Пример расчета по элементному составу

Условие: Представить бутанол С₄Н₉ОН как вещество сложного элементного состава. Определить объем и состав в объемных % продуктов горения, образовавшихся при сгорании 1 кг этого вещества. Начальная температура окружающей среды 30⁰С, давление 95 кПа, коэффициент избытка воздуха a = 1,4.

Решение:

1. Вычислим массовые доли элементов в веществе:

Молярная масса бутанола составляет

М(С₄Н₁₀О) = 12×4 + 10 + 16 = 74 кг/кмоль

w (С) = = 64,9 %;

w (Н) = = 13,5 %;

w (О) = = 21,6 %.

2. Условия отличаются от нормальных, следовательно, необходимо определить, какой объем будет занимать 1 кмоль любого газообразного вещества при данных условиях (расчет V_М).

Для заданных в задаче условий:

V_М = = 26,5 м³/кмоль.

3. Вычислим число киломолей каждого компонента продуктов горения.

= 0,053 кмоль

= 0,0675 кмоль

= 0,305 кмоль

В состав продуктов горения входит избыточный воздух

= 0,0119× × (1,4 – 1) = 0,154 кмоль

n(ПГ) = 0,053 + 0,0675 + 0,305 + 0,154 = 0,580 кмоль

4. Суммарный объем продуктов горения составит:

V(ПГ) = n(ПГ)× V_М = 0,580 × 26,5 = 15,4 м³

5. Процентный состав продуктов горения

j (СО₂) = = 9,2 %;

j (Н₂О) = = 11,6 %;

j (N₂) = = 52,6 %;

j (D возд) = = 26,6 %

Ответ: объем продуктов горения бутанола при заданных условиях составляет 15,4 м³/кг; объемные доли продуктов горения составляют:

j (СО₂) = 9,2 %; j (Н₂О) = 11,6 %; j (N₂) = 52,6 %; j (D возд) = 26,6 %.