حسابات ايجاد كمية الاكسجين ( والهواء ) النظرية اللازمة لاحراق 1 كيلوجرام من وقود المازوت و كمية الغازات الناتجة من هذا الاحتراق

1. How to calculate the amount
of oxygen (air) needed to
burn 1 kg of heavy fuel oil,
and the amount of
combustion gases resulting
from this burning
(At standard conditions - to = 25oC, Po = 1atm)

2. ‫ايجاد‬‫االكسجين‬ ‫كمية‬(‫و‬‫الهواء‬)
‫الالزمة‬ ‫النظرية‬‫الحراق‬1‫كيلوجرام‬
‫الغازات‬ ‫كمية‬ ‫و‬ ‫المازوت‬ ‫وقود‬ ‫من‬
‫االحتراق‬ ‫هذا‬ ‫من‬ ‫الناتجة‬
(‫القياسية‬ ‫الظروف‬ ‫عند‬–to = 25oC , Po = 1atm)
‫المهندس‬/‫صالح‬‫علي‬ ‫سالم‬

3. ‫مقدمة‬
‫من‬ ‫مناسبة‬ ‫كمية‬ ‫الى‬ ‫يحتاج‬ ‫وقود‬ ‫أي‬ ‫فان‬ ‫جيد‬ ‫احتراق‬ ‫على‬ ‫للحصول‬
‫االكسجين‬.‫اخ‬ ‫يتم‬ ‫المطلوب‬ ‫االكسجين‬ ‫فان‬ ‫واالفران‬ ‫الغاليات‬ ‫وفي‬‫ذه‬
‫الجوي‬ ‫الهواء‬ ‫من‬ ‫مجانا‬‫وماعليك‬‫لشفط‬ ‫المناسبة‬ ‫اآللية‬ ‫تنصيب‬ ‫اال‬‫من‬ ‫ه‬
‫الفرن‬ ‫الى‬ ‫ودفعه‬ ‫الجو‬.
‫واليجب‬‫مطلوب‬ ‫هو‬ ‫عما‬ ‫الكمية‬ ‫تنقص‬ ‫او‬ ‫تزيد‬ ‫ان‬‫التمام‬‫الك‬ ‫االحتراق‬، ‫امل‬
‫للنق‬ ‫بالنسبة‬ ‫االمر‬ ‫وكذلك‬ ، ‫اقتصادية‬ ‫وخسارة‬ ‫مضرة‬ ‫الزيادة‬ ‫ففي‬‫صان‬.
‫لالحتراق‬ ‫الالزمة‬ ‫الهواء‬ ‫من‬ ‫مناسبة‬ ‫كمية‬ ‫الوقود‬ ‫انواع‬ ‫من‬ ‫نوع‬ ‫ولكل‬
‫الوقود‬ ‫مكونات‬ ‫باختالف‬ ‫تختلف‬ ‫الكامل‬.‫كجم‬ ‫واحد‬ ‫لكل‬ ‫وتحسب‬(‫او‬‫لتر‬
)‫الوقود‬ ‫من‬.‫حسابيا‬ ‫تحديدها‬ ‫ويتم‬(‫الماز‬ ‫لوقود‬ ‫الحقا‬ ‫سنوضح‬ ‫كما‬‫وت‬
‫كمثال‬)‫المحسوبة‬ ‫الهواء‬ ‫كمية‬ ‫وتسمى‬ ،‫هذة‬‫وعم‬ ، ‫النظرية‬ ‫بالكمية‬‫ليا‬
‫فهي‬‫التكفي‬، ‫كامال‬ ‫احتراقا‬ ‫على‬ ‫للحصول‬‫فاليمكن‬‫ك‬ ‫حصول‬ ‫ضمان‬‫ل‬
‫لذا‬ ، ‫اكسجين‬ ‫ذرة‬ ‫على‬ ‫الوقود‬ ‫مكونات‬ ‫عناصر‬ ‫من‬ ‫لعنصر‬ ‫جزيء‬ ‫او‬ ‫ذرة‬
‫ا‬ ‫وتسمى‬ ، ‫النظرية‬ ‫الكمية‬ ‫مقدار‬ ‫من‬ ‫محددة‬ ‫نسبة‬ ‫اليها‬ ‫اضافة‬ ‫يتم‬‫لكمية‬
‫عمليا‬ ‫الالزمة‬ ‫الكلية‬‫التمام‬‫الكامل‬ ‫االحتراق‬
‫بـ‬"‫الفعلية‬ ‫الهواء‬ ‫كمية‬"‫ويعتمد‬ ،‫مقدارهذه‬‫تص‬ ‫جودة‬ ‫على‬ ‫النسبة‬‫ميم‬
‫الغالية‬‫وباالخص‬‫ق‬ ‫كلما‬ ‫جيدا‬ ‫التصميم‬ ‫كان‬ ‫فكلما‬ ‫والمواقد‬ ‫الفرن‬‫لت‬
‫النسبة‬(‫حدود‬ ‫في‬3-5. ) %

4. ‫الحساب‬ ‫طريقة‬
‫من‬‫المحترقة‬ ‫المازوت‬ ‫وقود‬ ‫مكونات‬ ‫أن‬ ‫المعروف‬(‫التي‬ ‫أي‬
‫تحتاج‬‫اكسجينا‬‫حرارة‬ ‫وتعطي‬)‫هي‬:
‫الكربون‬(C)‫ونسبتة‬‫تقريبا‬‫سناخذها‬‫تساوي‬85%‫الوزن‬ ‫من‬(
‫الذري‬ ‫الكربون‬ ‫وزن‬12)
‫الهيدروجين‬(H2)‫تقريبا‬ ‫ونسبته‬‫سناخذها‬‫تساوي‬11.6%‫من‬
‫الوزن‬(‫الذري‬ ‫الهيدروجين‬ ‫وزن‬1)
‫الكبريت‬(S)‫تقريبا‬ ‫ونسبته‬‫سناخذها‬‫تساوي‬2.8%‫الوزن‬ ‫من‬
(‫الذري‬ ‫الكبريت‬ ‫وزن‬32. )
‫التالية‬ ‫المواد‬ ‫يحوي‬ ‫المازوت‬ ‫وقود‬ ‫فان‬ ‫لذلك‬ ‫اضافة‬:
‫النتروجين‬(N)‫تقريبا‬ ‫ونسبته‬0.1‫سناخذها‬‫تساوي‬%‫من‬
‫الوزن‬.
-‫االكسجين‬ ‫من‬ ‫كمية‬(O2)‫تقريبا‬ ‫ونسبتها‬‫سناخذها‬‫تساوي‬
0.3%‫الوزن‬ ‫من‬(‫الذري‬ ‫االكسجين‬ ‫وزن‬16)
‫للرماد‬ ‫طبعا‬ ‫اضافة‬A‫الرطوبة‬ ‫من‬ ‫ونسبة‬W‫مساوية‬ ‫سنأخذها‬
0.1. %


5. ‫م‬‫عادالت‬‫االحتراق‬(‫التأكسد‬)‫الكامل‬
‫المازوت‬ ‫لمكونات‬‫المحترقة‬
‫أوال‬–‫الكربون‬:
C + O2 = CO2
‫فان‬ ، ‫الذرية‬ ‫األوزان‬ ‫وحسب‬12‫الكربون‬ ‫من‬ ‫كجم‬‫يلزمة‬32‫األكسجين‬ ‫من‬ ‫كجم‬‫النجاز‬‫احتراقا‬
‫نتيجته‬ ‫تكون‬ ‫كامال‬44‫الكربون‬ ‫اكسيد‬ ‫ثاني‬ ‫من‬ ‫كجم‬:
12Kg(C) + 32Kg(O2) = 44Kg(CO2 )
‫نس‬ ‫حسب‬ ‫اذا‬ ، ‫الوقود‬ ‫من‬ ‫الواحد‬ ‫للكيلوجرام‬ ‫الالزمة‬ ‫األكسجين‬ ‫كمية‬ ‫حساب‬ ‫نريد‬ ‫وألننا‬‫بة‬
‫فان‬ ، ‫الوقود‬ ‫من‬ ‫الواحد‬ ‫جرام‬ ‫الكيلو‬ ‫في‬ ‫وجودها‬0.85‫في‬ ‫الموجود‬ ‫الكربون‬ ‫من‬ ‫كجم‬1‫كجم‬
‫مقداره‬ ‫لما‬ ‫بسيطة‬ ‫بحسبة‬ ‫يحتاج‬ ‫مازوت‬2.27‫يكون‬ ‫كامال‬ ‫احتراقا‬ ‫إلتمام‬ ‫األكسجين‬ ‫من‬ ‫كجم‬
‫نتيجته‬3.12‫من‬ ‫كجم‬CO2:
0.85kg(C) + 2.27kg(O2) = 3.12kg(CO2 )
‫ثانيا‬–‫الهيدروجين‬:
‫ستكون‬ ‫الهيدروجين‬ ‫معادالت‬ ‫فان‬ ‫السابق‬ ‫السياق‬ ‫نفس‬ ‫على‬:
2H2 + O2 = 2H2O
4 + 32 = 36
0.116 + 0.93 = 1.046 kg(H2O )
‫ثالثا‬–‫الكبريت‬:
S + O2 = SO2
32 + 32 = 64
0.028 + 0.028 = 0.056 kg (SO2)
‫التي‬ ‫النسبة‬ ‫انخفاض‬ ‫والى‬ ‫الوقود‬ ‫في‬ ‫القليلة‬ ‫لنسبته‬ ‫فنظرا‬ ‫النتروجين‬ ‫أما‬‫تتأك‬‫سد‬‫منة‬
‫وظروف‬‫تاكسدة‬‫االعتبار‬ ‫في‬ ‫يؤخذ‬ ‫فال‬.

6. ‫اذا‬‫الكربون‬ ‫لتأكسد‬ ‫الالزمة‬ ‫الكلية‬ ‫االكسجين‬ ‫كمية‬
‫في‬ ‫المتواجدة‬ ‫والنتروجين‬ ‫والكبريت‬ ‫والهيدروجين‬1‫كجم‬
‫مجموع‬ ‫هي‬ ‫اعاله‬ ‫ذكرناها‬ ‫التي‬ ‫بالنسب‬ ‫مازوت‬
‫الالزم‬ ‫االكسجين‬‫الحراق‬‫ناقص‬ ‫حدة‬ ‫على‬ ‫منها‬ ‫واحد‬ ‫كل‬
‫الوقود‬ ‫في‬ ‫اصال‬ ‫المتواجدة‬ ‫االكسجين‬ ‫كمية‬:
2.27 + 0.93 + 0.028 - 0.003 = 3.23 kg
‫النظرية‬ ‫االكسجين‬ ‫كمية‬ ‫ان‬ ‫أي‬(‫الهواء‬ ‫وليس‬)‫الالزم‬‫ة‬
‫الحراق‬‫كجم‬ ‫واحد‬‫وقود‬ ‫من‬
‫هي‬ ‫المازوت‬3.23‫كجم‬.‫غاز‬ ‫االكسجين‬ ‫ان‬ ‫وبما‬ ‫عادة‬ ‫ولكن‬
‫وبمعرفة‬ ، ‫بالحجم‬ ‫التعامل‬ ‫يتم‬ ‫فانة‬‫كثافتة‬‫المراج‬ ‫من‬‫ع‬
‫وهي‬1.429‫كجم‬/‫م‬3‫حجم‬ ‫فان‬ ‫لذا‬ ،O2‫يساوي‬ ‫النظري‬
2.3‫مكعبا‬ ‫مترا‬.
3.23 / 1.429 = 2.26M3


7. ‫النظرية‬ ‫الهواء‬ ‫كمية‬ ‫المحصلة‬ ‫في‬ ‫ماهي‬
‫؟‬ ‫المطلوبة‬
‫المطلوبة‬ ‫النظرية‬ ‫األكسجين‬ ‫كمية‬ ‫مسبقا‬ ‫عرفنا‬(‫المك‬ ‫بالمتر‬‫عب‬)
‫الالزمة‬‫إلحراق‬1‫لكنن‬ ، ‫مقدما‬ ‫المذكورة‬ ‫والنسب‬ ‫بالمكونات‬ ‫مازوت‬ ‫كجم‬‫ا‬
‫ناخذ‬‫يحوي‬ ‫معروف‬ ‫هو‬ ‫كما‬ ‫الذي‬ ‫الجوي‬ ‫الهواء‬ ‫من‬ ‫المطلوب‬ ‫االكسجين‬
‫بنسبة‬ ‫نتروجين‬ ‫ايضا‬79%‫و‬‫اليشغل‬‫الـ‬ ‫نسبة‬ ‫اال‬ ‫االكسجين‬21%
‫المتبقية‬.‫النظرية‬ ‫الهواء‬ ‫كمية‬ ‫إيجاد‬ ‫يمكن‬ ‫بسيطة‬ ‫وبحسبة‬
(V)‫إلحراق‬ ‫الالزمة‬1‫كالتالي‬ ‫مازوت‬ ‫كجم‬:
V = 2.26 x 100/21 = 10.8 M3
‫النظرية‬ ‫الهواء‬ ‫كمية‬ ‫أوجدنا‬ ‫وهكذا‬‫الالزمة‬‫إلحراق‬1‫وهي‬ ‫مازوت‬ ‫كجم‬
10.8‫مكعبا‬ ‫مترا‬، ‫أعاله‬ ‫الذكورة‬ ‫بالمكونات‬‫إيجاد‬ ‫إلى‬ ‫اآلن‬ ‫وسنتطرق‬
‫الناتجة‬ ‫الغازات‬ ‫كمية‬‫االحتراق‬ ‫هذا‬ ‫من‬.


8. ‫الغازات‬ ‫كمية‬ ‫حساب‬ ‫طريقة‬
‫احراق‬ ‫من‬ ‫الناتجة‬1‫كجم‬‫مازوت‬
‫الالزمة‬ ‫االكسجين‬ ‫كمية‬ ‫حسابات‬ ‫نواتج‬ ‫من‬‫ا‬ ‫إلحراق‬‫كجم‬
‫والمذكورة‬ ‫مازوت‬‫اعالة‬‫م‬ ‫الناتجة‬ ‫الغازات‬ ‫كمية‬ ‫ايجاد‬ ‫يمكن‬‫ن‬
‫احراق‬1‫كالتالي‬ ‫كامال‬ ‫احتراقا‬ ‫مازوت‬ ‫كجم‬:-
‫مالئمة‬ ‫هواء‬ ‫كمية‬ ‫عند‬ ‫للمازوت‬ ‫الكامل‬ ‫االحتراق‬ ‫عند‬(‫نس‬‫بة‬
‫تساوي‬ ‫مثال‬ ‫النظرية‬ ‫الكمية‬ ‫عن‬ ‫الزائد‬ ‫الهواء‬5) %‫فان‬ ،
‫كالتالي‬ ‫تكون‬ ‫االحتراق‬ ‫نواتج‬:
‫الكربون‬ ‫اكسيد‬ ‫ثاني‬(CO2)‫الكربون‬ ‫الحتراق‬ ‫كناتج‬.
‫بخار‬ ‫شكل‬ ‫على‬ ‫ماء‬(H2O)‫الهيدروجين‬ ‫الحتراق‬ ‫كناتج‬+
‫الماء‬ ‫كمية‬ ‫بخار‬w‫الوقود‬ ‫في‬ ‫التي‬.
‫الكبريت‬ ‫اكسيد‬ ‫ثاني‬(SO2)‫الكبريت‬ ‫الحتراق‬ ‫كناتج‬.
‫اكسجين‬(O2)‫الى‬ ‫عمدا‬ ‫ادخلناه‬ ‫الذي‬ ‫الزائد‬ ‫الهواء‬ ‫وهو‬
‫االحتراق‬ ‫لتحسين‬ ‫الفرن‬(5)%‫زائد‬‫لالكسجين‬‫في‬ ‫الموجود‬
‫ذاته‬ ‫الوقود‬+‫الموجودة‬ ‫الرطوبة‬ ‫تفكك‬ ‫عملية‬ ‫من‬ ‫المتحرر‬
‫الى‬ ‫الوقود‬ ‫في‬O2‫و‬H.
‫ال‬ ‫والكربون‬ ‫الوقود‬ ‫في‬ ‫الموجود‬ ‫الرماد‬ ‫مثل‬ ‫صلبة‬ ‫مكونات‬‫غير‬
‫ومركبات‬ ‫محترق‬‫الفاناديوم‬..‫الخ‬.

9. ‫الالزمة‬ ‫االكسجين‬ ‫كمية‬ ‫حسابات‬ ‫نواتج‬ ‫ومن‬‫الحراق‬‫اكجم‬
‫والمذكورة‬ ‫مازوت‬‫اعالة‬‫فان‬:
-‫غاز‬ ‫كمية‬CO2‫تساوي‬ ‫الناتجة‬3.12‫كانت‬ ‫واذا‬ ، ‫كجم‬
‫كثافتة‬‫تساوي‬1.977‫كجم‬/‫م‬3‫سيكون‬ ‫حجمة‬ ‫فان‬=
3.12/1.977 = 1.578 m3
-‫الوقود‬ ‫احتراق‬ ‫عن‬ ‫الناتج‬ ‫الماء‬ ‫بخار‬ ‫كمية‬1.046‫كجم‬.
‫كانت‬ ‫واذا‬‫كثافتة‬0.5977‫كجم‬/‫م‬3‫عند‬1‫فان‬ ، ‫جوي‬ ‫ضغط‬
‫مساويا‬ ‫سيكون‬ ‫حجمة‬1.673m3.‫الوقود‬ ‫رطوبة‬ ‫بخار‬ ‫وكمية‬
‫تساوي‬0.001‫ويساوي‬ ‫كجم‬0.0012m3.‫اذا‬‫فاجمالي‬
‫الناتج‬ ‫الماء‬ ‫بخار‬ ‫حجم‬=
1.673+0.0012=1.674m3.

-‫غاز‬ ‫كمية‬SO2‫تساوي‬ ‫الناتجة‬0.056‫كجم‬.‫كانت‬ ‫واذا‬
‫كثافتة‬‫تساوي‬2.927‫يساوي‬ ‫حجمة‬ ‫فان‬0.019m3.


10. -‫تكون‬ ‫االحتراق‬ ‫نواتج‬ ‫في‬ ‫المتواجد‬ ‫االكسجين‬
‫نفسه‬ ‫الوقود‬ ‫مصادره‬(0.3%‫قلنا‬ ‫كما‬)‫كمية‬ ‫ومن‬ ،
‫الن‬ ‫الكمية‬ ‫عن‬ ‫الزيادة‬ ‫نسبة‬ ‫حسب‬ ‫الفعلية‬ ‫الهواء‬‫ظرية‬
(5%‫قلنا‬ ‫كما‬)‫الى‬ ‫يدخل‬ ‫قد‬ ‫الذي‬ ‫الجوي‬ ‫الهواء‬ ‫ومن‬
‫الغاليه‬‫الضغط‬ ‫ظروف‬ ‫في‬ ‫والشقوق‬ ‫الفراغات‬ ‫عبر‬
‫النسب‬ ‫في‬ ‫الفرق‬ ‫تساوي‬ ‫وقيمته‬ ، ‫الجو‬ ‫من‬ ‫االقل‬‫بعد‬
‫المشبوهة‬ ‫المنطقة‬ ‫وبعد‬ ‫قبل‬ ‫الغاز‬ ‫عينة‬ ‫تحليل‬.‫إذا‬
‫االحتراق‬ ‫نواتج‬ ‫في‬ ‫االكسجين‬ ‫فإجمالي‬:
1-03%x1‫كجم‬=0.003‫كجم‬.
2-5%x3.24‫كجم‬=0.162‫كجم‬
3-3.24x‫والذي‬ ‫الفرق‬‫سناخذه‬10= %3.24x
0.1=0.324‫كجم‬
‫اإلجمالي‬=0.003+0.162+0.324=0.489‫كجم‬=
0.4891.429=0.342m3.

11. -‫الى‬ ‫اضافة‬ ‫الغازات‬ ‫نواتج‬ ‫في‬‫ماتقدم‬‫يتواجد‬ ‫فانه‬
‫بنسبة‬ ‫الجوي‬ ‫الهواء‬ ‫مع‬ ‫دخل‬ ‫الذي‬ ‫النتروجين‬79%
‫الالزمة‬ ‫الجوي‬ ‫الهواء‬ ‫كمية‬ ‫كانت‬ ‫واذا‬ ، ‫معروف‬ ‫هو‬ ‫كما‬
‫الحراق‬‫اكجم‬‫هي‬ ‫سابقا‬ ‫اوجدناها‬ ‫كما‬ ‫وقود‬10.8‫مترا‬
‫منها‬ ‫مكعبا‬2.26‫نسبة‬ ‫فان‬ ‫اكسجين‬ ‫مكعبا‬ ‫مترا‬
‫الف‬ ‫بالطبع‬ ‫ستكون‬ ‫الخارجة‬ ‫الغازات‬ ‫في‬ ‫النتروجين‬‫رق‬
‫أي‬:
10.8–2.26=8.54m3.

‫احتراق‬ ‫من‬ ‫الناتجة‬ ‫الغازات‬ ‫حجم‬ ‫اجمالي‬ ‫فان‬ ‫وهكذا‬1
‫هي‬ ‫سابقا‬ ‫المذكورة‬ ‫بالمكونات‬ ‫مازوت‬ ‫كجم‬:

1.578+1.674+0.019+0.342+8.54=
12.15‫مكعب‬ ‫متر‬


12. ‫التوضيحية‬ ‫الرسمة‬: