Температура горения бытового газа

Температура горения газа в газовой плите

Газ является наиболее распространённым энергоресурсом, используемым для приготовления пищи, нагрева воды и отапливания помещений. Выделяемое при его горении количество тепла считается важным техническим параметром этого топлива, а также определяет удобство пользования тем или иным газовым оборудованием и расход топлива на разные цели.

Температура пламени при разных режимах

Газовая смесь начинает воспламеняться при 640–700 градусах в зависимости от качества и состава газа, а процесс горения и вовсе начинается лишь с 800–900 градусов. Такой температуры вполне хватает для приготовления пищи и подогрева воды в газовом водонагревателе. В этом же температурном диапазоне работают и газовые котлы, предназначенные для отопления жилья.

Однако температура пламени на разных его участках неодинакова. Неоднородность пламени можно хорошо увидеть при его детальном рассмотрении.

Так, внутренняя его часть имеет голубой цвет, тогда как средняя – окрашена в оранжевый, а внешняя и вовсе имеет жёлтую окраску. Каждый из участков характеризуется своей температурой, составляющей 800, 1000 и 1200 градусов соответственно.

Наибольшая температура отмечается в верхней части пламени, где она достигает значения в 1400 градусов. Максимальная же температура горения газа составляет 2043 градуса. Однако такие цифры возможно получить лишь на мощном промышленном оборудовании. На кухонной плите пламя ограничивается максимальной цифрой в 1500 градусов.

Помимо качества газовой смеси, температурный режим горелки зависит от интенсивности огня, который регулируется поворотными ручками, расположенными на газовой плите либо регуляторами на котле. Поворот крана на небольшой угол увеличивает или уменьшает подачу топлива в горелку, тем самым повышая или снижая теплоотдачу пламени.

Кроме того, с помощью регуляторов можно увеличивать либо уменьшать расстояние между дном кастрюли и пламенем, что является крайне важным. Значимость данной процедуры заключается в том, что при соприкосновении огня с холодной поверхностью посуды происходит неполное сгорание газа, сопровождающееся выделением большого количества вредных примесей.

Поэтому при помещении на плиту чайника с холодной водой горелку нужно отрегулировать так, чтобы пламя едва доставало до дна, но ни в коем случае не обхватывало чайник по бокам.

Зависимость температуры от вида топлива

Для бытовых нужд используют два вида газа: природный и сжиженный. И тот и другой представляют собой прозрачную взрывоопасную субстанцию без цвета и запаха. Поэтому для повышения безопасности и возможности моментального обнаружения утечки, в газ добавляют этилмеркаптан – вещество, терпкий запах которого чувствует человек, когда он открывает кран газа. По своему химическому составу природный газ состоит на 98% из метана и на 2% из примесей, которые представлены серой, азотом и углекислым газом.

В частных домах, на дачах и в местностях, не оснащённых магистральным газопроводом, используют сжиженный баллонный газ. Для этого используют два типа смеси: пропан-бутановую с соотношением 65/35 и бутан-пропановую, приготовленную в пропорции 85/15. Температура пламени баллонного газа немного ниже, чем у природного, и никогда не превышает 1000 градусов.

В связи с разницей температур, для каждого газа предназначено своё газовое оборудование. Однако многие производители газовых плит, работающих на природном газе, укомплектовывают их жиклёрами и редукторами, необходимыми для перевода плиты на баллонный газ. Если же печь подключить к баллону без этих важных приспособлений, то горелка начнёт выбрасывать огромное количество копоти и постоянно гаснуть.

В этом случае необходимо будет незамедлительно обратиться в газовую службу и ни в коем случае не переводить плиту на другой тип газа самостоятельно.

Подробнее о сжиженном баллоном газе вы узнаете, посмотрев следующее видео.

Определение температуры пламени

Если плита на кухне имеет термометр либо выносной датчик с индикатором, который выдает температурные значения на экран, то определение температуры не вызывает никаких затруднений.

Кроме того, многие современные агрегаты оборудованы термостатом, поддерживающим в духовке определённый температурный режим, а также терморегулятором, позволяющим включить конфорку на нужное значение.

Однако большинство домашних плит старого образцы оснащены лишь термометром духовки, а температуру огня конфорок не определяют. Это бывает крайне неудобно при приготовлении сложных блюд, требующих точное соблюдение терморежима.

Для выяснения точной температуры горения газа можно воспользоваться народными способами. Так, если включить кран духовки на полную мощность, то температура в ней поднимется до 280 градусов. При среднем пламени это значение будет в районе 260 градусов, а при самом минимальном горении – 160. Помимо интенсивности огня, на температуру воздуха в духовом шкафу влияют вентиляционные отверстия, расположенные у его задней стенки, обеспечивающие приток кислорода, без которого горение невозможно. Кроме того, помочь определить теплоотдачу горелки поможет знание точки кипения некоторых жидких субстанций. Так, если для закипания воды будет достаточно всего лишь 100 градусов, то для соевого или кукурузного масла необходимо уже 150, для подсолнечного – 200, а для оливкового – 250 градусов.

Температуру в газовой духовке также можно определить с помощью народных методов. Для этого спустя 10 минут после включения горелки следует положить рядом с посудой, в которой выпекается блюдо, небольшой лист писчей бумаги и понаблюдать за его краями. При температуре 270–300 градусов лист начнёт обугливаться спустя 5 секунд, при 250–270 – через 15 секунд, при 230–250 – через полминуты, а при температуре от 200 до 230 градусов – спустя минуту. При максимальном значении в 180 градусов обугливание начнётся спустя 5 минут, а при режиме от 160 до 180 – через 10 минут. Если же духовка не прогрелась выше 150 градусов, обугливания бумаги не происходит.

Терморежимы для разных блюд

Если термометр на плите всё же имеется, то при готовке различных блюд на открытом огне газовой конфорки необходимо знать следующие нормы:

• овощному рагу или стейку будет вполне достаточно температуры от 190 до 230 градусов;
• картофель хорошо прожарится без крышки при температуре от 130 до 190 градусов;
• тушить мясо с овощами рекомендуется при температуре максимум 130 градусов — при таком режиме мясо станет сочным и мягким;
• температура выпекания пирожков в газовой духовке соответствует 200–220 градусам.

Горение природного газа

Характеристика метана

§ Нетоксичный (не ядовитый);

§ Без запаха и вкуса.

§ В состав метана входит 75% углерода, 25% водорода.

§ Удельный вес составляет 0,717кг/м 3 (легче воздуха в 2 раза).

§ Температура воспламенения – это минимальная начальная температура, при которой начинается горение. Для метана она равна 645 о .

§ Температура горения – это максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим формулам горения. Для метана она равна 1100-1400 о и зависит от условий сжигания.

§ Теплота сгорания – это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м 3 газа и она равна 8500 ккал/м 3 .

§ Скорость распространения пламени равна 0,67 м/сек.

Газовоздушная смесь

В которой газа находится:

— от 5 до 15% взрывается;

— свыше 15% горит при подаче дополнительного воздуха (все это зависит от соотношения объема газа в воздухе и называется пределами взрываемости)

Горючие газы не имеют запаха, для своевременного определения их в воздухе, быстрого и точного обнаружения мест утечки, газ одорируют, т.е. дают запах. Для этого используют ЭТИЛМЕРКОПТАН. Норма одоризации 16 гр на 1000 м 3 . При наличии в воздухе 1% природного газа должен ощущаться его запах.

Газ, используемый в качестве топлива, должен соответствовать требованиям ГОСТа и содержать вредных примесей на 100м 3 не более:

Сероводорода 0,0 2г/м.куб

Аммиака 2 гр.

Синильной кислоты 5 гр.

Смолы и пыли 0,001 г/м.куб

Нафталина 10 гр.

Кислорода 1%.

Использование природного газа имеет ряд преимуществ:

· отсутствие золы и пыли и выноса твердых частиц в атмосферу;

· высокая теплота сгорания;

· удобство транспортировки и сжигания;

· облегчается труд обслуживающего персонала;

· улучшаются санитарно-гигиенические условия в котельных и прилегающих районах;

· широкий диапазон автоматического регулирования.

При использовании природного газа требуются особые меры осторожности, т.к. возможна утечка через неплотности в местах соединения газопровода и арматуры. Наличие в помещении более 20% газа вызывает удушье, скапливание его в закрытом объеме свыше 5% до 15% приводит к взрыву газовоздушной смеси. При неполном сгорании выделяется угарный газ, который даже при небольшой концентрации (0,15%) является отравляющим.

Горение природного газа

Горением называется быстрое химическое соединение горючих частей топлива с кислородом воздуха, происходит при высокой температуре, сопровождается выделением тепла с образованием пламени и продуктов сгорания. Горение бывает полным и неполным.

Полное горение – происходит при достаточном количестве кислорода. Нехватка кислорода вызывает неполное сгорание, при котором выделяется меньшее количество тепла, чем при полном, угарный газ (отравляюще действует на обслуживающий персонал), образуется сажа на поверхности котла и увеличиваются потери тепла, что приводит к перерасходу топлива, снижению КПД котла, загрязнению атмосферы.

Продуктами сгорания природного газа являются – диоксид углерода, водяные пары, некоторое количество избыточного кислорода и азот. Избыточный кислород содержится в продуктах горения только в тех случаях, когда горение происходит с избытком воздуха, а азот в продуктах сгорания содержится всегда, т.к. является составной частью воздуха и не принимает участие в горении.

Продуктами неполного сгорания газа могут быть оксид углерода, несгоревшие водород и метан, тяжелые углеводороды, сажа.

Реакция метана:

Согласно формуле для сгорания 1 м 3 метана необходимо 10 м 3 воздуха, в котором находится 2 м 3 кислорода. Практически для сжигания 1 м 3 метана необходимо больше воздуха с учетом всевозможных потерь, для этого применяется коэффициент К избытка воздуха, который = 1,05-1,1.

Теоретический объем воздуха = 10 м 3

Практический объем воздуха = 10*1,05=10,5 или 10*1,1=11

Полноту сгорания топлива можно определить визуально по цвету и характеру пламени, а так же с помощью газоанализатора.

Прозрачное голубое пламя – полное сгорание газа;

Красное или желтое с дымными полосами – сгорание неполное.

Горение регулируется увеличением подачи воздуха в топку или уменьшением подачи газа. В этом процессе используют первичный и вторичный воздух.

Вторичный воздух – 40-50% (смешивается с газом в топке котла в процессе горения)

Первичный воздух – 50-60% (смешивается с газом в горелке до горения)на горение идет газовоздушная смесь

Горение характеризует скорость распределения пламени – это скорость, с которой элемент фронта пламени распространяется относительно свежей струю газовоздушной смеси.

Скорость горения и распространения пламени зависит от:

· от состава смеси;

· от соотношения газа и воздуха.

Скорость горения определяет одно из основных условий надежной эксплуатации котельной и его характеризует отрыв пламени и проскок.

Отрыв пламени– происходит если скорость газовоздушной смеси на выходе из горелки больше скорости горения.

Причины отрыва: чрезмерное увеличение подачи газа или чрезмерное разряжение в топке (тяга). Отрыв пламени наблюдается при розжиге и при включении горелок. Отрыв пламени приводит к загазованности топки и газоходов котла и к взрыву.

Проскок пламени – происходит если скорость распространения пламени (скорость горения) будет больше скорости истечения газовоздушной смеси из горелки. Проскок сопровождается горением газовоздушной смеси внутри горелки, горелка раскаляется и выходит из строя. Иногда проскок сопровождается хлопком или взрывом внутри горелки. При этом может быть разрушена не только горелка, но и фронтовая стенка котла. Проскок происходит при резком снижении подачи газа.

При отрыве и проскоке пламени обслуживающий персонал должен прекратить подачу топлива, выяснить и устранить причину, провентилировать топку и газоходы в течение 10-15 минут и снова разжечь огонь.

Процесс горения газообразного топлива можно разделить на 4 стадии:

1. Вытекание газа из сопла горелки в горелочное устройство под давлением с увеличенной скоростью.

2. Образование смеси газа с воздухом.

3. Зажигание образовавшейся горючей смеси.

4. Горение горючей смеси.

Газопроводы

Газ к потребителю подается по газопроводам – наружным и внутренним – на газораспределительные станции, размещенные за городом, а с них по газопроводам на газорегуляторные пункты ГРП или газорегуляторный устройства ГРУ промышленных предприятий.

· высокого давления первая А категория свыше 1,2(12 кгс/см2) Мпа на территории тепловых электрических станций к газотурбинным и парогазовым установкам;

· высокого давления первой категории свыше 0,6 Мпа до 1,2 Мпа включительно;

· высокого давления второй категории свыше 0,3 Мпа до 0,6 Мпа;

· среднего давления третьей категории свыше 0,005 Мпа до 0,3 Мпа;

· низкого давления четвертой категории до 0,005Мпа включительно.

· МПа — означает Мега Паскаль

В котельной прокладывают газопроводы только среднего и низкого давления. Участок от распределительного газопровода сети (городской) к помещению вместе с отключающим устройством называют вводом.

Вводным газопроводом считают участок от отключающего устройства на вводе, если он установлен снаружи помещения к внутреннему газопроводу.

На вводе газа в котельную в освещенном и удобном для обслуживания месте, должна находиться задвижка. Перед задвижкой должен быть изолирующий фланец, для защиты от блуждающих токов. На каждом отводе от распределительного газопровода к котлу, предусматривается не менее 2 отключающих устройств, одно из которых устанавливается непосредственно перед горелкой. Помимо арматуры и КИП на газопроводе, перед каждым котлом, обязательно устанавливается автоматическое устройство, обеспечивающее безопасную работу котла. Для предотвращения попадания газов в топку котла, при неисправных отключающих устройствах, необходимы продувочные свечи и газопроводы безопасности с отключающими устройствами, которые при бездействующих котлах должны быть открыты. Газопроводы низкого давления красят в котельных в желтый цвет, а среднего давления в желтый с красными кольцами.

Газовые горелки

Газовые горелки — газогорелочное устройство, предназначенное для подачи к месту горения, в зависимости от технологических требований, подготовленной газовоздушной смеси или разделенного газа и воздуха, а так же для обеспечения устойчивого сжигания газообразного топлива и регулирования процесса горения.

К горелкам предъявляются следующие требования:

· основные типы горелок должны изготавливаться на заводах серийно;

· горелки должны обеспечивать пропуск заданного количества газа и полноту его сжигания;

· обеспечивать минимальное количество вредных выбросов в атмосферу;

· должны работать без шума, отрыва и проскока пламени;

· должны быть просты в обслуживании, удобны для ревизии и ремонта;

· при необходимости могли бы использоваться для резервного топлива;

· образцы вновь создаваемых и действующих горелок подлежат ГОСТ испытанию;

Главной характеристикой горелок является её тепловая мощность, под которой понимают количество теплоты, способное выделяться при полном сгорании топлива, поданного через горелку. Все данные характеристики можно найти в паспорте горелки.

Температура пламени в конфорке и духовке газовой плиты

В газовых плитах в качестве топлива может использоваться природный или сжиженный газ. В первом случае это метан с примесью этана, пропана и бутана (магистральное газоснабжение), во втором – пропан и бутан (в баллонах). Именно от источника поступления топлива зависит количество тепла, выделяемое при его сгорании. Температура горения газа в газовой плите, в свою очередь, является основополагающим параметром качества газовой смеси и даже ее расхода в процессе эксплуатации устройства. Поэтому в данном материале будет раскрыт вопрос, связанный с температурными характеристиками газового пламени в печах.

От чего зависит температура горения газа

Температура горения газа в плите зависит от нескольких факторов. К самым значимым моментам относятся: химический состав газовой смеси и интенсивность подачи топлива.

Влияние химического состава топлива

Как правило, в газифицированных поселениях в многоэтажных и частных домах устанавливаются плиты, работающие на бытовом природном газе. Добываемое топливо поставляется по централизованной газопроводной магистрали.

На заметку! В добытый природный газ, который подводится к плите на кухне, добавляется этилмеркаптан для запаха, чтобы можно было быстро обнаружить утечку в трубах.

Природный газ на 97% состоит из метана, а остальные 3% приходятся на примеси серы, азота и углекислого газа. В среднем, температура пламени на газовой плите с подведенным бытовым газом колеблется в интервале 645-700, а максимальная температура духовки может достигать 2043° С.

Сжиженный под высоким давлением газ в специальных герметичных баллонах используется там, где нет централизованного газопровода, а также нет возможности установить электрическую плиту из-за отсутствия электроснабжения. Это топливо иного химического состава: 65-85% бутана и 35-15% пропана. Температура образуемого при горении баллонной газовой смеси пламени не превышает 1000°С.

Влияние выбранного режима интенсивности горения

Пламя зажженной горелки неоднородно и четко структурировано. Его области различаются цветовым спектром и температурой:

• голубой — до 800°С;
• оранжевый — до 1000°С;
• желтый — 1200°С;

Температура горения зависит от интенсивности подачи топлива, которую пользователь регулирует посредством ручек. Поворотные регуляторы позволяют открывать кран полностью и частично перекрывать, тем самым происходит убавление или прибавление объема газа, поступающего в конфорку.

Важно! Чем сильнее пламя конфорки, тем выше ее жаропроизводительность.

Помимо бытовых плит, в домашнем хозяйстве используются горелки на газовом баллончике: резьбовые и цанговые. При помощи этих приборов обрабатывают металл, выжигают по дереву, выполняют другие работы, связанные с термической обработкой и плавлением разных материалов. Походят такие устройства и для приготовления пищи в походных условиях. Интенсивность пламени в них также регулируется при помощи ручки поворотного крана.

Температура стеклянной варочной поверхности на газу

Не так давно в продаже появились газовые плиты и варочные поверхности, работа которых основана на технологии «газ под стеклом». Как понятно из названия, у этих приборов газовые конфорки расположены под жаропрочным стеклом. Но они имеют иную конструкцию, отличную от традиционных конфорок, — без привычного пламени. А именно: в специальных ячейках под стеклянной поверхностью располагаются керамические горелки каталитического типа. В этих герметичных камерах топливо сжигается без остатков, передавая тепло на керамику, свечение которой пользователь видит под стеклом. Такие керамические горелки способны разогреваться до 800°С.

На заметку! Тепло из конфорок под стеклом подается строго вертикально, не распространяясь за пределы контура. Это позволяет нагревать только дно кастрюли.

Как определяется температура горения

Современные модели плит, котлов и газовых колонок, включая технику таких популярных марок, как Indesit, Гефест, Электа и Россиянка, оборудуются термодатчиками и термометрами. Узнать температуру духовки хозяйке несложно по цифрам на шкале, которой снабжен каждый духовой шкаф. Зная точное (относительно) значение температуры, проще регулировать интенсивность горения газа в верхних конфорках или в духовом шкафу.

В среднем показатели температуры в духовке характеризуются следующими значениями:

• максимальное значение разогрева — 280°С;
• среднее значение разогрева — 200-220°С;
• минимальное значение разогрева — 160°С.

Если эксплуатируется плита старого образца, не оборудованная измерителем температуры с числовыми обозначениями, определить необходимую степень разогрева можно «на глазок», руководствуясь следующими параметрами:

• обычная водопроводная вода закипает при 100°С;
• масло подсолнечное потребует для кипения разогрев в 200°С, а оливковое — 250°С;
• при нагреве 150°С закипают масла кукурузы и сои.

Есть и другой способ определения температуры в духовом шкафу, для чего в него помещается обычная бумага. Духовка при этом должна быть в разогретом состоянии. Далее по поведению листа фиксируется температура. Так, если обугливание бумаги происходит за 5с – t до 275-300 градусов, 15с – t 255-275 градусов, 30с – t 235-255 градусов, 60с – t 190-235 градусов, за 300с – t 160-190 градусов, более 600с — t до 160 градусов.

Режимы термической обработки блюд

На практике при приготовлении блюд применяются различные методы тепловой обработки, требующие разной температуры нагрева. Как правило, в технологических рецептурах уточняется не только время приготовления яства, но и рекомендуемый температурный режим:

• для варки продуктов в воде или молоке достаточно после закипания поддерживать уровень нагрева в пределах 95-98°С;
• для жарки котлет и мясных стейков требуется уровень нагрева 190-230°С;
• чтобы пожарить картофель, достаточно разогрева 130-190°С;
• процесс тушения овощей и мяса производится при температурном режиме 90-130°С.

Итак, выше были приведены стандартные значения температур горения баллонного и магистрального газа для конфорок и духового шкафа. Если в духовке отсутствует термометр с числовыми обозначениями, определить значения, соответствующие каждой шкале, можно по свойствам плавления различных продуктов.

Самые лучшие газовые плиты

Плита GEFEST 1200С7 К8 на Яндекс Маркете

Плита GEFEST 900 на Яндекс Маркете

Плита GEFEST 5100-02 0010 на Яндекс Маркете

Плита Gorenje GI 62 CLB на Яндекс Маркете

Плита Electrolux EKG 95010 CW на Яндекс Маркете

Температура горения

В теплотехнике различаются следующие температуры горения газов: жаропроизводительность, калориметрическую, теоретическую и действительную (расчетную). Жаропроизводительность tx — максимальная температура продуктов полного сгорания газа в адиабатических условиях с коэффициентом избытка воздуха а = 1,0 и при температуре газа и воздуха, равной 0°C:

где Q_H — низшая теплота сгорания газа, кДж/м 3 ; IV_cp — сумма произведений объемов диоксида углерода, водяного пара и азота, образовавшихся при сгорании 1 м3 газа (м 3 /м 3 ), и их средних объемных теплоемкостей при постоянном давлении в пределах температур от 0°С до tx (кДж/(м 3 *°С).

В силу непостоянства теплоемкости газов жаропроизводительность определяется методом последовательных приближений. В качестве начального параметра берется ее значение для природного газа (=2000°С), при а = 1,0 определяются объемы компонентов продуктов сгорания, по табл. 8.3 находится их средняя теплоемкость и затем по формуле (8.11) считается жаропроизводительность газа. Если в результате подсчета она окажется ниже или выше принятой, то задается другая температура и расчет повторяется. Жаропроизводительность распространенных простых и сложных газов при их горении в сухом воздухе приведена в табл. 8.5. При сжигании газа в атмосферном воздухе, содержащем около 1 вес. % влаги, жаропроизводительность снижается на 25-30°С.

Калориметрическая температура горения tK — температура, определяемая без учета диссоциации водяных паров и диоксида углерода, но с учетом фактической начальной температуры газа и воздуха. Она отличается от жаропроизводительности tx тем, что температура газа и воздуха, а также коэффициент избытка воздуха а принимаются по их действительным значениям. Определить tK можно по формуле:

где q_физ — теплосодержание (физическая теплота) газа и воздуха, отсчитываемое от 0°С, кДж/м 3 .

Природные и сжиженные углеводородные газы перед сжиганием обычно не нагревают, и их объем по сравнению с объемом воздуха, идущего на горение, невелик.

Таблица 8.3. Средняя объемная теплоемкость газов, кДж/(м 3 •°С)

влажный
на 1 м 3 сухого газа

Поэтому при определении калориметрической температуры теплосодержание газов можно не учитывать. При сжигании газов с низкой теплотой сгорания (генераторные, доменные и др.) их теплосодержание (в особенности нагретых до сжигания) оказывает весьма существенное влияние на калориметрическую температуру.

Зависимость калориметрической температуры природного газа среднего состава в воздухе с температурой 0°С и влажностью 1% от коэффициента избытка воздуха а приведена в табл. 8.5, для СУГ при его сжигании в сухом воздухе — в табл. 8.7. Данными табл. 8.5-8.7 можно с достаточной точностью руководствоваться при установлении калориметрической температуры горения других природных газов, сравнительно близких по составу, и углеводородных газов практически любого состава. При необходимости получить высокую температуру при сжигании газов с малыми коэффициентами избытка воздуха, а также для повышения КПД печей, на практике подогревают воздух, что приводит к росту калориметрической температуры (см. табл. 8.6).

Таблица 8.4. Жаропроизводительность газов в сухом воздухе

Сложный газ усредненного состава

Приближенная жаропроизводительность, °С

Природный газовых месторождений

Природный нефтяных месторождений

Высокотемпературной перегонки сланцев

Парокислородного дутья под давлением

Генераторный из жирных углей

Генераторный паровоздушного дутья из тощих топлив

Сжиженный (50% С3Н4+50% С4Н10)

Таблица 8.5. Калориметрическая и теоретическая температуры горения природного газа в воздухе с t = 0°С и влажностью 1%* в зависимости от коэффициента избытка воздуха а

Коэффициент избытка воздуха а

Коэффициент избытка воздуха а

Теоретическая температура горения tT — максимальная температура, определяемая аналогично калориметрической tK, но с поправкой на эндотермические (требующие теплоты) реакции диссоциации диоксида углерода и водяного пара, идущие с увеличением объема:

При высоких температурах диссоциация может привести к образованию атомарного водорода, кислорода и гидроксильных групп ОН. Кроме того, при сжигании газа всегда образуется некоторое количество оксида азота. Все эти реакции эндотермичны и приводят к снижению температуры горения.

Таблица 8.6. Калориметрическая температура горения природного газа tу, °С, в зависимости от коэффициента избытка сухого воздуха и его температуры (округленные значения)

Коэффициент избытка воздуха а

Температура сухого воздуха, °С

Таблица 8.7. Калориметрическая температура горения tK технического пропана в сухом воздухе с t = 0°С в зависимости от коэффициента избытка воздуха а

Коэффициент избытка воздуха а

Калориметрическая температура горения tH, °С

Коэффициент избытка воздуха а

Калориметрическая температура горения tK, °С

Теоретическая температура горения может быть определена по следующей формуле:

где qduc — суммарные затраты теплоты на диссоциацию СО₂ и Н₂О в продуктах сгорания, кДж/ м 3 ; IVcp — сумма произведения объема и средней теплоемкости продуктов сгорания с учетом диссоциации на 1 м 3 газа.

Как видно из табл. 8.8, при температуре до 1600°С степень диссоциации может не учитываться, и теоретическую температуру горения может принять равной калориметрической. При более высокой температуре степень диссоциации может существенно снижать температуру в рабочем пространстве. На практике особой необходимости в этом нет, теоретическую температуру горения необходимо определять только для высокотемпературных печей, работающих на предварительно нагретом воздухе (например, мартеновских). Для котельных установок в этом нужды нет.

Действительная (расчетная) температура продуктов сгорания td — температура, которая достигается в реальных условиях в самой горячей точке факела. Она ниже теоретической и зависит от потерь теплоты в окружающую среду, степени отдачи теплоты из зоны горения излучением, растянутости процесса горения во времени и др. Действительные усредненные температуры в топках печей и котлов определяются по тепловому балансу или приближенно по теоретической или калориметрической температуре горения в зависимости от температуры в топках с введением в них экспериментально установленных поправочных коэффициентов:

где _п — т. н. пирометрический коэффициент, укладывающийся в пределах:

• для качественно выполненных термических и нагревательных печей с теплоизоляцией — 0,75-0,85;
• для герметичных печей без теплоизоляции — 0,70-0,75;
• для экранированных топок котлов — 0,60-0,75.

В практике надо знать не только приведенные выше адиабатные температуры горения, но и максимальные температуры, возникающие в пламени. Их приближенные значения обычно устанавливают экспериментально методами спектрографии. Максимальные температуры, возникающие в свободном пламени на расстоянии 5-10 мм от вершины конусного фронта горения, приведены в табл. 8.9. Анализ приведенных данных показывает, что максимальные температуры в пламени меньше жаропроизводительности (за счет затрат тепла на диссоциацию Н2О и СО2 и отвода теплоты из пламенной зоны).

Газовая горелка на баллончик: выбор и использование

Как в быту, так и в профессиональном ремонте портативные газовые горелки очень популярны. Сфера их применения весьма широка, а разновидностей существует несколько. Правильно подобрать горелку для текущих задач и научиться правильно ее использовать вы сможете, изучив эту статью.

Основные разновидности портативных горелок

Газовые горелки в виде насадок для баллонов с цанговым присоединением необходимо рассматривать как отдельный класс инструмента. Они применяются в условиях высокой пожарной безопасности на объектах, где не работает тяжелое строительное оборудование и риск повреждения самой горелки минимален.

В первую очередь горелки характеризуются температурой и формой пламени. Наиболее простые устройства имеют температуру горения близкую к минимальной, всего 700–1000 °С. Воздух в горелку поступает естественным путем, поэтому он всегда в недостатке. В то же время более дорогие изделия имеют специальную форму воздухоподводящих каналов, за счет этого увеличивается приток воздуха, и температура горения поднимается до 1200 °С.

Еще более горячее пламя выдают горелки эжекторного типа, в которых воздух поступает к очагу за счет разрежения, сила потока прямо пропорциональна рабочему давлению газа. Это позволяет поднять температуру до 1500–1600 °С и относительно плавно регулировать ее вместе с длиной пламени простым поворотом крана. Очагов горения в горелке может быть несколько, такой инструмент не предназначен для тонкой работы, но отлично прогревает обширные участки.

Наивысшая температура горения для горелок составляет 2000–2400 °С и достигается она за счет концентрации нагнетаемого воздуха в очаге горения и использования специального газа: метилацетилена пропадиена (МАПП). В пламени горелки образуется высокотемпературный конус, сопоставимый по мощности и температуре с газокислородной сваркой, однако не способный к автогенной резке.

Опционально для всех видов горелок возможно наличие гибкой или поворотной трубки, пьезорозжига и высокочувствительного регулировочного клапана. При большом диапазоне температур существует такой же широкий выбор горелок по мощности и соответствующему расходу газа.

Туристические горелки

Низкотемпературные горелки решают действительно широкий спектр задач и подходят для бытового использования и профессионального строительства. Такими паяльными лампами чаще всего заменяют электрические фены в местах, где возможна только автономная работа.

Главный недостаток горелок без инжектора — низкая стабильность пламени, что особо заметно при резких поворотах и наклонах. Плескания сжиженного газа не оказывают существенного влияния в горелках более дорогого класса со специальным редуктором и контуром подогрева.

Для паяния такие горелки, как правило, не используются. Основное их назначение — розжиг дров и углей или разогрев материалов, допускающих использование открытого пламени. Незаменим такой инструмент также для оттаивания труб, подогрева автомобильных двигателей или распаковки сгонов на пакле, обжига краски для ее снятия и прочих черновых работ.

Паяльные лампы с наддувом

Эжекторные паяльные лампы имеют более специфичное устройство и назначение. Это неизменные помощники многих конструкторов и мастеров по обработке цветных металлов. Благодаря высокой температуре и регулировке пламени горелки идеально подходят для пайки и закалки металлов или другой термической обработки, при которой необходима высокая точность температуры и четко очерченный конус.

Из-за специфики применения может сильно отличаться размер горелок и сопел. Миниатюрные используются для пайки ювелирных украшений и тонкого металла, несмотря на отсутствие подачи чистого кислорода, они справляются даже с филигранной работой. Горелки среднего класса имеют толщину конуса от 3 до 9 мм и наилучшим образом подходят для электрической пайки соединительных кабельных муфт, медных и алюминиевых трубок.

Более крупные горелки за счет их высокой мощности рационально использовать в таких отраслях, как художественная ковка, точная гибка или штамповка металла. Именно такие инструменты домашние мастера используют как основу самодельных газовых горнов и закалочных печей.

Для эжекторных горелок понятие нестабильного пламени носит чисто фигуральный характер, и хотя возможны периодические вспышки газа, температура в ядре остается относительно стабильной. Контур преднагрева газа используется больше для повышения экономичности горелок, более быстрого их выхода на рабочую мощность и точной регулировки температуры.

Высокотемпературные газовые горелки

Нельзя обойти вниманием горелки, в которых вместо пропан-бутановой смеси используется MAPP газ. Температура горения пламени в них составляет 2200–2400 °С, при этом основная энергия сконцентрирована в конусе, который достаточно стабильный и имеет выраженную границу.

Используют такие горелки для прогрева, ковки и гибки высокоуглеродистых сталей и массивных деталей. Высокая температура позволяет также более качественно закалять и отпускать металл.

В плане пайки и сварки горелки на MAPP газе отлично справляются с нержавеющей сталью, при этом даже тонкие детали не перегреваются. Еще одно преимущество газа MAPP — низкая температура кипения, за счет чего возможно его использование при температурах в -20 °С даже в горелках без контура подогрева.

Выбор оптимального варианта

Выбирая газовую горелку для различных задач, следует обращать внимание на отдельные нюансы. Для туристических целей хорошо подходят самые простые факельные горелки без наддува. С розжигом костра или подогревом пищи справятся даже дешевые китайские изделия, сломать или потерять их абсолютно не жалко.

Для бытовых целей и мелкого ремонта лучше не приобретать инструменты из любительской серии. Чуть более дорогие полупрофессиональные горелки имеют более продуманную конструкцию и лишены таких неочевидных недостатков как, например, оплавление пластиковой обкладки мундштука или работающий со сбоями пьезорозжиг. Еще один аргумент против средней ценовой категории — практически повсеместное отсутствие нормального регулировочного клапана, что даже для грубых работ может быть важным.

Если горелка выбирается для тонкой работы, пайки или сварки, следует дополнительно уделить внимание эргономике и балансировке. При таких работах горелку приходится часто включать и выключать, поэтому форма корпуса и размещение элементов управления должны позволять сделать розжиг и точную регулировку одной рукой.

При выборе мощности следует руководствоваться толщиной и материалом обрабатываемых деталей. Горелки в 500–700 Вт будет вполне достаточно для обжигания краски или пайки медных проводов. Трубки из цветных металлов и стальные изделия толщиной до 3 мм будут хорошо прогреваться при мощности пламени около 1200–1500 Вт. Горелки в 2–3 кВт используют для нагрева и гибки арматуры толщиной до 14 мм. Существует еще одна особенность: пламя мощных качественных горелок может быть отрегулировано для более тонкой работы, а вот прогреть маломощной горелкой массивную деталь никак не получится.