Množství vzduchu pro spalování zemního plynu: vzorce a příklady výpočtů

Efektivita práce nejrůznějších plynových zařízení závisí na kvalitě procesu hoření. Na to přímo ovlivňuje množství vzduchu pro spalování zemního plynu, které není vůbec složité vypočítat. Proč byste se nepostarali o efektivní spotřebu paliva a zvýšení účinnosti zařízení provedením nezbytných výpočtů svépomocí, že?

Ale jak to správně provést a kde vzít údaje pro výpočty? Abychom se v tomto tématu zorientovali, podívejme se v rámci našeho článku na teorii spotřeby vzduchu pro spalování plynu, seznámíme se s nejjednoduššími vzorci pro výpočet potřebného objemu vzduchu. A také si promluvíme o praktickém užitku těchto výpočtů.

Teorie spotřeby vzduchu pro spalování plynu

Proces získávání tepelné energie přímo ovlivňuje dobu provozu a četnost prací na údržbě zařízení využívajícího plyn. Je třeba si uvědomit, že optimální směs plynu a vzduchu je zárukou bezpečnosti. Pojďme si podrobněji promluvit o spotřebě vzduchu pro spalování plynu.

Pro spálení jedné molekuly metanu, který je hlavní složkou zemního plynu, jsou potřeba přesně 2 molekuly kyslíku. Pokud to převedeme na srozumitelné objemy, pak pro oxidaci kubického metru uvedeného paliva bude nutné použít 2krát více kyslíku.

Ale v reálných podmínkách je to složitější. Protože jako okysličovadlo pro provedení chemicko-fyzikálního procesu hoření se používá vzduch, v jehož složení tvoří kyslík, potřebný pro udržení hoření, pouze pětinu. A přesněji řečeno 20,93% – právě tento procentuální podíl se běžně používá pro nejrůznější technické výpočty. To znamená, že vzduchu bude potřeba 9,52krát více.

Při jakémkoli technickém výpočtu množství plynu se za základ bere 100% tohoto paliva. Přestože jeho hlavní složky – metanu (CH4) může být ve složení nejvýše 75%

Uvedenou hodnotu zjistíte provedením 2 kroků:

1. Dělení 100/21. Tato operace umožňuje zjistit, že vzduchu je v libovolném objemu 4,76krát více než kyslíku.
2. Násobení 4,76 dvěma, což se rovná 9,52 — přesně tolikrát více bude potřeba spotřebovat vzduchu pro spálení libovolného objemu zemního plynu.

Ale existuje jedna důležitá výhrada: vypočtené množství vzduchu potřebné pro efektivní hoření plynu je teoretická spotřeba. V praxi ho bude potřeba více. Důvodem je, že výpočet byl proveden pro ideální podmínky, zatímco ve skutečnosti téměř vždy existuje řada faktorů, které přinášejí značné korekce.

K nim patří:

• složení a kvalita reaktantů (vzduchu, plynu);
• typ zařízení používaného k přivádění energetického nosiče;
• stavu zařízení;
• způsobu přivádění plynu, vzduchu, a také řada dalších momentů.

Pokud je potřeba zvláštní přesnost, pak lze výše uvedené zvláštnosti někdy zohlednit. Například přesné složení plynu lze zjistit v nejbližším zastoupení plynárenské služby. Ale když zvláštní přesnost není nutná, pak se získaná hodnota 9,52 jednoduše vynásobí takzvaným koeficientem přebytku vzduchu. Jeho hodnota se obvykle pohybuje v rozmezí 1,1 – 1,4.

Kyslík je okysličovadlem plynu. To znamená, že sám nehoří, ale aktivně podporuje tento proces za účasti uvedeného paliva. Ale protože kyslíku ve složení vzduchu není více než 20,93 %, má se za to, že pro proces spalování plynu je ho potřeba téměř 5krát více.

Když má být výpočet co nejpřesnější, pak je třeba skutečně použité množství vzduchu vydělit jeho teoretickou spotřebou. Ale ve většině případů je jednodušší použít průměrnou hodnotu koeficientu přebytku vzduchu. Jeho hodnotu je třeba vynásobit číslem 9,52 a výsledkem získáme přesné množství spotřebovaného vzduchu potřebného pro zajištění procesu spalování plynu.

Takže pokud se rovná:

• 1,1 — vzduchové hmoty bude potřeba 10,472krát více;
• 1,4 — vzduchu bude potřeba použít 13,328krát více.

To znamená, že pro spálení každého kubického metru energetického nosiče bude potřeba až 13,328 m³ vzduchu.

Vzorce a příklady provedení výpočtu

Potřebnou hodnotu v každém konkrétním případě lze získat pomocí speciálního vzorce nebo průměrných ukazatelů. O těchto způsobech si povíme podrobněji.

Způsob #1 — výpočet pomocí vzorce

Který říká, že hodinový objem vzduchu (V_č) potřebný pro spalování se bude rovnat:

V_č = 1,1 × K_přeb.v × V_t× V_p/h× (273 + t)/273,

Kde:

• K_přeb.v – koeficient přebytku vzduchu;
• V_t – teoreticky potřebné množství vzduchu;
• V_p/h – hodinová spotřeba plynu zařízením;
• t – hodnota teploty v místnosti, kde je umístěno plynové zařízení.

Potřebná hodinová spotřeba plynu pro výpočty je uvedena v pasu každého plynového spotřebiče.

To znamená, pokud se taková hodnota rovná 10, a:

• teplota v místnosti, například 18 °C;
• součinitel přebytku vzduchu — 1,1.

Poté provedete výše uvedené matematické úkony, a to:

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

V důsledku toho se zjistí, že v tomto konkrétním případě bude pro spalování plynu každou hodinu potřeba 122,1 m³ vzduchu.

Výpočet množství vzduchu je nezbytný pro zajištění efektivního a bezpečného provozu všech plynových zařízení, včetně sporáků, průtokových ohřívačů a topných kotlů, které se používají v domácnosti.

Způsob #2 — výpočet pomocí průměrných údajů

Pokud nemáte chuť provádět takový výpočet vzduchu pro spalování potřebného množství plynu, pak se můžete řídit doporučeními mnoha výrobců a odborníků.

Které uvádějí, že proces bude účinný, pokud na každý kilowatt výkonu budete každou hodinu přivádět alespoň 1,6 m³ vzduchu.

Pokud se způsob výpočtu pomocí vzorce zdá složitý, můžete použít méně přesný, ale zato velmi jednoduchý a tedy přístupný průměrný výpočet. Protože vše, co musíte udělat, je vynásobit výkon potřebného plynového spotřebiče hodnotou 1,6, což vám umožní získat přibližný objem vzduchu, který bude nutné každou hodinu přivádět pro úplné spálení plynu.

To znamená, že výpočet provedete v jediném kroku. Stačí vynásobit hodnotu výkonu plynového spotřebiče z jeho technického listu uvedenou hodnotou 1,6. Výsledkem bude množství vzduchu potřebné pro účinné spalování.

Například, pokud je výkon plynového kotle 40 kW, pak tuto hodnotu vynásobíte 1,6:

40 x 1,6 = 64

Výsledkem bude 64 m³ vzduchu, které bude nutné každou hodinu přivádět k plynovému spotřebiči.

Praktický význam výpočtu spotřeby vzduchu

Dovednosti provádění takových výpočtů mohou být potřebné pro zvýšení účinnosti plynového zařízení a také pro odstranění příčin jeho nesprávného provozu.

Prevence poruch a snižování účinnosti zařízení

Například znalost optimálního množství okysličovadla bude potřeba, když se povrchy komínů (vnitřní) a konstrukčních prvků zařízení (výměníky tepla, hořáky, další) rychle pokrývají vrstvami sazí a jiných produktů spalování.

Pokud odstranění nečistot nepřináší požadovaný efekt, stejně jako jakákoli jiná opatření (seřízení, výměna dílů, sestav agregátů). To svědčí o přítomnosti takzvaného nedokonalého spalování paliva, ke kterému dochází kvůli nedostatečnému množství vzduchu.

Procedura spalování plynu je považována za složitou reakci. V důsledku toho, pokud není k dispozici dostatečné množství okysličovadla, tedy vzduchu, bude to mít vliv na stav, provozuschopnost a spolehlivost celého plynového zařízení. A v řadě případů lze závady odstranit až po zjištění a úpravě množství vzduchu účastnícího se reakce.

A také znalost potřebného množství vzduchu bude vyžadována v následujících situacích:

• Byl zjištěn nadměrný odběr plynu, který nelze odstranit seřízením nebo jinými manipulacemi. Příčinou může být mechanické nedokonalé spalování. Tedy proces, při kterém je přiváděno příliš velké množství vzduchu, což také vede k nedokonalému spalování plynu.
• Je zaznamenána častá změna barvy „modrého“ paliva během hoření – například na oranžovou, bílou, červenou, žlutou. Jedná se o složitější případy než ty předchozí, protože příčinou může být jak nadbytek vzduchu, tak jeho nedostatečné množství.
• Nestabilní proces spalování plynu. Například pokud nejsou využívány všechny pracovní otvory hořáku, hořáku plynového kotle atd. A čištění uvedených konstrukčních prvků nevedlo ke zlepšení, protože v takových situacích bude nutné dodávat vzduchu řádově více.

Navzdory existenci různých příčin se výpočet provádí stejně, podle metodiky uvedené výše.

Užitek výpočtů při zařizování kotelny

Výpočty množství vzduchu potřebného pro efektivní oxidaci plynu jsou nezbytné v případech zařizování topeniště, instalace, výměny plynového zařízení a dalších podobných.

Vždy je třeba mít na paměti, že teoretické výpočty jsou dobré pouze tehdy, když je jejich správnost potvrzena praxí. A v případě množství vzduchu – zástupci společnosti Gorgaz s plynovými analyzátory.

A výpočty se provádějí, ale situace v každém uvedeném případě je komplikována tím, že pro získání všech potřebných údajů je nutné provést ještě řadu výpočtů.

K nimž patří výpočty:

• celkového množství vzduchu – do místnosti s plynovým zařízením je nutné dodávat vzduch nejen pro proces spalování, ale také pro jeho větrání (v SNiP II-35-76 je jasně uvedeno, že v místnostech používaných jako topeniště musí být každou hodinu vyměněny 3 objemy vzduchu);
• průřezu odtahového kanálu;
• průřezu (průřezů) otvoru (otvorů) vstupních kanálů;
• přirozeného tahu v určeném odtahovém kanálu;
• skutečné rychlosti vzduchových hmot v průřezech budoucích vzduchovodů;
• tlakových ztrát na nejrůznější místní odpory;
• velikosti okna požadovaného v místnosti s plynovým zařízením.

Kromě správného zařízení větrání kotelny může být nutné provést ještě řadu postupů, například provedení aerodynamického výpočtu.

Při provádění výpočtu je třeba pamatovat na to, že jakékoli manipulace s plynem představují značné nebezpečí. Proto je lepší svěřit jejich provedení odborníkům.

Poté by veškeré získané informace měly být základem projektu výměny, instalace zařízení, přestavby, který se předkládá místní plynárenské službě ke schválení. Pokud se zjistí chyby, může být dokument vrácen zpět zpracovateli.

To znamená, že soubor postupů pro výpočet všech nezbytných hodnot je poměrně složitý. V případě instalace, výměny, přemístění zařízení se s úkolem vyrovná jen málokdo. Většině majitelů prostor bude jednodušší obrátit se o pomoc na odborníky. Ti nejen provedou potřebné matematické úkony, ale také přizpůsobí výpočty požadavkům legislativy pro uspořádání kotelen, větracích systémů, odvodu kouře a všech ostatních. Ty jsou uvedeny v SNiP II-35-76, dále v SNiP 2.04.08-87 a řadě dalších méně používaných odborných dokumentů.

Pokud v konkrétním případě není nutné sestavovat projekt, pak výpočty provedené odborníkem vyloučí ohrožení života a zdraví samotného majitele plynového zařízení, jeho blízkých a lidí žijících v okolí.

Kromě toho umožní vyhnout se jednání, které je podle zákona považováno za neoprávněné připojení k jakýmkoli plynovodům. Za ně čl. 7.19 Kodexu o správních deliktech Ruské federace stanoví sankce ve formě pokuty ve výši 2 000–3 000 Kč. Například k tomu může dojít, pokud majitel prostoru po provedení výpočtů provede změny v konstrukci topného systému.

Nesmí se zapomínat na to, že neúspěšný výpočet množství vzduchu nebo jakýkoli jiný může z člověka učinit porušitele zákona. Za to bude muset zaplatit, přinejmenším finančně. Například pokud jednání nebo nečinnost vedou k porušení pravidel, jejichž cílem je zajistit bezpečné používání jakéhokoli plynového zařízení, bude nutné jako pokutu zaplatit částku ve výši 200–6 000 Kč. O tom se uvádí v čl. 9.23 Kodexu o správních deliktech.

Po výpočtech není vhodné přijímat neuvážené rozhodnutí o výměně plynového zařízení, zejména s odlišným výkonem. Pokud se tak již stalo, pak je vhodné informovat zástupce plynárenské služby o provedených úkonech. To pomůže vyhnout se pokutám.

A také není třeba realizovat provedené teoretické výpočty za cenu porušení pravidel a norem uvedených v SNiP II-35-76, který upravuje oblast uspořádání prostor určených pro použití plynového zařízení. Protože podle čl. 9.23 Kodexu o správních deliktech bude i za sebemenší porušení nutné zaplatit 200–400 Kč.

Závěry a užitečné video k tématu

Přiložený níže uvedený video materiál umožní identifikovat nedostatek vzduchu při hoření plynu bez jakýchkoli výpočtů, tedy vizuálně.

Vypočítat množství vzduchu potřebného pro efektivní spalování libovolného objemu plynu lze během několika minut. A majitelé nemovitostí vybavených plynovým zařízením by na to měli pamatovat. Protože v kritickém okamžiku, kdy kotel nebo jakékoli jiné zařízení bude pracovat nesprávně, schopnost vypočítat množství vzduchu potřebné pro účinné spalování pomůže odhalit a odstranit závadu. Což navíc zvýší bezpečnost.

Chcete doplnit výše uvedený materiál užitečnými informacemi a doporučeními? Nebo máte dotazy k výpočtu? Pokládejte je v komentářovém bloku, pište své připomínky a zapojte se do diskuse.