Главная » Химия |
Задание № 1 Определить удельные теоретические количества и объем воздуха, необходимого для полного сгорания паров бензола. Условия, в которых находится воздух, характеризуются температурой Тв и давлением Рв , а пары бензола - температурой Тг и давлением Рг . Результаты расчетов выразить в следующих единицах: ; ; ; ; Исходные данные (N - номер группы, n - номер по списку студентов: Тв=300+(-1)N*2*N-(-1)n*0.2*n= 277,6 K Рв=[90−(−1)N⋅0,5⋅N+(−1)n ⋅0,1⋅n]⋅103 =95900 Па ; Тг=300−(−1)N⋅2⋅N−(−1)n⋅0,2⋅n= 321,6 К ; Рr=[90+(−1)N⋅N+(−1)n⋅0,2⋅n ]⋅103=79400 Па . ( N =11, n=2 ) . Запишем стехиометрическое уравнение реакции горения бензола в воздухе: С6Н6+7,5О2+7,5⋅3,76N2=6CO2+3H2O+7,5⋅3,76N2+Qp (1), где Qр - теплота химической реакции. Из данного уравнения можно определить стехиометрические коэффициенты бензола и молекулярного кислорода: Vг =1, V0 = 7,5 . Удельное теоретическое количество воздуха - число киломолей воздуха, которые необходимы для полного сгорания одного киломоля бензола, рассчитывается по формуле: (2) где 4,76 - количество воздуха, в котором содержится единица количества кислорода, = - отношение стехиометрических коэффициентов молекулярного кислорода ( Vо ) и бензола ( Vг ) Подставляя в (г) значения Vо и Vг ,получаем: =35,7 (3) . Объем воздуха, необходимого для полного сгорания одного киломоля бензола, определяется так: , (4) где - объем одного киломоля воздуха при температуре Тв и давлением Рв . Значение рассчитывается по формуле =22,4 (5) где 22,4 - мольный объем газа при нормальных условиях, Ро = 101325 Па - нормальное давление, То = 273 К - нормальная температура. Подставляя Тв , То , Рв , Ро в (5), получаем =22,4 (6) Удельный теоретический объем воздуха рассчитывается по формуле (4): 4. Объем воздуха, необходимого полного сгорания единицы объема газообразного горючего, определяется так: (7) где - объем одного киломоля горючего - паров бензола при температуре Тг и давления Рг . Учитывая, что =22,4 (8) и подставляя (8) и (5) в (7), получаем следующее выражение для удельного теоретического объема воздуха: = (9) Вычисляем значение данного параметра процесса горения: =35.7 Объем воздуха, необходимого для полного сгорания одного килограмма бензола, определяется так: , (10) где - мольная масса горючего - масса одного киломоля бензола, выраженная в килограммах. Мольная масса бензола численно равна его молекулярному весу находится по формуле: =Ас⋅nc+Aн⋅nн , ΣiAi⋅ni (11) где Ас и Ан - атомные веса углерода и водорода, nc и nн - числа атомов углерода в молекуле бензола. Подставляя значения Ас = 12, nc = 6, Ан = 1, nн = 6, получаем: =12⋅6+1⋅6=78 Удельный теоретический объем воздуха находим, подставляя значения n в и в формулу (10): =35,7 Результат расчетов: =35,7 =28.4 = 11.02 Задание № 2 Определить удельные теоретические количество, объем и состав продуктов горения бензола, если известны коэффициент избытка воздуха в , температура Тп и давление Рп продуктов сгорания, температура Тг и давление Рг паров бензола. Результаты расчетов выразить в мольных долях (в процентах) и в следующих единицах: ; ; ; Исходные данные: в=1,5+(−1)N⋅0,1⋅N−(−1)n⋅0,01⋅n = 0,2 ; Рп=[90+(−1)N⋅2⋅N+(−1)n⋅0,2⋅n ]⋅103 = 68400 Па ; Тп=1600−(−1)N⋅20⋅N−(−1)n⋅2⋅n = 1816 К ; Тг=273−(−1)N⋅2⋅N+(−1)n⋅0,2⋅n = 295,4 К ; Рг=[90−(−1)N⋅2⋅N−(−1)n⋅0,2⋅n]⋅103 = 111600 Па ; решение (N=11, n=2). . Запишем стехиометрическое уравнение реакции горения бензола в воздухе: С6Н6+7,5О2+7,5⋅3,76N2=6CO2+3H2O+7,5⋅3,76N2+Qp , (1) где Qp - теплота химической реакции. Из данного уравнения определяем следующие стехиометрические коэффициенты:CO2=6 , VH2O=3 , VC6H6=1 , VO2=7,5 , VN2=7,5⋅3,76 . Определяем расчетное количество продуктов сгорания одного киломоля горючего: , (2) Подставляя в (2) значения стехиометрических коэффициентов продуктов сгорания и горючего, получаем: , (3) . Удельное теоретическое количество воздуха - число киломолей воздуха, необходимого для полного сгорания одного киломоля горючего, определим с помощью формулы: (4) Где 4,76 - количество воздуха, в котором содержится единица количества кислорода, - отношение стехиометрических коэффициентов молекулярного кислорода и бензола. Подставляя в (4) значения VO2=7,5 и VC6H6=1 , получаем: , (5) . Избыточное количество воздуха, которое приходится на 1 Кмоль горючего, определяется выражением: бензол пар сгорание воздух , (6) Подставляя в данное выражение значения =37,7(0,2-1)=30,16(7) . Общее количество продуктов сгорания единицы количества вещества горючего определяется суммой: , (8) После подстановки значений и получаем: 6. Мольные доли продуктов сгорания, выраженные в процентах, определяются так: ХСО2= ХН2О= ХN2 = (9) ХО2 = % В формулах (9) для мольных долей азота и кислорода в продуктах сгорания 0,79 и 0,21 - мольные доли данных веществ в воздухе, избыток которого приводит к увеличению доли азота и появлению кислорода в продуктах сгорания. . Для определения удельных объемов и продуктов сгорания необходимо рассчитать их мольный объем - объем одного киломоля газа при условиях, в которых находятся продукты: где 22,4 - объем одного киломоля газа при нормальных условиях, Т0=273К - нормальная температура, Ро=101325Па - нормальное давление. Подставляя в (10) значения , ,Ро ,То , получаем: . (11) Объем продуктов, которые образуются при сгорании одного килограмма горючего, без учета избытка воздуха, рассчитывается так: , (11) где - мольная масса горючего - масса одного киломоля бензола, выраженная в килограммах. Мольная масса бензола находится по формуле: , (12) где Ас и Ан - атомные веса углерода (12) и водорода (1), nc и nн - числа атомов углерода (6) и водорода (6) в малекулах бензола ( С6Н6 ). Подставляя значения , и в (12) получаем . (13) Избыточный объем воздуха, приходящийся на 1 килограмм горючего, определяется так: , (14) где - объем одного киломоля избыточного воздуха, который находится в составе продуктов сгорания. Так как температура и давление избыточного воздуха соответствуют температуре и давлению продуктов сгорания, то = =220,7 . Подставляя данное значение, а также в в (14), получим: . (15) Общий удельный объем продуктов сгорания с учетом избытка воздуха определяется суммой . (16) Для расчета удельного объема продуктов полного сгорания горючего будем считать, что пары бензола имеют температуру Тг при давлении: , (17) где - объем одного киломоля паров бензола при температуре Тг и давлении Рг . Мольный объем горючего рассчитывается по формуле: , (18) Подставляя полученное значение , а такие значения и в (17), получаем: =37,2 , (19) Избыточный объем воздуха, приходящийся на один кубический метр паров бензола, определяется так: , (20) где = . Подстановка в (20) значений =30,16 , = и дает следующий результат: =30,16 Общий удельный объем продуктов сгорания с учетом избытка воздуха определяется суммой Результат расчетов: VПВ ХСО2= % ; ХН2О=4,4 % ; ХN2= %; ХО2=11,7% Скачать архив (74.3 Kb) Схожие материалы: |
Всего комментариев: 0 | |