Мінімальна кількість повітря, необхідного для повного згоряння одиниці маси (кг) або об'єму (м 3) горючої речовини, називається теоретично необхідним і позначається V про в.
Горюча речовина - індивідуальна хімічна сполука.
Для таких горючих речовин незалежно від їх агрегатного стану теоретично необхідну кількість повітря визначається з рівнянь реакції горіння. На m кмоль горючої речовини доводиться п кмоль кисню та азоту з рівняння реакції горіння. Позначивши масу (в кг) горючої речовини, чисельно рівну молекулярній масі його, через М, складають пропорцію
1 кг - V про в м 3,
де 22,4 - об'єм 1 кмоль газів (при О ° С і 101325 Па).
Теоретично необхідний об'єм повітря для згоряння 1 кг речовини дорівнює (з пропорції)
Якщо обсяг повітря, отриманий за формулою (1), необхідно привести до інших умов, то користуються формулою
де Т - задана температура газів, К;
р - заданий тиск, Па.
Теоретично необхідний об'єм повітря для згоряння 1 м 3 горючих газів визначається за формулою
Горюча речовина - складна суміш хімічних сполук.
12 + 32 = 44 4 + 32 = 36 32 + 32 = 64
Якщо для згоряння 12 кг вуглецю потрібно 32 кг кисню, то для 0,01 кг вуглецю, т. Е. 1% (мас.) Його потрібно кисню 0,01 · 32/12 = 0,01 · 8/3 кг, для водню відповідно потрібно 0,01 · 32/4 = 0,01 · 8 кг і для сірки 0,01 · 32/32 = 0,01 · 1 кг кисню.
Для повного згоряння 1 кг горючої речовини потрібно кисню (в кг)
[З] + 8 · 0,01 [Н] + 0,01 [S] - 0,01 [О]
На обчислене кількість кисню в повітрі припадає в 77/23 рази більше азоту. Сума азоту і кисню становить масу повітря L o в (в кг), необхідну для горіння 1 кг речовини
Після перетворення отримаємо
L o в = 0,3478 (4)
Щоб висловити кількість повітря в об'ємних одиницях, потрібно праву частину виразу (4) розділити на масу 1 м 3 повітря при нормальних умовах, т. Е. На 1,293 кг / м 3. У результаті отримаємо
Горюча речовина - суміш газів.
До цієї групи речовин належать горючі гази, наприклад природний, доменний, коксовий і ін. Всі вони в тій або іншій кількості містять СО, СН4. Н2. Н2 S, С2 Н4 і ін. Склад горючих газів зазвичай висловлюють в об'ємних відсотках. Для виведення формули розрахунку V про в напишемо рівняння
реакції горіння найбільш поширених газів:
Якщо для згоряння 1 м 3 метану потрібно 2 м 3 кисню, як це видно з рівняння, то для згоряння 0,01 м 3 метану, т. Е. 1% (об.) Буде потрібно 0,01 · 2 м 3 кисню. Для згоряння 1 м 3 оксиду вуглецю потрібно 0,01 / 2 м 3 кисню, така ж кількість кисню потрібно для згоряння 1 м 3 водню, а для згоряння сірководню необхідно 0,01 · 1,5 м 3 кисню.
Для повного згоряння 1 м 3 горючого газу буде потрібно кисню (в м 3)
У повітрі на цей обсяг кисню доводиться в 79/21 рази більше азоту. Сума азоту і кисню становить обсяг (м 3) повітря, необхідний для згоряння 1 м 3 газу
Після перетворення отримаємо
Як видно з рівняння (6), числа в його чисельнику є коефіцієнти при кисні в рівняннях реакцій горіння. Тому якщо в складі газу будуть інші горючі компоненти, вони можуть бути поставлені в рівняння (6) з коефіцієнтами, взятими з їх рівнянь горіння.
Практично при горінні під час пожежі витрачається повітря значно більше теоретично необхідного. Різниця між кількістю повітря, практично витрачаються на горіння, і теоретично необхідним, називається надлишком повітря. Ситуація щодо ставлення кількості повітря, практично витрачається на горіння (Vв.пр), до теоретично необхідного називається коефіцієнтом надлишку повітря і позначається