double arrow

РАСЧЁТ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРЕНИЯ МЕТОДОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ПРИБЛИЖЕНИЙ


 

Для более точных расчѐтов используют метод последовательных приближений по известной зависимости теплосодержания(энтальпии)продуктов горения от температуры.

 

Если теплосодержание продуктов горения при Т=273 К принять равным нулю, то полное теплосодержание продуктов горения при ТГ будет равно количеству теплоты, выделившейся в результате химической реакции.

 

С учѐтом теплопотерь:

Qн(1η)Н ПГi VПГi, (38)

где Н ПГi - теплосодержание (энтальпия) i-го продукта горения.

 

Задача состоит в том, чтобы найти температуру, при которой будет справедливо это равенство.

 


ПРИМЕР: Найти адиабатную температуру горения этилового спирта в воздухе, если теплота его образования равна - 278,2 кДж/моль.

 

Решение.

 

Адиабатную температуру горения вещества находят при условии отсутствия теплопотерь ( = 0), для стехиометрической смеси горючего с воздухом, т. е. при = 1.

1. Для определения состава и объѐма продуктов горения запишем уравнение химической реакции горения этилового спирта:

 

С2Н6О + 3(О2 + 3,76 N2) = 2 CО2 + 3 Н2О + 3 3,76 N2.

2. Объѐм продуктов горения составляет: VCO2 2 моль/моль ; VН2O3моль/моль; VN 23 3,76 11,28 моль/моль ; объѐм продуктов

горения VПГ 16,28 моль/моль .

 

3. Рассчитаем низшую теплоту сгорания этилового спирта по следствию из закона Гесса:

Qн ( Н СО2 nCO2 Н Н2О nН2О Н С2Н6О nC2Н6О)

(2 ( 396,9) 3 ( 242,2) ( 278,2)) 1242,2 (кДж/моль)

 

4. Так как теплопотери отсутствуют, то всѐ выделившееся тепло идѐт на нагрев продуктов горения. Среднее теплосодержание 1 моля продуктов горения будет составлять:

Н ср Qн 1242,2 76,3 (кДж/моль).  
VПГi   16,28  
       

5. Воспользовавшись зависимостью теплосодержания газов от температуры (приложения 10 и 11), можно установить, какой температуре соответствует такое теплосодержание. Лучше всего это сделать, ориентируясь на азот, так как его больше всего в продуктах горения. Из приложения 10 видно, что при

 

температуре 2200 С теплосодержание азота 74,1 кДж/моль. Уточним, сколько потребовалось бы тепла, чтобы нагреть продукты горения до такой температуры. При t1 = 2200 С

Qн1 Н СО2 VСО2 Н Н2О VН2О Н N2 VN2 120,8 2 98,8 3 74,1 11,28 1373,5

 

(кДж/моль).

 

Но это больше, чем выделилось тепла в результате реакции горения Qн1 Qн,поэтому можно сказать,что температура горения меньше,чем

 

2200 С. Определим, сколько потребуется тепла для нагревания продуктов горения до 2100 С.

Qн 2 114,7 2 93,4 3 70,4 13,16 1303,7 (кДж/моль) .
  Но и Qн2 Qн,значит tГ 2100 С  
  При температуре 2000 С    
Qн3 180,6 2 88,1 3 66,8 11,28 1217 (кДж/моль) .
         


Qн3 уже меньше, чем Qн,из этого можно сделать вывод,что температура  
горения этанола имеет значение между 2000 и 2100 С.    
    Уточним искомую температуру линейной интерполяцией между двумя  
этими ближайшими значениями:            
tГ t3   t2 t3 (Qн Q3) 2000   (1242 1217) 2029 ºС или  
  Q2 Q3 1303,7  
               

2302 (К).

Ответ:адиабатическая температура горения этанола составила2302К.

 


Сейчас читают про: