Методичка по ТГВ
.pdf567689
1.Определить объем воздуха, необходимый для полного сгорания 100 м3 доменного газа, состава: диоксида углерода – 9,0 %, оксида углерода (II) – 31,0 %, метана – 0,3 %, водорода – 2,0 %, азота – 57,7 %. Условия нормальные, α = 1,1.
2.Рассчитать объем воздуха, необходимый для полного сгорания 20 м3 природного газа, состава: метан – 86 %, водород – 4 %, этан – 2 %, пропан – 4 % . бутан – 4 %. Условия нормальные, α = 1,0.
1.4.:-&;,' %AB,@- / )*%+,$'$%.% &%&'-1- )*%D"4'%1 .%*,$/0
Расчет продуктов горения ведется аналогично расчету объема воздуха. Предполагается, что вещество сгорает полностью до конечных продуктов. При этом в состав продуктов горения включают азот воздуха, израсходованного на горение, и избыток воздуха при α > 1.
Как и в случае расчета объема воздуха, необходимого для горения, свои особенности имеет расчет продуктов горения для индивидуальных веществ, смеси газов и веществ с известным элементным составом
1.4.1. F%*>;,, 1,#,&'1% – /$D/1/D"-2($%, E/@/;,&4%, &%,D/$,$/,
В случае индивидуального химического соединения объем и состав продуктов горения рассчитывается по уравнению реакции горения.
Пример 1.4.1. Расчет объема и процентного состава продуктов горения индивидуального вещества
Определить объем и процентный состав продуктов горения, образовавшихся при сгорании 4 кг уксусного альдегида СН3 СОН при температуре 15 °С, давлении 740 мм рт. ст. и α = 1,5.
Решение:
1. Записываем уравнение реакции горения:
4 кг |
х м3 |
х м3 |
х м3 |
х м3 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
СН3СОН + 2,5(О2 + 3,76N2) |
= 2СО2 + |
2Н2О + |
2,5 · 3,76N2 |
|
М = 44 кг |
2,5 · 4,76 Vm = |
2 · Vm = |
2 · Vm = |
2,5 · 3,76 · Vm = |
|
= 2,5 · 4,76 ·24,27 м3 = 2 · 24,27 м3 |
= 2 · 24,27 м3 |
= 2,5 · 3,76 · 24,27 м3 |
|
21
2. Рассчитаем, какой объем занимает 1 кмоль газообразных веществ при заданных температуре и давлении:
V |
|
# |
760 !22,4 |
! |
273 $15 |
# 24,27 м3/кмоль. |
m |
|
|
||||
|
273 |
740 |
|
|||
|
|
|
||||
3. Теоретический объем продуктов горения (VПГ) определяем по уравнению реакции:
V |
|
= |
4 !(2 $ 2 |
$ 2,5 !3,76) !24,27 |
# 29,57 м3. |
ПГ |
|
44 |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
4. Горение протекает с коэффициентом избытка воздуха, следовательно, в состав продуктов горения войдет избыточный воздух ∆Vв.
Для расчета избытка воздуха по уравнению реакции найдем теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания:
V теор = х |
|
= |
4 !2,5 !4,76 !24,27 |
= 26,26 м3. |
1 |
|
|||
|
||||
в |
|
44 |
|
|
|
|
|
|
Избыток воздуха равен:
∆Vв= Vвтеор(α −1) = 26,26(1,5 – 1) = 13,13 м3.
С учетом избытка воздуха практический объем продуктов горения составит:
V * |
= V |
ПГ |
+ ∆V |
= 29,57 + 13,13 = 42,7 м3. |
ПГ |
|
в |
|
5.Рассчитаем объем отдельных компонентов продуктов горения
иих процентный состав.
Вэтом случае по уравнению реакции определяем объем СО2, Н2О
иN2:
V(СО |
|
) = х |
|
= |
4 !2 !24,27 |
= 4,41 м3, |
|||||
|
2 |
|
|||||||||
|
|
||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
44 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V(Н |
О) = х |
|
= |
4 !2 !24,27 |
= 4,41 м3, |
||||||
3 |
|
||||||||||
|
|||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 !2,5 !3,76 !24,27 |
= 20,74 м3, |
|||||
V(N |
) = х |
4 |
= |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
44 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆Vв= 13,13 м3 (рассчитано в п. 4).
22
Объемная концентрация каждого компонента смеси рассчитывается следующим образом:
φоб (СО ) = |
|
|
V (CO2 ) !100 |
|
= |
|
|
4,41 !100 |
= 10,33 %, |
|||||||||
|
* |
|
|
|
|
|
42,7 |
|
||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
VПГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
φоб (Н О) = |
|
|
V (H2O) !100 |
|
= |
|
4,41 !100 |
= 10,33 %, |
||||||||||
|
* |
|
|
|
|
|
42,7 |
|
||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
VПГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φоб (N |
) = |
V (N2 ) !100 |
= |
20,74 !100 |
= 48,57 %, |
|||||||||||||
|
|
|
VПГ* |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42,7 |
|
|
||
φоб (∆V |
) = |
|
V (/Vв ) !100 |
= |
13,13 !100 |
= 30,75 %. |
||||||||||||
|
|
|
VПГ* |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42,7 |
|
|
|||
Более половины объема всех продуктов горения – это азот воздуха, израсходованного на горение. Если же горение протекает с коэффициентом избытка воздуха α > 1, то избыточный воздух также составляет значительную часть продуктов горения.
567689
1.Определить объем и процентный состав продуктов горения
55 кг этилацетата С2Н5СООСН3 при температуре 40 °С, давление 105 кПа, α = 1,7.
2.Сгорело 10 м3 пропана С3Н8. Определить объем и процентный состав образовавшихся продуктов горения. Температура 19 °С, давление 1,2 ат, α = 1,7.
3.Сколько кг глицерина С3Н8О3 сгорело в воздухе, если образовалось 70 м3 продуктов горения? Условия нормальные, α = 1.
1.4.2. F%*>;,, 1,#,&'1% – &@,&( .-C%1 / )-*%1
При расчете продуктов горения газовой смеси необходимо знать, какой объем продуктов горения выделяется при сгорании 1 м3 каждого горючего газа смеси. Далее, зная процентное содержание (в объемных %) каждого горючего газа, можно вычислить суммарный объем образовавшихся продуктов горения. Если горение протекает с избытком воздуха, то в состав продуктов горения необходимо включить и избыточный воздух.
23
Пример 1.4.2. Расчет объема и процентного состава продуктов горения газовой смеси
Определить объем и состав продуктов горения 25 м3 природного газа следующего состава (в % объемных): метан СН4 – 70 %, этан С2Н6 – 4 %, пропан С3Н8 – 4 %, углекислый газ СО2 – 22 %. Горение протекает при α = 1,4.
Решение:
Для газообразных веществ отношение числа моль равно отношению объемов, следовательно, стехиометрические коэффициенты для каждого вещества в реакции горения – это и есть объем в м3 каждого компонента продуктов горения, выделившийся при сгорании 1 м3 горючего газа.
1. Составляем уравнение реакции горения для всех горючих газов смеси:
СН4 + 2(О2 + 3,76N2) = СО2 + 2Н2О +2·3,76N2 β (СН4) = 2 По уравнению реакции можно определить, что при сгорании 1 м3
метана СН |
образуется 1 м3 |
СО |
, 2 м3 Н |
О и 2·3,76 м3 |
N |
. |
|
|
|
|||||
4 |
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
С2Н6 + 3,5(О2 + 3,76N2) =2СО2 + 3Н2О +3,5·3,76N2 |
β (С2Н6) = 3,5 |
|||||||||||||
При сгорании 1 м3 этана С |
Н |
6 |
образуется 2 м3 |
СО |
, 3 м3 |
Н |
О |
|||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
и 3,5·3,76 м3 N |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С3Н8 +,5(О2 + 3,76N2) = 3СО2 + 4Н2О +5·3,76N2 |
|
β (С3Н8) =5 |
||||||||||||
При сгорании 1 м3 этана С |
Н |
8 |
образуется 3 м3 |
СО |
, 4 м3 |
Н |
О |
|||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
и 5·3,76 м3 N |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Определим теоретический объем продуктов горения. Суммарный объем углекислого газа, образовавшегося при сго-
рании 1 м3 газовой смеси определяется с учетом процентного состава каждого горючего компонента газовой смеси, и также включается объем углекислого газа, входящий в состав исходной газовой смеси:
V(СО2) = 1 ! |
.(CH4 )об |
$ |
2 ! |
.(C2H6 )об |
$ 3 |
.(C3H8 )об |
$ |
.(CO2 ) |
|||||||||||
|
100 |
|
|
100 |
|
|
|
100 |
100 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
V(СО |
) = 1 ! |
70 |
|
$ 2 ! |
4 |
$ 3 ! |
4 |
|
$ |
22 |
= 1,12 м3. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
2 |
100 |
|
|
100 |
|
100 |
|
100 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
24
При сгорании 25 м3 газовой смеси объем образовавшегося углекислого газа составит:
V(СО2) = 1,12 · 25 = 28 м3.
Аналогично рассчитываем объем паров воды, образовавшийся в результате сгорания 1 м3 смеси газов:
V(Н |
О) = 2 ! |
70 |
$ 3 ! |
4 |
$ 4 ! |
4 |
= 1,68 м3. |
|
|
|
|
|
|||||
2 |
100 |
|
100 |
100 |
|
|||
|
|
|
||||||
При сгорании 25 м3 газовой смеси объем паров воды будет:
V(Н2О) = 1,68 · 25 = 42 м3
Объем азота в продуктах горения составит для 1 м3 природного газа:
V(N ) = 2 !3,76 ! |
70 |
$ 3,5 !3,76 ! |
4 |
$ 5 !3,76 ! |
4 |
= 6,55 м3, |
||
|
|
|
|
|||||
2 |
100 |
|
100 |
100 |
|
|||
|
|
|
||||||
а для 25 м3:
V(N2) = 6,55 · 25 = 163,8 м3.
Теоретический объем продуктов горения 25 м3 газовой смеси составит:
VПГ = V(СО2) + V(Н2О) + V(N2) = (28 + 42 + 163,8) = 233,8 м3.
3. Горение протекает с коэффициентом избытка воздуха α = 1,4, следовательно, в состав продуктов горения войдет и избыток воздуха. Определяем теоретический объем воздуха, необходимый для горения данной газовой смеси:
V теор = |
2 !70 |
$ 3,5 !4 |
$ 5 !4 |
!25 = 207,14 м3. |
|
|
|
||
в |
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Избыток воздуха равен: ∆Vв =Vвтеор(α −1) =207,14·(1,4–1) = 82,86 м3. С учетом избытка воздуха практический объем продуктов горе-
ния составит:
V * |
= V |
ПГ |
+ ∆V |
= 233,8 + 82,86 = 316,66 м3. |
ПГ |
|
в |
|
1. Определим процентный состав продуктов горения:
φоб (СО |
V (CO2 ) !100 |
|
28 !100 |
|
|
) = |
|
= |
|
= 8,84 %, |
|
VПГ* |
|
||||
2 |
|
|
316,66 |
|
|
25
φоб (Н |
|
|
|
V (H2O) !100 |
|
|
|
42 !100 |
|
|
|||||
О) = |
|
|
|
= |
|
|
|
= 13,26 %, |
|||||||
V * |
|
316,66 |
|||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
ПГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φоб (N |
|
V (N2 ) !100 |
|
163,8 !100 |
|
|
|
||||||||
|
) = |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 51,73 %, |
||
|
|
V * |
316,66 |
|
|||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
ПГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V (/Vв ) !100 |
|
82,86 !100 |
|
||||||||||
φоб (∆V ) = |
|
= |
|
|
|
|
|
= 26,17 %. |
|||||||
|
|
316,66 |
|
|
|||||||||||
в |
|
|
|
V * |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
ПГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
567689
1.Определить объем и процентный состав продуктов горения, образовавшихся при полном сгорании 500 м3 светильного газа состава 30 % метана, 3 % диоксида углерода, 50 % водорода, 10 % оксида углерода (II), 7 % азота. Условия стандартные, α = 1,3.
2.Сгорает 110 м3 природного газа, состоящего из 80 % метана, 2 % этана, 5 % пропана и 13 % диоксида углерода. Определить объем
ипроцентный состав выделившихся продуктов горения. Условия нормальные, α = 1,8.
1.4.3.F%*>;,, 1,#,&'1% – &2%G$%, 1,#,&'1% & /C1,&'$H@
<2,@,$'$H@ &%&'-1%@
В этом случае теоретический выход продуктов горения определяется как сумма продуктов горения каждого элемента, входящего в состав вещества.
Рассчитаем, какой теоретический объем продуктов горения образуется при сгорании 1 кг каждого элемента при нормальных усло-
виях. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для углерода: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 кг |
|
|
|
|
|
х |
м3 |
х |
м3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
С + (О2 + 3,76N2) = СО2 + |
3,76N2 |
|||||||||
12 кг |
|
|
|
|
|
22,4 м3 |
3,76·22,4 м3 |
|||
V(СО |
) = х |
= |
1 !22,4 |
|
= 1,87 м3 |
|
||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
2 |
1 |
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
V(N |
) = х |
= |
1 !3,76 !22,4 |
= 7,0 м3. |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||
2 |
2 |
|
12 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
26
Для водорода: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
1 |
м3 |
|
|
|
|
|
х |
2 |
м3 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Н + 0,25(О2 + 3,76N2) = 0,5Н2О |
+ |
|
0,25·3,76N2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
1 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5·22,4 м3 |
|
|
0,25·3,76·22,4 м3 |
|
|
||||||||||||||
|
|
1 !0,5 !22,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 !0,25 !3,76 !22,4 |
|
||||||||||||||||
V(Н О)= х = |
|
|
|
|
|
|
=11,2 м3,V(N )= х = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=21,0м3. |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
2 |
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для серы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
1 |
м3 |
|
|
х |
2 |
м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
S |
+ (О2 + 3,76N2) = |
|
SО2 |
|
|
+ 3,76N2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
32 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22,4 м3 |
3,76·22,4 м3 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
V(SО2) = х1 |
= |
1 !22,4 |
|
= 0,7 м3, |
|
|
V(N2) = х2 = |
1 !3,76 !22,4 |
|
= 2,63 м3. |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
32 |
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для фосфора: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
1 |
м3 |
|
|
|
|
х |
2 |
|
м3 |
|
|
||||||
Р |
+ 1,25(О2 + 3,76N2) = 0,5Р2О5 |
|
+ 1,25·3,76N2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
31 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5·22,4 м3 |
|
1,25·3,76·22,4 м3 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
V(Р |
О |
) = х |
|
= |
1 !0,5 !22,4 |
= 0,36 м3 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 !1,25 !3,76 !22,4 |
|
= 3,4 м3. |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
V(N |
) = х |
2 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В состав горючего вещества может входить азот, влага, которые удаляются вместе с продуктами горения.
Объем 1 кг азота при нормальных условиях составит:
V(N |
) = |
m(N2 ) !Vm |
# |
1 !22,4 |
= 0,8 м3. |
|
|
||||
2 |
|
M (N2 ) |
28 |
|
|
|
|
|
|||
При нормальных условиях 1 кг паров воды займет объем:
V(Н |
О) = |
m(H2O) !Vm |
# |
1 !22,4 |
= 1,24 м3. |
|
|
||||
2 |
|
M (H2O) |
18 |
|
|
|
|
|
|||
Если в состав горючего вещества входит кислород, то при горении он будет расходоваться на окисление горючих компонентов (углерода, водорода, серы, фосфора) и поэтому из воздуха на горение будет израсходовано кислорода меньше на количество, которое содержалось в горючем веществе. Следовательно, в продуктах горения и азота
27
будет меньше на количество, которое приходилось бы на кислород, если бы он находился не в горючем веществе, а в воздухе.
На 1 кг кислорода в воздухе будет приходиться объем азота, равный
V(N ) = |
3,76 !22,4 |
= 2,63 м3. |
|
||
|
||
2 |
32 |
|
|
|
Полученные значения выходов продуктов горения элементов приведены в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Теоретический объем продуктов горения элементов сложных веществ при нормальных условиях
|
|
Объем продуктов горения (м3) |
|
||
Элемент |
|
на 1 кг вещества |
|
||
|
СО2 |
Н2О |
SO2 |
Р2О5 |
N2 |
Углерод |
1,87 |
|
|
|
7,0 |
|
|
|
|
|
|
Водород |
|
11,2 |
|
|
21,0 |
|
|
|
|
|
|
Сера |
|
|
0,7 |
|
2,63 |
|
|
|
|
|
|
Фосфор |
|
|
|
0,36 |
3,4 |
|
|
|
|
|
|
Азот в горючем |
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
Азот за счет кислорода в горючем |
|
|
|
|
− 2,63 |
|
|
|
|
|
|
Влага в горючем |
|
1,24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Используя данные табл.1.2, можно вычислить объем продуктов горения любого вещества с известным элементным составом.
Пусть ω (С), ω (Н), ω (S), ω (О),ω (N) – массовые доли элементов в веществе, %; ω (W) – содержание влаги в веществе, %.
Тогда общие формулы для расчета каждого компонента продуктов горения при сгорании заданной массы (m) вещества будут иметь следующий вид:
V(СО |
) = m |
1,86 !%(C) |
, м3, |
|
|
(1.9) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
|
100 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
011,2 !%(H) |
$ |
1,24 |
!%(W ) 1 |
|
|
||||||
V(H2O) = m 2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
, м3, |
(1.10) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
4 |
|
100 |
|
100 |
5 |
|
|
||||
V(SО |
) = m |
0,7 !%(S) |
, м3, |
(1.11) |
|
||||
2 |
100 |
|
|
|
|
|
|
||
28
0 |
7 !%(C) |
|
|
21 !%(H) |
|
|
2,63 !%(S) |
|
|
||
V (N2 ) # m 2 |
|
|
$ |
|
|
$ |
|
|
$ |
(1.12) |
|
100 |
|
100 |
100 |
||||||||
4 |
|
|
|
|
|
||||||
$ |
0,8 !%(N) |
( |
2,63 !%(O) |
31M3 . |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
100 |
|
|
|
100 |
|
5 |
|
|
|
Пример 1.4.3. Расчет объема и процентного состава продуктов горения вещества сложного элементного состава
Определить объем и процентный состав продуктов горения 5 кг каменного угля следующего состава (в %): С – 75,8 %, Н – 3,8 %, О – 2,8 %, S – 2,5 %, N – 1,1 %, W – 3,0 %, зола – 11,0 %. Горение протекает при α = 1,3, условия нормальные.
Решение:
1. По формулам (1.9) – (1.12) определяем объем каждого компонента продуктов горения 5 кг каменного угля.
|
|
|
|
V(СО |
) = 5 |
|
1,86 !75,8 |
= 7 м3, |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
011,2 !3,8 |
|
$ |
1,24 !3,0 |
1 |
|
|
|
|||||||||||||
|
V(H2O) = 5 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
= 2,31 м3, |
|
||||||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
100 |
|
||||||||||||||
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
V(SО |
) = 5 |
0,7 !2,5 |
= 0,085 м3, |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
0 |
7 !75,8 |
$ |
21 !3,8 |
$ |
2,63 !2,5 |
$ |
0,8 !1,1 |
( |
2,63 !2,8 |
1 |
|||||||||||||
V(N2) = 5 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 = 33,14 м3, |
|||||
100 |
100 |
|
|
100 |
|
|
|
100 |
|
100 |
|||||||||||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|||||||||||
VПГ = 7 + 2,31 + 0,085 + 33,14 = 42,5 м3.
2. Горение протекает с коэффициентом избытка воздуха 1,3, следовательно, в состав продуктов горения будет входить избыточный воздух.
По формуле (1.7) определяем теоретический объем воздуха, необходимый для горения данной массы образца угля:
теор |
& 75,8 |
|
|
2,5 |
|
2,8 |
' |
|
||
Vв |
# 5 !0,267) |
|
$ 3,8 |
$ |
|
( |
|
* |
# 38,6 м3. |
|
3 |
8 |
8 |
||||||||
|
+ |
|
|
|
, |
|
||||
Избыток воздуха определим по формуле (1.5):
29
∆Vв= Vвтеор(α −1) = 38,6(1,3 – 1) = 11,6 м3.
С учетом избытка воздуха практический объем продуктов горения составит:
VПГ6 = VПГ + ∆Vв = 42,5 + 11,6 = 54,1 м3. Определим процентный состав продуктов горения:
φоб (СО |
|
) = |
|
V (CO2 ) !100 |
= |
|
7,0 !100 |
= 12,9 %, |
||||||||||||||
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
VПГ |
|
|
|
|
|
54,1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
φоб (Н |
О) = |
|
V (H2O) !100 |
|
= |
2,31 !100 |
= 4,3 %, |
|||||||||||||||
|
|
VПГ* |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
54,1 |
|
|
|
|
|||||
φоб (SО |
|
) = |
|
V (SO2 ) !100 |
= |
0,085 !100 |
= 0,2 %, |
|||||||||||||||
|
|
|
|
V |
* |
|
|
|
54,1 |
|
|
|
||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ПГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
φоб (N |
|
|
|
V (N2 ) !100 |
|
33,14 !100 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
) = |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 61,2 %, |
||||||
|
|
|
|
V * |
|
|
|
|
|
|
54,1 |
|
||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ПГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
φоб (∆V |
) = |
|
V (/Vв ) !100 |
|
= |
11,6 !100 |
|
= 21,4 %. |
||||||||||||||
|
|
|
V |
* |
|
|
|
|
54,1 |
|
|
|||||||||||
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
567689
1.Сгорает 25 кг пенорезины, состоящей из 68 % углерода, 9 % водорода, 11 % серы, 5 % азота и 7 % кислорода при нормальных условиях. Определить объем и процентный состав выделившихся продуктов горения.
2.Определить объем и процентный состав продуктов горения, образовавшихся при полном сгорании 15 кг древесины при температуре 30 °С, давлении 750 мм рт. ст., α = 1,8. Состав древесины: 46 % углерод, 40 % кислород, 6 % водород, 2 % азот, 6 % влага.
1.5.5-4%$ F,&&-. :-&;,' ',)2%'H .%*,$/0. :-&;,' "D,2($%3 ',)2%'H .%*,$/0
Тепловой эффект реакции горения называется теплотой горения. Теплота горения показывает, какое количество тепла выделяется при сгорании одного моля горючего вещества при постоянном объ-
30