1. Расчёт констант равновессия

Приняв за единицу измерения 1 кг и соответственно 1 килограмм-молекулу (моль), получим:
С +
;
12кг С + 32 кг
= 44кг
;



V(
V(C

12кг С + 16 кг
= 28 кг СО





12кг С + 44 кг
= 56 кг СО;




12кг С + 18 кг
= 28 кг СО + 2 кг
;







12кг С + 36 кг
= 44 кг С
+ 4 кг
;




V(


12кг С + 4кг
= 16


V(

Следующие реакции протекают в газовом объёме и являются гомогенными, считаем по объёму.
















При использовании для горения
кислорода воздуха необходимо учесть,
что воздух представляет смесь, состоящую
по объёму приблизительно из 21% кислорода
и 79% азота
,
то есть в воздухе содержится на 1 объём
кислорода 79:21 = 3,76 объёма азота, или на
1 моль
приходится
3,76 моля
.
Азот без изменения попадает в продукты
горения. Поэтому баланс продуктов
горения углерода в воздухе можно условно
написать так:
С +
+ 3,76
=
+ 3,76
;
1 моль С + 1 моль
+ 3,76 моль
= 1 моль
+ 3,76 моль
.


;

1.1 Расчёт констант равновесия по стехеометрическим формулам:


















1.2 Расчёт по методу Владимирова:
В общем случае для химической реакции bB+dD=gG+rR
и
определяются по формулам:
;
;






;


;
;


;
;


;
;


;



;
;



;










;


Составим сравнительную таблицу для констант равновесия, рассчитанных по стехиометрическим формулам и по методу Владимирова:
Таблица 1. Константы равновесия
|
Реакции |
По стехиометрическим формулам |
По методу Владимирова |
|
C+ |
0,73 |
|
|
C+0,5 |
0,05 |
|
|
C
+
|
0,002 |
169 |
|
|
0,48 |
|
|
|
10,3 |
|
|
|
4,8 |
|
|
2CO
+
|
298,8 |
|
|
|
4,85 |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
Константа равновесия показывает
во сколько раз скорость прямой реакции
больше скорости обратной реакции при
данной температуре и концентрациях
веществ, которые вступают в реакцию. Из
анализа данных, можно сделать вывод,
что скорость прямой реакции c
намного
больше скорости обратной. В реакциях
константы равновесия равны единице,
это значит, что скорости прямой и обратной
реакции равны.
2. Определение времени выгорания частицы
2.1 Определение k1


;



2.2 Определение k2

;


2.3 Определение k3
;
;


2.4 Определение

;
;
;

2.5 Определение k4
,
n = 3,5,
где
- постоянная Стефана – Больцмана
;


2.6 Определение времени выгорания частицы по формуле:
,
где
;
;



;

Дальнейший расчёт будем вести
для
, так как вторая частица ушла в механический
унос.
3. Расчёт скорости витания частицы
Определим плотность газового потока:

плотность воздуха при н.у.
;
Находим критерий Кирпичева:

- кинематическая вязкость;
;
Определим критерий Шиллера:





Определение области движения частицы по формуле:


Re = 0,003
–
область Стокса, т.е. чисто вязкого течения

С =

4. Определение области горения частицы
Рассчитываем коэффициент диффузии по зависимостям:

–коэффициент взаимной
диффузии при н.у.,
- показатель степени;
;
;
;
;
Определим коэффициент диффузии в многокомпонентной смеси:

,
,
-молярные доли компонентов
в смеси



Найдем коэффициент массоотдачи по формуле:


Определим диффузионно-химический критерий:

–константа скорости i-ой
реакции,






–является кинематической
областью горения.
Оцениваем влияние реакции
:

–негорящий пограничный слой.
Для скорости выгорания углерода в этих условиях:


=




















