Примеры. П р и м е р 1. Определить адиабатическую температуру горения этилового спирта в воздухе

П р и м е р 1. Определить адиабатическую температуру горения этилового спирта в воздухе.

Р е ш е н и е. Расчет проводим по схеме, приведенной в табл. 1.7.

1. Так как горючее - индивидуальное вещество, для определения объема и состава продуктов горения запишем уравнение химической реакции горения

C₂H₅OH + 3O₂ + 3×3,76N₂ = 2CO₂ + 3H₂O + 3×3,76N₂.

Следовательно, продукты горения состоят из: = 2 моля,

=3 моля, = 11,28 моля, = 16,28 моля.

2. Низшую теплоту сгорания определим по формуле (1.30). Из табл.3 приложения находим теплоту образования горючего - 278,2 кДж/моль

Q _Н = 2×396,9 + 3×242,2 - 278,2 = 1242,2 кДж/моль.

3. Средняя энтальпия продуктов горения

кДж/моль.

4. Так как H _ср выражена в кДж/моль, по табл. 1 а приложения выбираем, ориентируясь на азот, первую приближенную температуру горения Т ₁ = 2100 ^oС.

5. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 2100 ^оС по формуле (1.41)

= 114,7×2 + 93,4×3 + 70,4×11,28 = 1303,7 кДж/моль.

6. Сравниваем и , так как , выбираем температуру горения равной 2000 ^оС.

7. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 2000 ^оС:

= 108,6×2 + 88,1,6×3 + 66,8×11,28 = 1235 кДж/моль.

8. Так как , определим температуру горения по формуле (1.42)

^оС.

П р и м е р 2. Определить адиабатическую температуру горения органической массы, состоящей из С – 60 %, Н – 7 %, О – 25 %, W – 8 %.

Р е ш е н и е. 1. Так как горючее представляет собой сложное вещество, состав продуктов горения рассчитываем по формулам (1.19 - 1.21)

м³/кг; м³/кг;

м³/кг.

Общий объем продуктов горения равен м³/кг.

2. Определим низшую теплоту cгорания вещества по формуле

Д.И. Менделеева (1.31)

Q _Н= 339,4×60 + 1157×7 - 108,9×25 - 25,1(9×7 + 8)= 23958,4 кДж/кг.

3. Определим среднюю энтальпию продуктов горения

кДж/м³.

4. Так как величина энтальпии рассчитана в кДж/м³, первую приближенную температуру выбираем по табл. 1 б приложения. Ориентируясь на азот, принимаем Т ₁ = 2100 ^оС.

5. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 2100 ^оС по формуле (1.41)

= 5118,2×1,12 + 4166,1×0,88 + 3142,9×5,01 = 25144,5 кДж/кг

6. Из сравнения Q _Н и выбираем вторую приближенную температуру, равную 1900 ^оС.

7. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 1900⁰С

= 4579,7×1,12 + 3693,5×0,88 + 2818,2×5,1 = 22498,8 кДж/кг.

8. Так как , определим температуру горения

2010 ^оС.

П р и м е р 3. Рассчитать действительную температуру горения фенола (D H _обр = 4,2 кДж/моль), если потери тепла излучением составили 25 % от Q_н, а коэффициент избытка воздуха при горении 2,2.

Р е ш е н и е. 1. Определим состав продуктов горения:

C₆H₅OH + 7O₂ + 7×3,76N₂ = 6CO₂ + 3H₂O + 7×3,76N₂,

моль; моля; моля,

моля, моля.

2. Определим низшую теплоту сгорания фенола (формула 1.30):

Q _Н = 7×396,9 + 3×242,2 - 1×4,2 = 3500,7 кДж/моль,

так как по условию задачи 25 % тепла теряется, определим количество тепла, пошедшее на нагрев продуктов горения (теплосодержание продуктов горения при температуре горения) (формула 1.39)

Q _ПГ = 3500,7(1 - 0,25) = 2625,5 кДж/моль.

По формуле (1.43) определим действительную температуру горения

К.

П р и м е р 4. Рассчитать температуру взрыва метановоздушной смеси стехиометрического состава.

Р е ш е н и е. Расчет проводим по схеме, представленной в табл. 1.7.

1. Объем и состав продуктов горения

СН₄ + 2О₂ + 2×3,76N₂ = СО₂ + 2Н₂О + 2×3,76N₂.

Продукты горения: = 1 кмоль/кмоль, = 2 моль/моль, = 2×3,76 = 7,5 кмоль/кмоль.

2. Низшая теплота сгорания:

Q _Н= 1×396,6 + 2×242,2 – 75 = 806 кДж/моль.

3. Средняя внутренняя энергия продуктов горения

кДж/моль.

4. По табл. 2 приложения принимаем первую приближенную температуру взрыва (по азоту) Т ₁ = 2700 ^оС.

5. Рассчитываем внутреннюю энергию продуктов горения при Т₁:

U ₁ = å V _{пг i}×U_i = 1×128,9 + 2×102,4 + 7,5×70,2 = 860,2 кДж/моль.

6. Сравнение значение Q _Н и U ₁ показывает, что Т ₁ завышена.

7. Выбираем Т ₂ = 2500 ^оС.

U ₂ = 1×118,3 + 2×94,3 + 7,5×64,3 = 789,2 кДж/моль.

8. Так как U ₁ > Q _Н > U ₂

Т _взр= 2500 + (2700 – 2500)» 2524 ^оС.