Пример расчета объема и состава продуктов горения по уравнению химической реакции

Условие: Определить объем и состав в объемных % продуктов горения, образовавшихся при сгорании 1 кг бензола С₆Н₆. Начальная температура окружающей среды 20⁰С, давление 770 мм рт.ст., коэффициент избытка воздуха a = 1.4, температура горения 1500°С.

1. Записываем уравнение реакции горения

С₆Н₆ + 7,5(О₂ + 3,76N₂) = 6СО₂ + 3Н₂О + 7,5×3,76N₂

2. По уравнению реакции горения определяем количество каждого из продуктов сгорания:

Поскольку в рассматриваемом случае горение протекает с избытоком воздуха (), необходимо учесть остаточный кислород в продуктах сгорания и азот в избытке воздуха:

Таким образом, практический состав продуктов сгорания следующий:

3. Определяем общее количество продуктов сгорания при сжигании 1 киломоля горючего:

4. Определяем процентный состав продуктов горения:

Производим проверку:

Поскольку известно, что 1 киломоль любого газа или пара при одинаковых условиях занимает одинаковый объем, то найденные концентрации также будут являться и объемными концентрациями продуктов сгорания.

5. Определяем общее количество продуктов сгорания при сжигании 1 кг горючего, для этого составляем пропорцию:

Отсюда:

6. При определения общего объема продуктов сгорания, примем, что нагретые до высокой температуры продукты сгорания отдают свою теплоту в окружающее пространство и строительным конструкциям, поэтому температуру продуктов сгорания принимаем 20°С (см. условие задачи).

Рассчитаем, какой объем занимает 1 кмоль газообразных веществ при заданных температуре и давлении.

м³/кмоль

Объем продуктов сгорания составит:

ОТВЕТ:

При сжигании 1 кг бензола при заданных условиях выделяется 15,6 м³ продуктов сгорания, из них: СО₂ – 11,7%; Н₂О – 5,8%; N₂ – 76,7%; О₂ – 5,8%.