Količina zraka za zgorevanje zemeljskega plina: formule in primeri izračunov

Učinkovitost delovanja različne plinske opreme je odvisna od kakovosti procesa zgorevanja. Na to neposredno vpliva količina zraka za zgorevanje zemeljskega plina, ki jo je povsem enostavno izračunati. Zakaj ne bi poskrbeli za učinkovito porabo goriva in povečanje izkoristka opreme tako, da sami opravite potrebne izračune? Saj je to smiselno, kajne?

Toda kako to pravilno storiti in kje dobiti podatke za izračune? Da bi se poglobili v to temo, si v okviru našega članka oglejmo teorijo porabe zraka za zgorevanje plina, se seznanimo z najpreprostejšimi formulami za izračun potrebne prostornine zraka. Prav tako bomo spregovorili o praktični koristi teh izračunov.

Teorija porabe zraka za zgorevanje plina

Postopek pridobivanja toplotne energije neposredno vpliva na trajanje obratovanja, pogostost del za vzdrževanje opreme, ki uporablja plin. Treba je razumeti, da je optimalna mešanica plina in zraka jamstvo za varnost. Pogovorimo se podrobneje o porabi zraka za zgorevanje plina.

Za zgorevanje ene molekule metana, ki je glavna sestavina zemeljskega plina, sta potrebni natanko 2 molekuli kisika. Če prevedemo v razumljive količine, bo za oksidacijo kubičnega metra navedenega goriva treba uporabiti dvakrat več kisika.

Toda v realnih pogojih je vse bolj zapleteno. Ker se kot oksidant za izvajanje kemijsko-fizikalnega procesa zgorevanja uporablja zrak, v sestavi katerega kisik, potreben za vzdrževanje zgorevanja, predstavlja le petino. Natančneje, 20,93 % – to je odstotno razmerje, ki ga je sprejeto uporabljati za vse vrste tehničnih izračunov. To pomeni, da bo zraka potrebnega 9,52-krat več.

Pri vsakem tehničnem izračunu količine plina se za osnovo vzame 100 % tega goriva. Čeprav njegove glavne sestavine – metana (CH4) – je v sestavi lahko največ 75 %.

Navedeno številko je mogoče ugotoviti z izvedbo dveh korakov:

1. Deljenje 100/21. Ta operacija omogoča ugotovitev, da je v poljubnem volumnu zraka 4,76-krat več kot kisika.
2. Množenje 4,76 z 2, kar je enako 9,52 — tolikokrat več zraka bo potrebno porabiti za zgorevanje poljubnega volumna zemeljskega plina.

Vendar obstaja eno pomembno opozorilo: izračunana količina zraka, potrebna za učinkovito zgorevanje plina, je teoretična poraba. V praksi pa ga bo potrebno več. Razlog je v tem, da je bil izračun opravljen za idealne pogoje, v resnici pa skoraj vedno obstaja vrsta dejavnikov, ki vnašajo pomembne korekcije.

Sem spadajo:

• sestava in kakovost reagentov (zraka, plina);
• vrsta opreme, ki se uporablja za dovajanje energetskega vira;
• stanje opreme;
• način dovajanja plina in zraka ter vrsta drugih vidikov.

Če je potrebna posebna natančnost, je naštete značilnosti včasih mogoče upoštevati. Na primer, natančno sestavo plina je mogoče ugotoviti na najbližjem predstavništvu plinske službe. Ko pa posebna natančnost ni potrebna, se dobljeno vrednost 9,52 preprosto pomnoži s tako imenovanim koeficientom presežka zraka. Njegova vrednost običajno znaša med 1,1 in 1,4.

Kisik je oksidant plina. To pomeni, da sam ne gori, vendar aktivno podpira ta proces s sodelovanjem omenjenega goriva. Ker pa je kisika v sestavi zraka največ 20,93 %, velja, da ga je za postopek zgorevanja plina potrebno skoraj 5-krat več.

Ko mora biti izračun čim bolj natančen, je treba količino dejansko uporabljenega zraka deliti z njegovo teoretično porabo. V večini primerov pa je lažje uporabiti povprečno vrednost koeficienta presežka zraka. Njegovo vrednost je treba pomnožiti z 9,52 in tako bo mogoče izvedeti natančno količino porabljenega zraka, potrebnega za zagotovitev postopka zgorevanja plina.

Torej, če je enak:

• 1,1 — zračne mase bo potrebno 10,472-krat več;
• 1,4 — zraka bo treba uporabiti 13,328-krat več.

To pomeni, da bo za zgorevanje vsakega kubičnega metra energetskega vira potrebno do 13,328 m³ zraka.

Formule in primeri izračuna

Potrebno vrednost v vsakem posameznem primeru je mogoče pridobiti s pomočjo posebne formule ali povprečnih kazalcev. O teh načinih bomo podrobneje govorili.

Metoda #1 – izračun z uporabo formule

Ki pravi, da bo urni volumen zraka (V_č ), potreben za zgorevanje, enak:

V_č = 1,1 x K_izb.v x V_tx V_g/čx (273 + t)/273,

Kjer je:

• K_izb.v — koeficient presežka zraka;
• V_t — teoretično potrebna količina zraka;
• V_g/č — urna poraba plina opreme;
• t — vrednost temperature v prostoru, kjer je nameščena plinska oprema.

Za izračune potrebna urna poraba plina je navedena v potrdilu vsakega plinskega aparata.

To je, če je ta vrednost enaka 10 in:

• temperatura v prostoru, na primer, 18 °C;
• koeficient presežka zraka — 1,1.

Nato izvedemo zgoraj navedene matematične operacije, in sicer:

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

Posledično se izkaže, da bo v tem konkretnem primeru za zgorevanje plina vsako uro potrebnih 122,1 m³ zraka.

Izračun količine zraka je potreben za zagotavljanje učinkovitega in varnega delovanja katere koli plinske opreme, vključno s štedilniki, pretočnimi grelniki in ogrevalnimi kotli, ki se uporabljajo v gospodinjstvih.

Metoda #2 – izračun s pomočjo povprečnih podatkov

Če nimate želje izvesti takšnega izračuna zraka za zgorevanje potrebne količine plina, lahko upoštevate priporočila številnih proizvajalcev in strokovnjakov.

Ta pravijo, da bo postopek učinkovit, če se na vsak kilovat moči vsako uro dovaja vsaj 1,6 m³ zraka.

Če se vam zdi metoda izračuna s formulo zapletena, lahko uporabite manj natančno in preprosto povprečeno, a zato zelo preprosto in s tem dostopno. Vse, kar morate storiti, je pomnožiti moč želenega plinskega aparata z 1,6, kar vam bo omogočilo približno količino zraka, ki jo bo treba vsako uro dovajati za popolno zgorevanje plina.

To pomeni, da lahko izračun opravite v samo enem koraku. Vrednost moči plinskega aparata, vzeto iz tehničnega lista, je treba pomnožiti z navedenimi 1,6. Kot rezultat boste dobili potrebno količino zraka za učinkovito zgorevanje.

Na primer, če je moč plinskega kotla 40 kW, je treba to vrednost pomnožiti z 1,6:

40 × 1,6 = 64

Dobimo 64 m³ zraka, ki jih bo treba vsako uro dovajati do plinskega aparata.

Praktični pomen izračuna porabe zraka

Veščine izvajanja tovrstnih izračunov so lahko potrebne za povečanje izkoristka plinske opreme ter odpravo vzrokov za njeno nepravilno delovanje.

Preprečevanje okvar in zmanjšanja izkoristka opreme

Na primer, poznavanje optimalne količine oksidanta bo potrebno, ko se notranje površine dimnikov, konstrukcijski elementi opreme (toplotni izmenjevalci, gorilniki, drugi) hitro prekrijejo z nanosi saj in drugimi produkti zgorevanja.

Če odstranitev umazanije ne prinese želenega učinka, tako kot vsi drugi ukrepi (nastavitev, zamenjava delov, sklopov agregatov). To kaže na prisotnost tako imenovanega nedogorevanja energenta, ki nastane zaradi nezadostne količine zraka.

Postopek zgorevanja plina velja za zapleteno reakcijo. Posledično, če oksidanta, to je zraka, ni v zadostni količini, bo to vplivalo na stanje, delovanje in brezhibnost celotne plinske opreme. V nekaterih primerih je napake mogoče odpraviti šele po ugotovitvi in prilagoditvi količine zraka, ki sodeluje v reakciji.

Prav tako bo poznavanje potrebnega pretoka zraka potrebno v naslednjih situacijah:

• Ugotovljena je prevelika poraba plina, ki je ni mogoče odpraviti z nastavitvami ali drugimi posegi. Ker je vzrok lahko mehansko nepopolno zgorevanje. To je proces, pri katerem se dovaja prevelika količina zraka, kar povzroči nepopolno zgorevanje plina.
• Opazen je pogosto spreminjanje barve modrega goriva med zgorevanjem – na primer v oranžno, belo, rdečo, rumeno. To so bolj zapleteni primeri od prejšnjih, saj je vzrok lahko tako presežek zraka kot njegova nezadostna količina.
• Nestabilnega procesa zgorevanja plina. Na primer, če niso uporabljene vse delovne odprtine gorilnika, gorilnika plinskega kotla itd. In čiščenje naštetih konstrukcijskih elementov ni prineslo izboljšanja, saj bo v takšnih primerih treba dovoditi bistveno več zraka.

Kljub različnim vzrokom se izračun izvede enako v skladu z zgoraj opisano metodo.

Korist izračunov pri ureditvi kotlovnice

Izračuni količine zraka, potrebnega za učinkovito oksidacijo plina, so potrebni v primerih ureditve kurilnice, namestitve, zamenjave plinske opreme in drugih podobnih.

Vedno je treba imeti v mislih, da so teoretični izračuni dobri le, če njihovo pravilnost potrdi praksa. V primeru količine zraka pa predstavniki plinarne z analizatorji plina.

In izračuni se izvajajo, vendar se v vsakem navedenem primeru situacija zaplete, ker je za pridobitev vseh potrebnih podatkov treba opraviti še vrsto izračunov.

Med katere sodijo izračuni:

• skupnega pretoka zraka – v prostor s plinsko opremo je treba dovajati zrak ne le za proces zgorevanja, ampak tudi za prezračevanje (v SNiP II-35-76 je jasno navedeno, da se morajo v prostorih, ki se uporabljajo kot kurilnice, vsako uro zamenjati 3 prostornine zraka);
• preseka odvodnega kanala;
• preseka (-ov) odprtine (-in) dovodnih kanalov;
• naravnega vleka v predvidenem odvodnem kanalu;
• dejanske hitrosti zračnih mas v presekih bodočih zračnikov;
• izgub tlaka na različne lokalne upore;
• velikosti okna, predvidenega v prostoru s plinsko opremo.

Poleg pravilne ureditve prezračevanja kotlovnice bo morda treba opraviti še vrsto postopkov, na primer aerodinamični izračun.

Pri izvajanju izračuna je treba upoštevati, da vsako ravnanje s plinom predstavlja veliko nevarnost. Zato je bolje, da to zaupate strokovnjakom.

Nato morajo vse pridobljene informacije postati osnova za projekt zamenjave, namestitve opreme, preureditve, ki se predloži lokalni plinski službi v potrditev. Če se pri tem odkrijejo napake, lahko dokument pošljejo nazaj sestavljavcu.

To pomeni, da je celoten nabor postopkov za izračun vseh potrebnih vrednosti precej zapleten. Zato se bo pri namestitvi, zamenjavi ali prestavitvi opreme z nalogo spopadlo le malo ljudi. Večini lastnikov prostorov bo lažje poiskati pomoč pri strokovnjakih. Ti ne bodo le opravili potrebnih matematičnih izračunov, ampak bodo izračune prilagodili tudi zahtevam zakonodaje glede ureditve kotlovnic, prezračevalnih sistemov, odvajanja dima in vseh drugih. Te zahteve so navedene v SNiP II-35-76 ter v SNiP 2.04.08-87 in številnih drugih manj uporabljanih strokovnih dokumentih.

Če v določenem primeru projekta ni treba izdelati, bodo izračuni, ki jih opravi strokovnjak, odpravili nevarnost za življenje in zdravje lastnika plinske opreme, njegovih bližnjih in ljudi, ki živijo v bližini.

Poleg tega bodo preprečili dejanja, ki jih zakonodaja obravnava kot nepooblaščen priklop na kakršen koli plinovod. Za to čl. 7.19 KoAP RF predvideva sankcije v obliki globe v višini 100–150 €. Na primer, do tega lahko pride, če lastnik prostora po opravljenih izračunih spremeni zasnovo ogrevalnega sistema.

Ne smemo pozabiti, da lahko neuspešen izračun količine zraka ali katerega koli drugega naredi človeka prekrškarja. Za to bo moral plačati, vsaj finančno. Na primer, če dejanja ali opustitev dejanj povzročijo kršitev pravil, namenjenih zagotavljanju varne uporabe plinske opreme, bo treba plačati globo v višini 10–300 €. Kar je navedeno v čl. 9.23 KoAP.

Po izračunih se ni priporočljivo nepremišljeno odločati o zamenjavi plinske opreme, zlasti z drugačno močjo. Če se to zgodi, je treba obvestiti predstavnike plinske službe o opravljenih dejanjih. To bo pomagalo preprečiti globe.

Prav tako ni treba uresničevati teoretičnih izračunov za ceno kršitev pravil in norm, določenih v SNiP II-35-76, ki ureja področje ureditve prostorov, namenjenih uporabi plinske opreme. Ker po čl. 9.23 KoAP je treba tudi za najmanjše kršitve plačati 10–20 €.

Zaključki in koristen video na to temo

Spodaj priložen video material bo omogočil odkrivanje pomanjkanja zraka pri gorenju plina brez kakršnih koli izračunov, torej vizualno.

Količino zraka, potrebno za učinkovito zgorevanje poljubne količine plina, lahko izračunate v nekaj minutah. In lastniki nepremičnin, opremljenih s plinsko opremo, naj se tega zavedajo. Kajti v kritičnem trenutku, ko kotel ali katera koli druga naprava ne deluje pravilno, vam bo znanje izračuna potrebne količine zraka za učinkovito zgorevanje pomagalo odkriti in odpraviti težavo. To pa bo povečalo tudi varnost.

Želite dopolniti zgoraj navedeno gradivo s koristnimi informacijami in priporočili? Ali imate še kakšna vprašanja o izračunu? Zastavite jih v bloku komentarjev, napišite svoje pripombe in sodelujte v razpravi.