133Equation Chapter 3 Section 33. Тепловой баланс процессов горения 1 Расчёт теплоты сгорания



Скачать 278,88 Kb.
страница1/4
Дата25.11.2017
Размер278,88 Kb.
  1   2   3   4

133Equation Chapter 3 Section 33. Тепловой баланс процессов горения

3.1 Расчёт теплоты сгорания


При тепловых расчётах определят, как правило, низшую теплоту сгорания вещества. Низшая теплота рассчитывается как количество тепла, выделяющегося при сгорании единицы количества вещества или единицы массы при газообразном состоянии воды как продукта реакции. В первом случае речь идёт о мольной теплоте сгорания, во втором – об удельной теплоте сгорания. Связь мольной и удельной теплоты сгорания даётся формулой

, 232\* MERGEFORMAT (.)

где - низшая удельная теплота сгорания, - низшая мольная теплота сгорания, Mг –молярная масса горючего.

Формулы, для расчёта низшей теплоты сгорания приводятся в таблице 3-1.



Табл. 3-1 Расчётные формулы для определения низшей теплоты сгорания.

Вещество

Формула

Размерность

Индивидуальное вещество

333\* MERGEFORMAT (.)

кДж//моль

Сложное вещество

434\* MERGEFORMAT (.)

кДж/кг

Формула 33 представляет следствие из закона Гесса. Согласно этому следствию тепловой эффект реакции будет равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и теплот образования исходных веществ. Здесь и стандартные теплоты образования i- того продукта реакции и j – того исходного вещества, которые приводятся в справочной литературе, ni , nj- количества молей (стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции) продуктов и исходных веществ соответственно. Напомним из курса химии, что теплота образования простых веществ (т.е. состоящих из атомов одного вида кислорода, азота и др.) равна нулю. С учётом вышесказанного, и того, что уравнение реакции записывается так, чтобы коэффициент при горючем был равен единице, формула 33 принимает вид

. 535\* MERGEFORMAT (.)

Формула 34 носит название формулы Д. И. Менделеева. Она применяется для расчёта теплот сгорания сложных веществ, если известен их состав в массовых процентах. Здесь C,H,S,N,O – содержание соответствующего элемента в массовых процентах, W - влажность горючего.

Теплоту сгорания газовоздушных смесей определяют по формуле

, 636\* MERGEFORMAT (.)

где Qн – низшая теплота сгорания газообразного горючего, φ – содержание горючего в смеси (в объёмных %). В случае нескольких горючих газов производится суммирование по всем горючим

. 737\* MERGEFORMAT (.)

Пример 1. Рассчитать мольную и удельную теплоту сгорания уксусной кислоты.

Горючее – индивидуальное вещество. Для расчёта мольной теплоты сгорания воспользуемся следствием из закона Гесса 35. Запишем уравнение реакции



CH3CO2H + 2(O2 +3,76N2) = 2CO2 + 2H2O + 2·3,76N2.

Кислород и азот – простые вещества и их стандартные теплоты образования равны нулю. теплоты образования остальных участников реакции возьмём из справочных данных: ΔfH0(CH3CO2H) = -485,6 кДж/моль, ΔfH0(CO2) = -396,9 кДж/моль, ΔfH0(H2O) = -242,2 кДж/моль. Теплота сгорания уксусной кислоты будет равна кДж/моль = 7,926·105 кДж/кмоль. Молярная масса уксусной кислоты – 64 кг/кмоль. По формуле 32 удельная теплота сгорания будет кДж/кг.

Пример 2. Рассчитать низшую теплоту сгорания органического вещества состава С – 62%, H – 8%, O – 28%, S – 2%.

Горючее – сложное вещество, для расчёта теплоты сгорания воспользуемся формулой Менделеева 34. кДж/кг.



Пример 3. Рассчитать теплоту сгорания газовой смеси состава (в об. %) CH4 – 40%, C4H10 – 20%,O2 – 15%, H2S – 15%, NH3 – 10%, CO2 – 10%.

Определим низшую теплоту сгорания каждого горючего газа в смеси CH4, C4H10, H2S и NH3 используя следствие из закона Гесса 35. Теплоты образования горючих продуктов реакции возьмём из справочных таблиц. Поскольку теплота образования азота равна нулю (простое вещество) то для простоты не будем включать азот воздуха в уравнение реакции.


Табл. 3-2. Теплоты сгорания компонентов газовой смеси.

Уравнение реакции

Теплота сгорания, кДж/моль

CH4 +2O2 = CO2 + 2H2O



C4H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O



H2S +1,5O2 = H2O + SO2



NH3 +0,75O2 = 0,5N2 + 1,5H2O



По формуле 37 определим теплоту сгорания газовой смеси.

кДж/моль = 1,2785·106 кДж/кмоль. Для пересчёта теплоты сгорания на 1 м3 следует разделить мольную теплоту сгорания на объём, занимаемый одним киломолем газа при нормальных условиях(22,413 м3). кДж/м3.

Пример 4: Рассчитать теплоту сгорания 1 м3 стехиометрической смеси гексана с воздухом.

Стехиометрический состав смеси находится из уравнения реакции



C6H14 + 9,5(O2 + 3,76N2) = 6CO2 + 7H2O + 9,5·3,76N2.

Весь объём участников реакции, т.е. сумму стехиометрических коэффициентов, примем за 100%. А количество горючего (1 моль) будет соответствовать стехиометрической концентрации . теплоту сгорания 1 м3 чистого гексана определим по формулам 35 и 36. кДж/кмоль, кДж/м3. Теплоту сгорания 1 м3 гексана с воздухом определяем по формуле 36. кДж/м3.

Каталог: sites -> default -> files
files -> Водных объектов в зоне влияния свалок
files -> Информация о подготовке ко Дню правовой помощи
files -> Нормы морфологии и синтаксиси трудные случаи морфологии
files -> Большой зал Детской филармонии Общее количество мест – 500 (+ 4 для людей с офв) На сцене рояль –
files -> Печатная Сб Научно-методическая конференция «Вопросы совершенствования предметных методик в условиях информатизации образования» Славянск на Кубани 2011 0,3


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал