Luftmängd för förbränning av naturgas: formler och exempel på beräkningar

Effektiviteten hos all slags gasutrustning beror på kvaliteten på förbränningsprocessen. Den påverkas direkt av mängden luft för förbränning av naturgas, vilket inte alls är svårt att beräkna. Varför inte ta hand om bränsleförbrukningens effektivitet och öka utrustningens verkningsgrad genom att själv utföra nödvändiga beräkningar, eller hur?

Men hur gör du det rätt och var får du data för beräkningarna? För att förstå detta ämne, låt oss i vår artikel titta på teorin om luftförbrukning vid gasförbränning, bekanta oss med de enklaste formlerna för att beräkna nödvändig luftvolym. Och även prata om den praktiska nyttan av dessa beräkningar.

Teori om luftförbrukning vid gasförbränning

Proceduren för att erhålla termisk energi påverkar direkt livslängden och frekvensen av arbeten med service av gasanvändande utrustning. Du bör förstå att en optimal gas-luftblandning är en garanti för säkerhet. Låt oss prata mer detaljerat om luftförbrukning vid gasförbränning.

För förbränning av en molekyl metan, som är huvudbeståndsdelen i naturgas, krävs exakt 2 molekyler syre. Om du översätter till begripliga volymer, så för att oxidera en kubikmeter av nämnda bränsle måste du använda dubbelt så mycket syre.

Men i verkliga förhållanden är det mer komplicerat. Eftersom luft används som oxidationsmedel för den kemisk-fysiska förbränningsprocessen, och i luften utgör syre, som behövs för att upprätthålla förbränningen, bara en femtedel. Och för att vara exakt, 20,93% – det är just denna procentsats som vanligtvis används för alla möjliga tekniska beräkningar. Det vill säga, det behövs 9,52 gånger mer luft.

Vid varje teknisk beräkning av gasmängd utgår man från 100% av detta bränsle. Även om dess huvudbeståndsdel – metan (CH4) – kan utgöra högst 75% av sammansättningen.

Du får reda på den angivna siffran genom att utföra 2 steg:

1. Division 100/21. Denna operation visar att luft i vilken volym som helst är 4,76 gånger mer än syre.
2. Multiplikation 4,76 med 2, vilket är 9,52 — detta anger hur många gånger mer luft som krävs för att förbränna en volym naturgas.

Men det finns en viktig anmärkning: den beräknade luftmängden som krävs för effektiv gasförbränning är den teoretiska förbrukningen. I praktiken kommer mer att behövas. Anledningen är att beräkningen gjordes för ideala förhållanden, men i verkligheten finns det nästan alltid ett antal faktorer som gör betydande avvikelser.

Till dessa hör:

• sammansättning och kvalitet hos reaktanterna (luft, gas);
• typ av utrustning som används för att tillföra energikällan;
• utrustningens skick;
• sättet att tillföra gas, luft, samt ett antal andra faktorer.

Om särskild noggrannhet krävs, kan de ovan nämnda egenskaperna ibland beaktas. Till exempel kan den exakta sammansättningen av gasen fås reda på hos närmaste gasleverantör. Men när särskild noggrannhet inte behövs, multipliceras värdet 9,52 helt enkelt med den så kallade luftöverskottskoefficienten. Dess värde ligger vanligtvis inom intervallet 1,1 — 1,4.

Syre är oxidationsmedel för gas. Det brinner inte självt, men understödjer aktivt processen med det nämnda bränslet. Men eftersom syrehalten i luft inte är mer än 20,93%, anses det att för gasförbränning krävs nästan 5 gånger mer luft.

När beräkningen ska vara så noggrann som möjligt, ska den faktiska mängden använd luft divideras med dess teoretiska förbrukning. Men i de flesta fall är det enklare att använda ett medelvärde för luftöverskottskoefficienten. Detta värde multipliceras med 9,52 och resultatet ger den exakta mängden luft som krävs för gasförbränning.

Så om den är:

• 1,1 — luftmassan kommer att behövas 10,472 gånger mer;
• 1,4 — luft kommer att behöva användas 13,328 gånger mer.

Det vill säga, för förbränning av varje kubikmeter energibärare kommer upp till 13,328 m³ luft att krävas.

Formler och exempel på beräkning

Det erforderliga värdet i varje specifikt fall kan erhållas med en speciell formel eller genomsnittliga värden. Vi kommer att prata mer om dessa metoder i detalj.

Metod #1 – beräkning med hjälp av formel

Som säger att den volym luft per timme (V_h) som krävs för förbränning är lika med:

V_h = 1,1 × K_izb.v × V_t× V_g/h× (273 + t)/273,

Där:

• K_izb.v — luftöverskottskoefficient;
• V_t — teoretiskt nödvändig luftmängd;
• V_g/h — gasförbrukning per timme för utrustningen;
• t — temperaturvärde i rummet där gasutrustningen är placerad.

Den timvisa gasförbrukning som behövs för beräkningarna anges i varje gasapparats datablad.

Det vill säga, om ett sådant värde är 10, och:

• temperaturen i rummet, till exempel 18 °C;
• överskottsluftkoefficienten — 1,1.

Då utför vi de ovan angivna matematiska operationerna, nämligen:

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

Resultatet visar att i detta specifika fall, för förbränning av gas, kommer 122,1 m³ luft att behövas varje timme.

Beräkning av luftmängden är nödvändig för att säkerställa effektiv och säker drift av all gasutrustning, inklusive spisar, varmvattenberedare och värmepannor som används i hushåll.

Metod #2 – beräkning med hjälp av genomsnittliga data

Om man inte vill utföra en sådan beräkning av luft för förbränning av den nödvändiga mängden gas, kan man lyssna på rekommendationerna från många tillverkare och experter.

De säger att processen kommer att vara effektiv om man tillför minst 1,6 m³ luft per timme per kilowatt effekt.

Om beräkningsmetoden med formeln verkar komplicerad, kan man använda en mindre exakt och helt enkelt genomsnittlig, men mycket enkel och därför tillgänglig. Eftersom allt man behöver göra är att multiplicera effekten av den aktuella gasapparaten med 1,6, vilket ger en ungefärlig luftvolym som måste tillföras varje timme för fullständig förbränning av gasen.

Det vill säga, beräkningen kan göras i bara ett steg. Man multiplicerar helt enkelt gasapparatens effektvärde från databladet med de angivna 1,6. Resultatet är den luftmängd som krävs för effektiv förbränning.

Till exempel, om gasvärmepannans effekt är 40 kW, ska detta värde multipliceras med 1,6:

40 × 1,6 = 64

Resultatet blir 64 m³ luft som måste tillföras gasapparaten varje timme.

Praktisk betydelse av beräkning av luftförbrukning

Färdigheter i att utföra sådana beräkningar kan behövas för att öka verkningsgraden hos gasutrustning, samt för att eliminera orsakerna till dess felaktiga funktion.

Förebyggande av fel och sänkning av utrustningens verkningsgrad

Till exempel behövs kunskap om den optimala mängden oxidationsmedel när ytorna på skorstenar (invändiga), konstruktionselement av utrustning (värmeväxlare, brännare, etc.) snabbt täcks med lager av sot, och andra förbränningsprodukter.

Om rengöring av föroreningar inte ger önskad effekt, liksom alla andra åtgärder (justering, byte av delar, komponenter). Detta indikerar förekomsten av så kallad ofullständig förbränning av energibäraren, som uppstår på grund av otillräcklig lufttillförsel.

Förbränningsprocessen för gas anses vara en komplex reaktion. Om det inte finns tillräckligt med oxidationsmedel, det vill säga luft, kommer det att påverka tillståndet, funktionaliteten och korrektheten hos all gasutrustning. I vissa fall kan problemen endast åtgärdas efter att ha identifierat och justerat mängden luft som deltar i reaktionen.

Kunskap om nödvändigt luftflöde kommer också att behövas i följande situationer:

• Överförbrukning av gas har upptäckts, som inte kan åtgärdas med justeringar eller andra manipulationer. Orsaken kan vara mekanisk oförbränning. Det vill säga en process där för stor mängd luft tillförs, vilket också leder till ofullständig förbränning av gasen.
• Frekvent färgändring av det blåa bränslet under förbränning har observerats — till exempel till orange, vitt, rött, gult. Detta är mer komplicerade fall än de tidigare, eftersom orsaken kan vara både överskott av luft och otillräcklig mängd.
• Instabil gasförbränningsprocess. Till exempel om inte alla arbetshål i brännaren eller gasoljebrännaren är aktiva, etc. Rengöring av de nämnda konstruktionselementen har inte lett till förbättring, eftersom man i sådana situationer definitivt måste tillföra betydligt mer luft.

Trots olika orsaker utförs beräkningen på samma sätt enligt den metod som beskrivs ovan.

Nyttan av beräkningar vid inrättande av pannrum

Beräkningar av mängden luft som krävs för effektiv oxidation av gas är nödvändiga vid anläggning av eldstadsrum, installation, byte av gasutrustning och liknande.

Man bör alltid komma ihåg att teoretiska beräkningar bara är bra när deras riktighet bekräftas av praktiken. Och när det gäller luftmängd – av representanter från gasverket med gasanalysatorer.

Och beräkningar utförs, men situationen i varje angivet fall försvåras av att man måste utföra ytterligare en rad beräkningar för att få alla nödvändiga data.

Vilka inkluderar beräkningar av:

• total luftflöde — till rummet med gasutrustning måste luft tillföras inte bara för förbränningsprocessen utan också för ventilation (i SNiP II-35-76 anges tydligt att i rum som används som eldstadsrum måste tre luftvolymer bytas ut varje timme);
• tvärsnitt av frånluftskanal;
• tvärsnitt av öppningar för inloppskanaler;
• naturligt drag i den avsedda frånluftskanalen;
• faktisk hastighet på luftmassorna i tvärsnitt av framtida luftkanaler;
• tryckförluster på olika lokala motstånd;
• storleken på fönstret som krävs i rummet med gasutrustning.

Förutom korrekt anläggning av ventilation i pannrummet, kan det krävas att man utför ytterligare ett antal procedurer, till exempel en aerodynamisk beräkning.

Vid beräkning bör du komma ihåg att all hantering av gas innebär betydande risk. Därför är det bäst att överlåta detta till experter.

Därefter ska all insamlad information ligga till grund för ett projekt för utbyte, installation, utrustning, ombyggnad, som lämnas in till den lokala gasleverantören för godkännande. Om fel upptäcks kan dokumentet skickas tillbaka till upprättaren.

Det vill säga att hela proceduren för att beräkna alla nödvändiga värden är ganska komplex. Därför klarar endast ett fåtal av uppgiften när det gäller installation, utbyte eller flytt av utrustning. De flesta fastighetsägare har det enklare att vända sig till experter för hjälp. Dessa utför inte bara nödvändiga matematiska beräkningar utan anpassar även beräkningarna till lagkraven för utformning av pannrum, ventilationssystem, rökkanaler och allt annat som anges i SNiP II-35-76 samt i SNiP 2.04.08-87 och en rad andra mindre efterfrågade fackdokument.

Om ett projekt i ett specifikt fall inte behöver upprättas, eliminerar beräkningar utförda av en expert risken för liv och hälsa för gasutrustningens ägare, hans närstående och personer som bor i närheten.

Dessutom undviker man åtgärder som enligt lagen betraktas som olovlig anslutning till gasledningar. För dessa föreskriver art. 7.19 KOAP RF sanktioner i form av böter på 1 000–1 500 kr. Till exempel kan detta hända om fastighetsägaren efter att ha utfört beräkningar gör ändringar i värmesystemets konstruktion.

Glöm inte att en misslyckad beräkning av luftmängd eller någon annan kan göra dig till lagöverträdare. Det får du betala för, åtminstone ekonomiskt. Om handlingar eller underlåtenhet till exempel leder till att regler som syftar till att säkerställa säker användning av gasutrustning överträds, får du som böter betala mellan 100 och 3 000 kr. Detta anges i art. 9.23 i KOAP.

Efter beräkningarna bör du inte fatta ett förhastat beslut om att byta gasutrustning, särskilt med annan effekt. Om så ändå sker, bör du informera gasleverantörens representanter om utförda åtgärder. Det hjälper dig att undvika böter.

Du bör inte heller omsätta de teoretiska beräkningarna i praktiken genom att bryta mot regler och normer som anges i SNiP II-35-76, vilket reglerar utformningen av lokaler avsedda för gasutrustning. Enligt art. 9.23 i KOAP måste du även för de minsta överträdelserna betala 100–200 kr.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Det bifogade videomaterialet nedan gör det möjligt att upptäcka brist på luft vid gasförbränning utan några beräkningar, det vill säga visuellt.

Beräkna den mängd luft som krävs för effektiv förbränning av valfri gasvolym på några minuter. Och fastighetsägare med gasutrustning bör komma ihåg detta. För i ett kritiskt ögonblick, när pannan eller någon annan apparat inte fungerar korrekt, kan förmågan att beräkna den luftmängd som behövs för effektiv förbränning hjälpa till att identifiera och åtgärda problemet. Detta ökar dessutom säkerheten.

Vill du komplettera ovanstående material med användbar information och rekommendationer? Eller har du frågor om beräkningen? Ställ dem i kommentarsfältet, skriv dina synpunkter, delta i diskussionen.