony, żółty. Są to bardziej skomplikowane przypadki niż poprzednie, ponieważ przyczyną może być zarówno nadmiar powietrza, jak i jego niedostateczna ilość.
• Niestabilny proces spalania gazu. Na przykład, jeśli nie wszystkie otwory robocze palnika, palnika kotła gazowego itp. są zaangażowane. A czyszczenie wymienionych elementów konstrukcyjnych nie przyniosło poprawy, ponieważ w takich sytuacjach z pewnością trzeba będzie dostarczyć znacznie więcej powietrza.

Pomimo występowania różnych przyczyn obliczenia wykonuje się tak samo, zgodnie z metodą opisaną powyżej.

Korzyści z obliczeń przy aranżacji kotłowni

Obliczenia ilości powietrza niezbędnego do efektywnego utleniania gazu są konieczne w przypadkach urządzania paleniska, instalacji, wymiany sprzętu gazowego i innych podobnych.

Zawsze należy pamiętać, że obliczenia teoretyczne są dobre tylko wtedy, gdy ich poprawność zostanie potwierdzona praktyką. A w przypadku ilości powietrza – przez przedstawicieli gazowni z analizatorami gazu.

I obliczenia są wykonywane, ale sytuacja w każdym z wymienionych przypadków komplikuje się przez to, że aby uzyskać wszystkie niezbędne dane, trzeba wykonać jeszcze szereg obliczeń.

Do których należą obliczenia:

• całkowitego przepływu powietrza – do pomieszczenia ze sprzętem gazowym należy dostarczać powietrze nie tylko do procesu spalania, ale także do jego wentylacji (w SNiP II-35-76 wyraźnie stwierdzono, że w pomieszczeniach używanych jako paleniska co godzinę powinny być wymieniane 3 objętości powietrza);
• przekroju kanału wyciągowego;
• przekroju (przekrojów) otworu (otworów) kanałów wejściowych;
• ciągu naturalnego w przewidzianym kanale wyciągowym;
• rzeczywistej prędkości mas powietrza w przekrojach przyszłych kanałów wentylacyjnych;
• strat ciśnienia na wszelkiego rodzaju opory miejscowe;
• wielkości okna, wymaganego w pomieszczeniu ze sprzętem gazowym.

Oprócz prawidłowego urządzenia wentylacji kotłowni, może być konieczne wykonanie jeszcze szeregu procedur, na przykład wykonanie obliczenia aerodynamicznego.

Podczas wykonywania obliczeń należy pamiętać, że wszelkie działania związane z gazem stanowią poważne zagrożenie. Dlatego lepiej powierzyć ich wykonanie specjalistom.

Następnie wszystkie uzyskane informacje powinny stać się podstawą projektu wymiany, instalacji urządzeń, przebudowy, który jest składany do lokalnej służby gazowej w celu zatwierdzenia. W przypadku wykrycia błędów dokument może zostać odesłany z powrotem do autora.

Zatem kompleks procedur obliczania wszystkich niezbędnych wartości jest dość skomplikowany. Dlatego w przypadku instalacji, wymiany, przenoszenia urządzeń tylko nieliczni poradzą sobie z zadaniem. Większości właścicieli pomieszczeń łatwiej będzie zwrócić się o pomoc do specjalistów. Którzy nie tylko wykonają niezbędne działania matematyczne, ale także dostosują obliczenia do wymogów prawnych dotyczących aranżacji kotłowni, systemów wentylacji, oddymiania i wszystkich innych. Które są określone w SNiP II-35-76, a także w SNiP 2.04.08-87 i szeregu innych mniej popularnych dokumentów branżowych.

Jeśli w konkretnym przypadku nie ma potrzeby sporządzania projektu, to obliczenia wykonane przez specjalistę wykluczą zagrożenie dla życia i zdrowia właściciela urządzenia gazowego, jego bliskich oraz osób mieszkających w pobliżu.

Ponadto pozwolą uniknąć działań interpretowanych przez prawo jako nieuprawnione podłączenie do jakichkolwiek gazociągów. Za które art. 7.19 KoAP FR przewiduje sankcje w postaci grzywny w wysokości 400-600 zł. Na przykład może do tego dojść, jeśli właściciel lokalu po wykonaniu obliczeń wprowadzi zmiany w konstrukcji systemu grzewczego.

Nie należy zapominać, że nieudane obliczenie ilości powietrza lub inne może uczynić osobę sprawcą wykroczenia. Za co trzeba będzie zapłacić, przynajmniej finansowo. Na przykład, jeśli działanie lub zaniechanie doprowadzi do naruszenia zasad mających zapewnić bezpieczne użytkowanie jakiegokolwiek urządzenia gazowego, to w ramach grzywny trzeba będzie rozstać się z kwotą 40-1200 zł. O czym mowa w art. 9.23 KoAP.

Po obliczeniach nie należy podejmować pochopnej decyzji o wymianie urządzenia gazowego, szczególnie o innej mocy. Jeśli jednak tak się stało, należy powiadomić przedstawicieli służby gazowej o wykonanych działaniach. Pomoże to uniknąć kar.

A także nie należy wcielać w życie teoretycznych obliczeń kosztem naruszenia zasad, norm określonych w SNiP II-35-76, który reguluje zakres aranżacji pomieszczeń przeznaczonych do użytkowania urządzeń gazowych. Ponieważ zgodnie z art. 9.23 KoAP nawet za najdrobniejsze naruszenia trzeba będzie zapłacić 40-80 zł.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Załączony poniżej materiał wideo pozwoli na wykrycie niedoboru powietrza podczas spalania gazu bez żadnych obliczeń, czyli wizualnie.

Obliczenie ilości powietrza niezbędnego do efektywnego spalania dowolnej objętości gazu można wykonać w kilka minut. Właściciele nieruchomości wyposażonych w urządzenia gazowe powinni o tym pamiętać. Ponieważ w krytycznym momencie, gdy kocioł lub inne urządzenie będzie działać nieprawidłowo, umiejętność obliczenia ilości powietrza potrzebnej do efektywnego spalania pomoże zidentyfikować i usunąć usterkę. Co dodatkowo zwiększy bezpieczeństwo.

Czy chcą Państwo uzupełnić powyższy materiał przydatnymi informacjami i zaleceniami? Albo mają Państwo pytania dotyczące obliczeń? Prosimy zadawać je w bloku komentarzy, pisać swoje uwagi, brać udział w dyskusji.