一、煤氣燃燒
1. 燃燒
氣體燃料中的可燃成分(如H2、CO、CmHn、H2S等)，在一定條件下，與氧氣發(fā)生激烈的氧化作用，并產(chǎn)生大量熱和光的物理化學(xué)過程稱為燃燒。
燃燒反應(yīng)方程式，是燃?xì)膺M(jìn)行燃燒計(jì)算的依據(jù)。如
??? CH4+202＝C02+2H2O+△H??? (3-1)
2. 熱值
燃燒熱或熱量，是表示物質(zhì)吸熱或放熱多少的物理量。固體燃料或液體燃料，采用1kg燃料完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量，作為該燃料的發(fā)熱量；氣體燃料，則采用1m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)燃料完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量，作為該燃料的發(fā)熱量。
常用熱值單位為kcal/m3，國際單位為kJ/m3，其換算關(guān)系為：
??? 1kcal=4.1868kJ
燃?xì)獾臒嶂悼煞譃楦邿嶂岛偷蜔嶂?。高熱值?span>Qh或Hh表示，是指一標(biāo)準(zhǔn)立方米燃?xì)馔耆紵螅錈煔獗焕鋮s至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時(shí)所放出的熱量。低熱值用QL或HL表示，是指一標(biāo)準(zhǔn)立方米燃?xì)馔耆紵?，其煙氣被冷卻至原始溫度，但其中的水蒸氣仍是蒸汽狀態(tài)時(shí)所放出的熱量。
煤氣是混合氣體，其熱值可由煤氣組成的各單一氣體的熱值，按混合法則來計(jì)算：
??? Q=Q1r1+Q2r2+…+Qnrn??? (3-2)
式中Q一煤氣的高熱值或低熱值；
Qn——煤氣中各可燃組分的高或低熱值；
rn一——煤氣中各可燃組分的容積成分。
3. 燃燒的空氣需要量和燃燒產(chǎn)物量
燃燒必須具備三個(gè)條件，即：有可燃物質(zhì)的存在；充分的供應(yīng)空氣或氧；可燃物質(zhì)達(dá)到著火溫度以上。
燃燒所需的氧氣，一般從空氣中直接獲得。如若不考慮干空氣中少量的二氧化碳和其他氣體，則干空氣的容積成分含氧為21%，氮79%；重量成分，含氧為23.2%，氮76.8%。干空氣中氮與氧的容積比為：
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燃燒所需理論空氣量，是指1m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)(或kg)燃?xì)獍慈紵磻?yīng)式完全燃燒所需空氣量，單位m3/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)，或m3/kg(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)卜)。例如氫氣的燃燒。
? H2+0.5O2+0.5×3.76N2＝H20+0.5×3.76N2??? (3-4)
上述反應(yīng)式表明，1m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)氫氣完全燃燒需0.5m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)氧氣或2.38m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)空氣，燃燒后生成2.88m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)煙氣[如果和純氧反應(yīng)，則生成1m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)水蒸氣]。
在實(shí)際燃燒中，因燃?xì)馀c空氣混合不均勻性等因素影響，只供給理論空氣量V0不能完全燃燒，因此實(shí)際空氣量V應(yīng)大于理論空氣量。實(shí)際空氣量與理論空氣量的比值α稱為過剩空氣系數(shù)。
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二、煤氣壓力
1. 壓力表示法
煤氣壓力，是指氣體的壓力強(qiáng)度，即氣體對容器壁單位面積上作用的垂直力。其表示方法有如下幾種。
① 用單位面積上所承受的力來表示，單位為kg/cm2。
② 液柱表示法。用盛有蒸餾水或水銀的玻璃管的垂直高度表示，用蒸餾水則稱水柱高，單位為mmH2O；用水銀則稱水銀柱高或汞柱高，單位為mmHg。
③ 大氣壓表示法。大氣的重量對地表面的壓力，稱為大氣壓力。大氣壓有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(或物理大氣壓)和工程大氣壓之分。
國際上用Pa作壓力標(biāo)準(zhǔn)單位，1Pa=1N·m-2。
以上各種壓力單位的換算關(guān)系見表3-1。
表3-1 各種壓力單位的換算關(guān)系
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單位名稱 | Pa | Bar(巴) | atm |
1 Pa | 1 | 10-5 | 9.86923×10-6 |
1 Bar(巴) | 105 | 1 | 0.986923 |
1 atm | 101325 | 1.01325 | 1 |
1at或kgf/cm2 | 98066.5 | 0.980655 | 0.767839 |
1 mmHg | 133.322 | 1.33322×10-3 | 1.31579×10-3 |
1 mmH2O | 9.80638 | 0.098064×10-3 | 0.096781×10-3 |
? | at或kgf/cm2 | mmHg | mmH2O |
1 Pa | 0.101972×10-4 | 7.5006×10-3 | 0.102 |
1 Bar(巴) | 1.01972 | 750.06 | 10200 |
1 atm | 1.03323 | 760 | 10335.2 |
1at或kgf/cm2 | 1 | 735.59 | 10002.8 |
1 mmHg | 1.35951×10-3 | 1 | 13.5958 |
1 mmH2O | 0.099997×10-3 | 0.0735537 | 1 |
2. 表壓力、絕對壓力和相對壓力
根據(jù)所取的基準(zhǔn)不同，壓力可分為絕對壓力和相對壓力。氣體壓力以絕對真空為基準(zhǔn)則稱為絕對壓力；以大氣壓為基準(zhǔn)則稱為相對壓力。一般壓力表讀數(shù)為相對壓力，即為表壓力。
表壓、絕對壓力和相對壓力之間的相互關(guān)系：
? ?P=B+Pb
式中P——為絕對壓力，Pa；
B——大氣壓力，Pa；
Pb——表壓力，Pa。
Pb可以是正壓，也可以是負(fù)壓。
負(fù)壓用真空度表示：
三、煤氣組分和重度
1. 煤氣組分表示法
煤氣是由一些可燃?xì)怏w和不可燃?xì)怏w組成的混合氣體，表示其各組分的方法有質(zhì)量成分、容積成分、摩爾成分、絕對表示成分。
(1) 質(zhì)量成分?煤氣的質(zhì)量組分或質(zhì)量百分比是指混合氣體中各組分的質(zhì)量與混合氣體總質(zhì)量比值的百分?jǐn)?shù)。
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式中G——煤氣各單一組分的質(zhì)量。
(2) 容積成分?煤氣容積組分或容積(體積)百分比是指混合氣體中某一組分的容積與混合氣體總?cè)莘e比值的百分?jǐn)?shù)。
??
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式中Vi——煤氣各單一組分容積。
(3) 摩爾成分摩爾是物質(zhì)粒子數(shù)的量度單位，任何物質(zhì)以克計(jì)之質(zhì)量等于其相對分子質(zhì)量時(shí)為1mol。摩爾法是指混合氣體中各組分的摩爾數(shù)與混合氣體總摩爾數(shù)比值的百分?jǐn)?shù)。
式中Mi——?dú)怏w質(zhì)量與氣體相對分子質(zhì)量之比。
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