7. Состав газа, его основные характеристики.

Сухое газообразное топливо имеет следующий состав, который определяется по объему в процентах из следующего уравнения:

CH₄ + ∑C_mH_n + H₂ + H₂S+CO+C0₂ +S0₂ + N₂ +O₂=100%

где ∑C_mH_n = ∑C_nH_2n + ∑C_nH_2n+2 ;

СН₄, ∑C_mH_n ,Н₂, H₂S, CO, C0₂, S0₂, N₂, 0₂ — соответ­ственно метан, сумма предельных и непредельных угле­водородов, водород, сероводород, окись углерода, угле­кислый газ, сернистый газ, азот, кислород.

Все расчеты ведутся на 1 м³ сухого газа или количе­ством водяных паров в 1 м³ влажного газа. По содержа­нию водяных паров w, г, в 1 м³ сухого газа определяется количеством водяных паров f, г, в 1 м³ влажного газа по формуле

f = w/(l-w/805)=805w/(805-w),

где 805 — масса 1 м³ водяного пара, г, при условии, что вода находится в газообразном состоянии.

Удельный вес газовой смеси при нормальных усло­виях (0 °С и 760 мм рт. ст.) кг/м³, подсчитывают по ее составу по формуле

где — удельный вес газовой смеси, кг/м³, — удельный вес отдельных газов при нормальных условиях, кг/м³; r₁, r₂, r_n — объемное содержание от­дельных газов в газовой смеси, %.

Удельный вес влажного газа определяется по формуле

Если температура и давление газовой смеси не отвечают нормальным условиям, удельный вес определяют по формуле

где t — температура смеси, °С; Р — избыточное давле­ние смеси, мм рт. ст.

Так же определяется относительный удельный вес газа по воздуху

При этом необходимо учитывать, что плотность воздуха 7в = 1,293 кг/м³, а плотность газов колеблется от 0,5 до 1,4 кг/м³.

Физико-химической характеристикой горючего газа служит также теплота сгорания, т. е. количество тепло­вой энергии, которое выделяется при полном сгорании определенного количества газа. Различают высшую и низшую теплоту сгорания сухого и влажного газа. Высшая теплота сгорания сухого газа — это теплота сгорания входящего в его состав водорода и его соеди­нений с образованием воды в виде жидкости, т. е. при условии выделения скрытой теплоты парообразования при охлаждении продуктов сгорания.

За низшую теплоту сгорания сухого газа принимают теплоту сгорания 1 м³ газа при нормальных условиях и при условии полного сгорания входящего в его состав водорода или его соединений с образованием воды в виде пара, т. е. без использования скрытой теплоты парообразования. Высшая теплота сгорания газа определяется с помощью газового калориметра. Низшая теплота сгорания может быть вычислена на основании известного состава газа по формуле

Q_H^c(0°C, 760)=r₁Q₁ + r₂Q₂+... + r_nQ_n,

где r₁, r₂, r_n — объемная доля каждого компонента, входящего в состав смеси; Q₁ Q₂, Q_n — низшая или высшая теплота сгорания 1 м³ компонента.

Газы, как и жидкости, имеют свойство оказывать сопротивление взаимному перемещению частиц (моле­кул) под действием внешних приложенных сил, т. е. обладают вязкостью. Кинематический коэффициент вязкости определяется отношением динамического коэффициента вязкости (µ) к плотности газа, т. е.

Температурой воспламенения называется минималь­ная температура в месте зажигания смеси горючего газа и воздуха, достаточная для горения газовоздушной смеси.

Существуют верхний и ниж­ний пределы воспламеняемости газов, при нарушении которых смесь горючего газа с воздухом становится невоспламеняемой в данных условиях. Нижним преде­лом воспламеняемости называется минимальное содер­жание газа в смеси с воздухом (по объему), при котором смесь воспламеняется, а верхним пределом — максимальное содержание горючего газа в газовоздуш­ной смеси, еще способной воспламеняться. Интервал воспламеняемости у природных газов меньше, чем у искусственных. Воспламенение газовоздушной смеси зависит от температуры.

Нижними и верхними пределами взрываемости назы­ваются максимальное и минимальное содержание горю­чего газа или взвешенных частиц в смеси с воздухом или других газов, в пределах которых может произойти взрыв.

Скорость распространения пламени представляет собой ту скорость, с которой прогревается до температуры воспламенения струя газовоздушной смеси, движущаяся ламинарно; прогрев смеси в этом случае осуществляется за счет теплопроводности.

Теплотехнической характеристикой горючего газа служит также температура сгорания. Калориметриче­ской температурой сгорания t_K, °C, горючего газа назы­вается температура продуктов его полного сгорания в адиабатических условиях при начальных температурах газа и воздуха, а также коэффициенте избытка воз­духа а, взятых при действительных их значениях.

Взрывоопасность газа характеризуется значениями, заключенными между максимальным и минимальным содержанием горючего газа в смеси с воздухом, в пре­делах которых может произойти взрыв.