Порядок виконання роботи:

1. Для кожної горючої складової визначити необхідні витрати кисню за рівнянням реакцій горіння.

2. Витрати кисню для усіх горючих складових підсумувати по вертикалі в таблиці 3. При цьому одержуються теоретично необхідні витрати кисню.

3. За теоретичними витратами кисню визначити дійсні витрати О₂, помножуючи теоретичні витрати О₂ на коефіцієнт витрати повітря.

4. За витратами О₂ визначити дійсні витрати повітря, користуючись складанням пропорцій. Припускається, що повітря складається тільки з 21% О₂ і 79% N₂ .

5. Визначити склад, теоретичні та дійсні при заданному коефіцієнті витрати повітря, кількість продуктів згоряння.

6. Розрахувати калориметричну температуру горіння.

Розрахунок ведеться на 100 м³ газу в табличній формі (таблиця 3)

Таблиця 3 – Розрахунок теоретично необхідної та дійсної кількості повітря, кількості та складу продуктів згоряння природного газу.

Приймають участь у горінні					Утворюється продуктів згорання, м3
Паливо, м3	Реакції горіння	Повітря, м3			СО2	Н2О	О2	N2	Всього
		О2	N2	Всього
СН4-81,4 С2Н6-2,44 С3Н8-1,66 С4Н10-0,78 СО2-7,22 N2-4,1 Н2О-2,42	СН4+2О2=СО2+2Н2О С2Н6+3,5О2=2СО2+3Н2О С3Н8+5О2=3СО2+4Н2О С4Н10+6,5О2=4СО2+5н2О в дим в дим в дим	162,8 8,54 8,3 5,07	184,7*3,762		81,4 4,88 4,98 3,12 7,22	162,8 7,32 6,64 3,9 2,42		694,84 4,1
п=1	м3	184,7	694,84	879,54	94,38	183,08	-	698,94	976,46
п=1,1	м3	203,17	764,32	967,49	94,38	183,08	18,47	768,42	1064,35
	%	21	79	100	8,87	17,2	1,74	72,2	100

Пояснення до таблиці 3

В графі 1 указаний склад палива, вміст простих газів в м³ на 100 м³ палива, чисельно вони дорівнюються відсотковому складу.

В графі 2 приведені хімічні реакції горіння (додаток XII (1)).

В графі 3 визначається кисень (О₂). Цифра 162,8 отримана під час множення 81,4 на 2; тобто

,

пояснимо це. Повне згоряння метану СН₄ характеризується реакцією:

,

з якої виходить, що для спалювання 1 кмоля СН₄ потрібно 2 кмоля О₂ , тобто . Аналогічно визначається кисень для спалювання С₂Н₆, С₃Н₈, С₄Н₁₀,. Складаючи всі цифри по вертикалі, отримаємо 184,7.

В графі 4 визначається азот N₂. Повітря складається з 21% О₂ ; 79% N₂. Азота більше, ніж кисня в рази. Тому загальна кількість О₂ при n=1 помножується на 3,762; отримуємо:

В графі 5 визначається сумарна кількість О₂ та N₂, тобто

Отримали теоретично необхідну кількість повітря (п=1).

В графі 6 визначається СО₂. Розберемо хімічну реакцію горіння СН₄:

,

з якої виходить, що при горінні 1 кмоля СН₄ утворюється 1 кмоль СО₂, тобто під час спалювання 81,4 м³ СН₄ утворюється:

СО₂.

Аналогічно визначається СО₂ для інших компонентів. Складаючи ці цифри по вертикалі та враховуючи СО₂, що міститься в паливі (СО₂=7,22 м³), отримуємо 94,38 м³.

В графі 7 визначається Н₂О. При повному згорянні 1 м³ СН₄ утворюється 2 м³ Н₂О, тобто:

Аналогічно визначається Н₂О для інших компонентів. Складаючи ці цифри по вертикалі та враховуючи Н₂О в паливі (Н₂О=2,42 м³), отримуємо 183,08 м³.

В графі 8 визначається кисень О₂. При п=1 кисень в продуктах згоряння відсутній.

В графі 9 визначається азот N₂. Азот отримується складанням теоретично необхідної кількості азота із повітря (694,84 м³) та кількості азота, що міститься в паливі (4,1 м³).

Складаючи всі цифри горизонтальної строки, які відповідають продуктам згоряння, отримуємо 976,46 м³. Отримали теоретичну кількість продуктів згоряння при п=1.

Виконується розрахунок дійсно необхідної кількості повітря і продуктів згоряння при п=1,1.

Розрахунок О₂:

Розрахунок N₂:

Складаючи числові значення О₂ і N₂, отримуємо дійсно необхідну кількість повітря:

Розрахунок СО₂ і Н₂О. Числові значення цих компонентів залишаються такими ж, якими були при п=1, тобто відповідно 94,38 м³; 183,08 м³.

Розрахунок О₂. Кисень визначається відніманням:

Розрахунок N₂. Азот отримується складанням дійсно необхідної кількості азота при п=1,1 (764,32 м³) та кількості азота, що міститься в паливі (4,1 м³):

Складаючи всі цифри горизонтальної строки, отримуємо 1064,35 м³.

Розрахунок відсоткового складу продуктів горіння.

Аналогічно визначається відсотковий склад інших компонентів і отримуємо 17,2%; 1,74%; 72,2%. В сумі 100%.

Розраховується калориметрична температура горіння.

Визначається найнижча теплота згоряння природного газу:

Визначається початкова ентальпія продуктів згоряння:

,

де - дійсна кількість повітря, необхідного для спалювання 1 м³ газу;

- дійсна кількість продуктів згоряння, що утворюються при горінні 1 м³ газу;

- ентальпія повітря при (додаток II (1))

м³/м³

м³/м³

кДж/м³

Розрахунок калориметричної температури горіння палива виконується методом послідовного наближення. Для цього задаємося очікуваною температурою t¹_k=2000⁰C і визначаємо при цій температурі ентальпію продуктів згоряння згідно додатка II (1):

кДж/м³

кДж/м³

кДж/м³

кДж/м³

кДж/м³

Так як , задаємося температурою і при цій температурі визначається ентальпія продуктів згоряння:

кДж/м³

кДж/м³

кДж/м³

кДж/м³

кДж/м³

Так як , калориметрична температура визначається за формулою:

Після проведення розрахунків зробити висновок.