Пропановая горелка — это инструмент , обычно используемый для подачи пламени или тепла , в котором в качестве топлива используется пропан , углеводородный газ , а в качестве среды горения — окружающий воздух. Пропан является одним из группы побочных продуктов газовой и нефтяной промышленности , известных как сжиженный нефтяной газ (СНГ). Пропановые и другие горючие горелки чаще всего используются в обрабатывающей, строительной и металлообрабатывающей отраслях. [1]
Пропан часто является предпочтительным топливом из-за его низкой цены, простоты хранения и доступности, отсюда и название «пропановая горелка». Газы MAPP gas и Map-pro аналогичны пропану, но горят сильнее. Обычно их можно найти в желтой канистре, в отличие от синего, черного или зеленого пропана. Альтернативные топливные газы сложнее хранить, и они более опасны для пользователя. Например, для ацетилена требуется пористый материал, смешанный с ацетоном в резервуаре по соображениям безопасности, и его нельзя использовать при давлении и скорости отбора выше определенного. Природный газ является распространенным топливом для приготовления пищи и отопления в домашних условиях, но его нельзя хранить в жидком виде без криогенного охлаждения. [2]
Небольшие горелки, работающие только на воздухе, обычно используют эффект Вентури для создания перепада давления, который заставляет воздух проникать в поток газа через впускные отверстия или воздухозаборники точного размера, подобно тому, как работает карбюратор автомобиля . Топливо и воздух смешиваются в достаточной степени, но несовершенно, в трубе горелки еще до того, как достигается фронт пламени. Пламя также получает дополнительное количество кислорода из окружающего его воздуха. Кислородные горелки используют высокое давление запасенного кислорода для подачи кислорода в общую трубку с топливом. [3] [4]
Пропановые горелки часто используются для пайки медных водопроводных труб . Их также можно использовать для некоторых видов низкотемпературной сварки , а также для пайки разнородных металлов вместе. Их также можно использовать для отжига , нагрева металлов для облегчения их сгибания, сгибания стекла и проведения испытаний пламенем . [5] [6]
При использовании кислородно-пропановых горелок соотношение воздух/топливо может быть намного ниже. Стехиометрическое уравнение полного сгорания пропана со 100% кислородом : [7]
В этом случае единственными продуктами являются CO 2 и вода . Сбалансированное уравнение показывает, что на каждые 5 молей кислорода приходится использовать 1 моль пропана.
В воздушно-топливных горелках, поскольку воздух содержит около 21% кислорода, необходимо использовать очень большое соотношение воздуха и топлива для получения максимальной температуры пламени с воздухом. Если пропан не получает достаточного количества кислорода, часть углерода из пропана остается несгоревшей. Пример неполного сгорания, при котором на каждые 4 моля кислорода используется 1 моль пропана: [7]
Дополнительный углеродный продукт приведет к образованию сажи , и чем меньше кислорода используется, тем больше сажи образуется. Существуют и другие несбалансированные соотношения, при которых образуются продукты неполного сгорания, такие как окись углерода (CO), например: [7]
Предполагается, что максимальная адиабатическая температура пламени горелки с воздушной подачей составляет около 2000 ° C (3600 ° F). Однако типичное первичное пламя достигает температуры всего от 1100 °C (2000 °F) до 1250 °C (2250 °F). Кислородные горелки могут нагреваться до 2550 °C (4600 °F). [8]