Földgáz elégetéséhez szükséges levegőmennyiség: képletek és számítási példák

Az égési folyamat minőségétől függ a különféle gázberendezések működésének hatékonysága. Amire közvetlenül hatással van a földgáz elégetéséhez szükséges levegőmennyiség, amelyet egyáltalán nem nehéz kiszámítani. Miért ne gondoskodna az üzemanyag-felhasználás hatékonyságáról és a berendezések hatásfokának növeléséről, ha elvégzi a szükséges számításokat saját maga, ugye?

De hogyan kell ezt helyesen csinálni, és hol lehet adatokat szerezni a számításokhoz? Hogy jobban megértsük ezt a témát, a cikkünk keretein belül tekintsük át a gáz elégetéséhez szükséges levegőmennyiség elméletét, ismerkedjünk meg a legegyszerűbb képletekkel a szükséges levegőmennyiség kiszámításához. Emellett beszéljünk ezen számítások gyakorlati hasznáról is.

A gáz elégetéséhez szükséges levegőmennyiség elmélete

A hőenergia előállításának folyamata közvetlenül befolyásolja az üzemidőt, a gázhasználó berendezések karbantartásával kapcsolatos munkálatok gyakoriságát. Meg kell érteni, hogy az optimális gáz-levegő keverék a biztonság záloga. Beszéljünk részletesebben a gáz elégetéséhez szükséges levegőmennyiségről.

Egy metánmolekula – amely a földgáz fő összetevője – elégetéséhez pontosan 2 oxigénmolekula szükséges. Ha érthető térfogatokra fordítjuk, akkor egy köbméter említett tüzelőanyag oxidálásához kétszer annyi oxigént kell használni.

De a valóságban minden bonyolultabb. Mivel oxidálószerként a kémiai-fizikai égési folyamat végrehajtásához levegőt használnak, amelynek összetételében az égés fenntartásához szükséges oxigén csak az ötödrészét teszi ki. Pontosabban 20,93% – ezt a százalékos arányt szokás használni mindenféle műszaki számításnál. Vagyis a levegő mennyisége 9,52-szer több lesz.

Bármilyen gázmennyiség műszaki számításánál ennek a tüzelőanyagnak a 100%-át veszik alapul. Bár a fő összetevője – metán (CH4) – legfeljebb 75%-ot tehet ki az összetételből.

A megadott szám 2 lépés elvégzésével tudható meg:

1. 100/21 osztás. Ez a művelet lehetővé teszi annak megállapítását, hogy bármely térfogatban a levegő 4,76-szor több, mint az oxigén.
2. 4,76 szorzása 2-vel, ami 9,52 – ennyivel lesz több levegőre szükség bármely térfogatú földgáz elégetéséhez.

Van azonban egy fontos kikötés: a gáz hatékony elégetéséhez szükséges számított levegőmennyiség elméleti fogyasztást jelent. A gyakorlatban azonban több kell. Ennek oka, hogy a számítás ideális körülményekre történt, a valóságban pedig szinte mindig számos olyan tényező van, amely jelentős korrekciókat igényel.

Ezek közé tartoznak:

• a reagensek (levegő, gáz) összetétele és minősége;
• az energiahordozó bevezetéséhez használt berendezés típusa;
• a berendezés állapota;
• a gáz és levegő adagolásának módja, valamint számos más szempont.

Ha nagy pontosságra van szükség, a fent felsorolt jellemzők néha figyelembe vehetők. Például a gáz pontos összetételét megtudhatja a legközelebbi gázszolgáltató képviseletnél. De ha nincs szükség nagy pontosságra, a kapott 9,52-es értéket egyszerűen megszorozzák az úgynevezett légfelesleg-tényezővel, amelynek értéke általában 1,1 és 1,4 között van.

Az oxigén a gáz oxidálószere. Vagyis maga nem ég, de aktívan támogatja ezt a folyamatot a jelzett tüzelőanyag részvételével. Mivel azonban a levegőben lévő oxigén nem haladja meg a 20,93%-ot, úgy tekintik, hogy a gáz égéséhez csaknem 5-ször több oxigénre van szükség.

Ha a számításnak a lehető legpontosabbnak kell lennie, akkor a ténylegesen felhasznált levegő mennyiségét el kell osztani az elméleti fogyasztással. A legtöbb esetben azonban egyszerűbb a légfelesleg-tényező átlagos értékét használni. Ennek értékét meg kell szorozni 9,52-vel, és így megtudható a gáz égésének biztosításához szükséges pontos levegőmennyiség.

Tehát ha a tényező egyenlő:

• 1,1 – a levegő tömegére 10,472-szer több lesz szükség;
• 1,4 – a levegőt 13,328-szor többet kell felhasználni.

Vagyis minden egyes köbméter energiahordozó elégetéséhez akár 13,328 m³ levegőre lesz szükség.

Képletek és számítási példák

A szükséges értéket minden egyes esetben egy speciális képlettel vagy átlagos mutatókkal lehet megkapni. Ezekről a módszerekről részletesebben fogunk beszélni.

1. módszer – számítás képlet használatával

Ami szerint az égéshez szükséges óránkénti levegőmennyiség (V_ó) egyenlő lesz:

V_ó = 1,1 × K_felesleg × V_elméleti× V_g/ó× (273 + t)/273,

Ahol:

• K_felesleg – a légfelesleg tényezője;
• V_elm – elméletileg szükséges levegőmennyiség;
• V_g/ó – a berendezés óránkénti gázfogyasztása;
• t – a gázberendezést elhelyező helyiség hőmérsékletének értéke.

A számításokhoz szükséges óránkénti gázfogyasztás bármely gázkészülék adatlapján feltüntetésre kerül.

Azaz, ha ez az érték 10, és:

• a helyiség hőmérséklete például 18 °C;
• a levegőfelesleg-tényező 1,1.

Ekkor elvégezzük a fent említett matematikai műveleteket, mégpedig:

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

Ennek eredményeként kiderül, hogy ebben a konkrét esetben a gáz elégetéséhez óránként 122,1 m³ levegőre lesz szükség.

A levegőmennyiség kiszámítása szükséges bármely gázberendezés – beleértve a tűzhelyeket, vízmelegítőket és fűtőkazánokat – hatékony és biztonságos működésének biztosításához, amelyeket a háztartásban használnak.

2. módszer – számítás átlagolt adatok segítségével

Ha Ön nem kívánja elvégezni a szükséges gázmennyiség elégetéséhez szükséges levegő hasonló számítását, akkor érdemes megfogadnia számos gyártó és szakember ajánlását.

Amelyek szerint a folyamat akkor lesz hatékony, ha minden egyes kilowatt teljesítményre óránként legalább 1,6 m³ levegőt juttatnak.

Ha a képlet használatával történő számítási módszer bonyolultnak tűnik, akkor használhat egy kevésbé pontos, pusztán átlagolt, de annál egyszerűbb, és ezért könnyen hozzáférhető módszert. Mivel mindössze annyit kell tennie, hogy a kívánt gázkészülék teljesítményét megszorozza 1,6-del, ami lehetővé teszi a gáz teljes elégetéséhez óránként szükséges hozzávetőleges levegőmennyiség meghatározását.

Azaz a számítás elvégezhető mindössze egyetlen művelettel. Ehhez a gázkészülék adatlapjáról vett teljesítményértéket meg kell szorozni az említett 1,6-del. Eredményként megkapja a hatékony égéshez szükséges levegőmennyiséget.

Például, ha a gázkazán teljesítménye 40 kW, akkor ezt az értéket meg kell szorozni 1,6-del:

40 × 1,6 = 64

Az eredmény 64 m³ levegő, amelyet óránként a gázkészülékhez kell juttatni.

A levegőmennyiség számításának gyakorlati jelentősége

A hasonló számítások elvégzésének készségeire szükség lehet a gázberendezések hatásfokának növeléséhez, valamint a hibás működés okainak megszüntetéséhez.

A meghibásodások és a berendezések hatásfok csökkenésének megelőzése

Például az optimális oxidálószer-mennyiség ismeretére akkor lesz szükség, amikor a kémények (belső) felületei, a berendezés szerkezeti elemei (hőcserélők, égők, egyebek) gyorsan koromrétegekkel és más égéstermékekkel borítódnak.

Ha a szennyeződések eltávolítása nem hozza a kívánt hatást, ahogyan bármely más intézkedés sem (beállítás, alkatrészek, egységek cseréje). Ez az úgynevezett tökéletlen égés jelenlétét jelzi, ami a levegő elégtelen mennyisége miatt következik be.

A gáz égési folyamatát összetett reakciónak tekintik. Ennek következtében, ha az oxidálószer, azaz a levegő, nincs elegendő mennyiségben jelen, az befolyásolja az összes gázberendezés állapotát, működőképességét és megfelelő működését. Több esetben a problémák csak a reakcióban részt vevő levegő mennyiségének meghatározása és módosítása után oldhatók meg.

Továbbá a szükséges levegőmennyiség ismeretére a következő helyzetekben lesz szükség:

• Gáztúlfogyasztást észleltek, amely nem szüntethető meg beállításokkal vagy más manipulációkkal. Mivel az ok lehet mechanikai alulégés. Vagyis az a folyamat, amikor túl nagy mennyiségű levegőt vezetnek be, ami szintén a gáz tökéletlen égéséhez vezet.
• Gyakori színváltozást észleltek a „kék” tüzelőanyag égése során – például narancssárgára, fehérre, pirosra, sárgára. Ezek összetettebb esetek, mint az előzőek, mivel az ok lehet levegőtöbblet vagy elégtelen mennyiségű levegő.
• A gáz égési folyamatának instabilitása. Például, ha nem minden működő nyílás van használatban az égőfejen, a gázkazán égőjén stb. És a felsorolt szerkezeti elemek tisztítása nem vezetett javuláshoz, mivel ilyen helyzetekben mindenképpen lényegesen több levegőt kell bevezetni.

A különböző okok ellenére a számítást azonosan, a fent ismertetett módszertan szerint kell elvégezni.

A számítások haszna a kazánház kialakításakor

A gáz hatékony oxidációjához szükséges levegőmennyiség számítása szükséges a tüzelőtér kialakítása, a gázberendezések telepítése, cseréje és más hasonló esetekben.

Mindig emlékezni kell arra, hogy az elméleti számítások csak akkor megbízhatók, ha helyességüket a gyakorlat igazolja. A levegőmennyiség esetében pedig a gázművek képviselői gázanalizátorokkal végzik az ellenőrzést.

A számításokat elvégzik, de a helyzet minden említett esetben azzal bonyolódik, hogy az összes szükséges adat megszerzéséhez további számítások sorát kell elvégezni.

Ezek a következő számítások:

• a teljes levegőmennyiség – a gázberendezéssel rendelkező helyiségbe nemcsak az égés folyamatához, hanem a szellőztetéshez is levegőt kell biztosítani (az SNiP II-35-76 egyértelműen kimondja, hogy a tüzelőtérként használt helyiségekben óránként 3 légtérfogatot kell cserélni);
• az elszívó csatorna keresztmetszete;
• a bemeneti csatornák nyílásának (nyílásainak) keresztmetszete;
• a tervezett elszívó csatornában lévő természetes huzat számítása;
• a tervezett légcsatornák keresztmetszeteiben a légtömegek tényleges sebességének számítása;
• a nyomásveszteségek számítása a különféle helyi ellenállásokra;
• a gázberendezéssel rendelkező helyiségben előírt ablakméret számítása.

A kazánház szellőzésének megfelelő kialakításán kívül további eljárások elvégzésére is szükség lehet, például aerodinamikai számítás elvégzésére.

A számítás elvégzésekor ne feledje, hogy a gázzal végzett bármilyen tevékenység jelentős veszélyt hordoz. Ezért jobb, ha a végrehajtást szakemberekre bízza.

Ezt követően a kapott összes információnak a csere, a berendezés telepítése, az áttervezés projektjének alapjává kell válnia, amelyet a helyi gázszolgálatnak nyújtanak be jóváhagyásra. Ha hibákat észlelnek, a dokumentumot visszaküldhetik a készítőnek.

Vagyis az összes szükséges érték kiszámításához szükséges eljárások összessége meglehetősen bonyolult. Ezért a berendezés telepítése, cseréje, áthelyezése esetén csak kevesen boldogulnak a feladattal. A legtöbb helyiségtulajdonos számára egyszerűbb szakemberek segítségét kérni. Akik nemcsak elvégzik a szükséges matematikai műveleteket, hanem a számításokat a tüzelőterek, szellőzőrendszerek, füstelvezetők és minden egyéb kialakítására vonatkozó jogszabályi követelményekhez is igazítják. Amelyeket a SZNYiP II-35-76, valamint a SZNYiP 2.04.08-87 és számos más, kevésbé használt szakmai dokumentum tartalmaz.

Ha egy adott esetben nem szükséges projektet készíteni, akkor a szakember által végzett számítások kizárnak veszélyt a gázberendezés tulajdonosának, hozzátartozóinak és a szomszédos embereknek az életére és egészségére nézve.

Ezenkívül lehetővé teszik, hogy elkerüljék a jogszabályok által önkényes gázvezeték-csatlakozásként értelmezett cselekményeket. Amelyekért a 7.19. cikk KoAP RF 40 000-60 000 Ft összegű bírság formájában szankciókat ír elő. Például ez történhet, ha a helyiség tulajdonosa a számítások elvégzése után módosítja a fűtési rendszer szerkezetét.

Nem szabad elfelejteni, hogy a levegőmennyiség vagy bármely más sikertelen számítása törvénysértővé teheti az embert. Amiért legalább anyagilag meg kell fizetnie a számlát. Például, ha egy cselekmény vagy mulasztás a bármely gázberendezés biztonságos használatát biztosítani hivatott szabályok megsértéséhez vezet, akkor bírságként 4 000-120 000 Ft összegű pénzösszegtől kell megválni. Erről a 9.23. cikk KoAP rendelkezik.

A számítások után ne hozzon elhamarkodott döntést a gázberendezés cseréjéről, különösen eltérő teljesítmény esetén. Ha ez mégis megtörtént, akkor érdemes értesíteni a gázszolgálat képviselőit az elvégzett intézkedésekről. Ez segít elkerülni a bírságokat.

Továbbá nem szabad a kidolgozott elméleti számításokat a SZNYiP II-35-76-ban foglalt szabályok és normák megsértésének árán megvalósítani, amely a gázberendezések használatára szolgáló helyiségek kialakításának területét szabályozza. Mivel a 9.23. cikk KoAP szerint még a legkisebb szabálysértésekért is 4 000-8 000 Ft-ot kell fizetni.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Az alábbi videóanyag segítségével számítások nélkül, azaz vizuálisan észlelhető a gáz égésekor tapasztalható levegőhiány.

Bármilyen térfogatú gáz hatékony égéséhez szükséges levegőmennyiséget percek alatt ki lehet számítani. És ezt a gázberendezéssel felszerelt ingatlantulajdonosoknak szem előtt kell tartaniuk. Mivel kritikus pillanatban, amikor a kazán vagy bármely más készülék hibásan működik, az égéshez szükséges levegőmennyiség kiszámításának képessége segít a hiba azonosításában és elhárításában. Ez emellett növeli a biztonságot.

Szeretné kiegészíteni a fenti anyagot hasznos információkkal és ajánlásokkal? Vagy maradtak kérdései a számítással kapcsolatban? Tegye fel őket a hozzászólások rovatban, írja meg észrevételeit, vegyen részt a vitában.