Примеры решения задач.

Пример №1

Определить адиабатическую температуру горения этилового спирта в воздухе.

Решение: Расчет проводим по схеме, приведенной в табл. 2.3.

1. Так как горючее индивидуальное, для определения объема и состава продуктов горения запишем уравнение химической реакции горения:

С₂Н₅ОН+3О₂+3∙3,76N₂=2СО₂+3Н₂О+3∙3,76N_2,

следовательно, продукты горения состоят из:

V_co2=3 моля, V_Н2О=3 моля, V_N2=11,28моля, V_Пr=17,28 моля.

2. Низшую теплоту сгорания определим по формуле (2.2) Из табл.3приложениянаходим теплоту образования горючего- 278,2кДж/моль: Q_н=3∙396,9+3∙242,2-278,2=1639,1 кДж/моль;

3. Средняя энтальпия продуктов горения:

∆Н _ср =

4. Так как ∆Н _ср выражена в кДж/моль, по табл.1приложения выбираем, ориентируясь на азот, первую приближенную температуру горения Т₁=2500⁰С

5. Рассчитаем теплосодержание продуктов горения при 2500⁰С по формуле (2.13):

Q ¹_пr=139,9∙3+115,1∙3+85,1∙11,28=1687,2 кДж/моль;

Сравниваем Q_н и Q_пr,так как Q_пr> Q_н выбираем температуру горения равной 2400⁰С.

6. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при температуре равной 2400⁰С:

Q ²_пr=133,0∙3+109,6∙3+81,5∙11,28=1646,7 кДж/моль; так как Q² _пr> Q_н, принимаем температуру равной 2300⁰С

Q ³_пr=126,9∙3+104,1∙3+77,8∙11,28=1570,6 кДж/моль.

7. Так как Q³ _пr< Q_н<Q² _пr определим температуру горения:

Т_r ^*=2300+ ⁰C

Пример №2

Определить адиабатическую температуру горения органической массы, состоящей из: С-60%, Н-7%, О-25%, W-8%.

Решение:

1. Так как горючее представляет собой сложное вещество, состав продуктов горения рассчитываем по формулам(1.16 и 1.19):

V_co2=1.86∙60/100+1,12 м³/кг;

V_Н2О=11,2 ∙7/100+1,24∙8/100=0,88 м³/кг;

V_N2=1/100∙7∙60+21(7-25/8)=5,01 м³/кг

2. Общий объем продуктов горения равен: V_Пr=7,01 м³/кг.

3. Определим низшую теплоту сгорания вещества по формуле Д.И.Менделеева (2.3):

Q_н=339,4∙60+1157∙7-108,9∙25-25,1(9∙7+8)=23958,4 кДж/кг;

4. Определим среднюю энтальпию продуктов горения:

∆Н _ср =23958,4/7,01=3417,7кДж/м³

5. Так как величина энтальпии рассчитана в кДж/м^3. первую приближенную температуру выбираем по табл.2 приложения. Ориентируясь на азот, принимаем Т₁=2100⁰С

6. Рассчитаем теплосодержание продуктов горения при 2100⁰С по формуле (2.13):

Q _пр=5118,2∙1,12+4166,1∙0,88+3142,9∙5,01=25144,5 кДж/кг

7. Из сравнения Q_н и Q_пr,так как Q_н Q_пр выбираем вторую приближенную температуру 1900⁰С. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 1900⁰С:

Q ²_пr=5118,2∙1,12+3693,5∙0,88+2818,2∙5,01=22498,8 кДж/кг

8. Так как Q² _пr Q_н<Q¹ _пr определим температуру горения:

Т_r ^*=1900+ =2010⁰С

Пример №3

Рассчитать действительную температуру горения фенола (∆Н_обр=4,2 кДж/моль), если потери тепла излучением составили 25%от Q_н, а коэффициент избытка воздуха при горении-2,2

Решение:

1. Определим состав продуктов горения:

С₆Н₅ОН+7О₂+7∙3,76N₂;

V co₂ =6 моль,

VН ₂О=3 моля,

VN₂=26,32моля,

∆V_в=(7+7∙3,76)(2,2-1)=39,98моля,

V_Пr=75,3моля.

2. Определим низшую теплоту сгорания фенола (формула2.2):

Q_н=7∙396,9+3∙242,2-1∙4,2=3500,7 кДж/моль;

3. Так как по условию задачи 25% тепла теряется, то определим количество тепла , пошедшее на нагрев продуктов горения (теплосодержание продуктов горения при температуре горения)(формула 2.11.):

Q _пr=33500,7(1-0,25)=2625,5 кДж/моль

4. По формуле (2.15)определим действительную температуру горения:

Т_r=273+2625,5/10^-3∙(50,85∙6+39,87∙3+31,81∙26,32+32,26∙39,98) =1302К.