Горючее – сложное вещество с известным элементным составом

В этом случае теоретический выход продуктов горения определяется как сумма продуктов горения каждого элемента, входящего в состав вещества.

Рассчитаем, какой теоретический объем продуктов горения образуется при сгорании 1 кг каждого элемента при нормальных условиях.

Для углерода:

1 кг х₁ м³ х₂ м³

С + (О₂ + 3,76N₂) = СО₂ + 3,76N₂

12 кг 22,4 м³ 3,76×22,4 м³

V(СО₂) = х₁ = = 1,87 м³

V(N₂) = х₂ = = 7,0 м³

Для водорода:

1 кг х₁ м³ х₂ м³

Н + 0,25(О₂ + 3,76N₂) = 0,5Н₂О + 0,25×3,76N₂

1 кг 0,5×22,4 м³ 0,25×3,76×22,4 м³

V(Н₂О) = х₁ = = 11,2 м³

V(N₂) = х₂ = = 21,0 м³

Для серы:

1 кг х₁ м³ х₂ м³

S + (О₂ + 3,76N₂) = SО₂ + 3,76N₂

32 кг 22,4 м³ 3,76×22,4 м³

V(SО₂) = х₁ = = 0,7 м³

V(N₂) = х₂ = = 2,63 м³

Для фосфора:

1 кг х₁ м³ х₂ м³

Р + 1,25(О₂ + 3,76N₂) = 0,5Р₂О₅ + 1,25×3,76N₂

31 кг 0,5×22,4 м³ 1,25×3,76×22,4 м³

V(Р₂О₅) = х₁ = = 0,36 м³

V(N₂) = х₂ = = 3,4 м³

В состав горючего вещества может входить азот, влага, которые удаляются вместе с продуктами горения.

Объем 1 кг азота при нормальных условиях составит:

V(N₂) = = 0,8 м³

При нормальных условиях 1 кг паров воды займет объем:

V(Н₂О) = = 1,24 м³

Если в состав горючего вещества входит кислород, то при горении он будет расходоваться на окисление горючих компонентов (углерода, водорода, серы, фосфора) и, поэтому из воздуха на горение будет израсходовано кислорода меньше на количество, которое содержалось в горючем веществе. Следовательно, в продуктах горения и азота будет меньше на количество, которое приходилось бы на кислород, если бы он находился не в горючем веществе, а в воздухе.

На 1 кг кислорода в воздухе будет приходиться объем азота, равный

V(N₂) = = 2,63 м³

Полученные значения выходов продуктов горения элементов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.Теоретический объем продуктов горения элементов сложных веществ при нормальных условиях

Используя данные таблицы 3.1., можно вычислить объем продуктов горения любого вещества с известным элементным составом.

Пусть w (С), w (Н), w (S), w (О),w (N) – – массовые доли элементов в веществе, %; w (W) – содержание влаги в веществе, %.

Тогда общие формулы для расчета каждого компонента продуктов горения при сгорании заданной массы (m) вещества будут иметь следующий вид:

V(СО₂) = m× , м³ (2.9)

V(H₂O) = m× , м³ (2.10)

V(SО₂) = m× , м³ (2.11)

V(N₂) = m× , м³ (2.12)

1. По формулам (2.9) – (2.12) определяем объем каждого компонента продуктов горения 5 кг каменного угля.

V(СО₂) = 5 × = 7 м³

V(H₂O) = 5 × = 2,31 м³

V(SО₂) =5 × = 0,085 м³

V(N₂) = 5 × = 33,14 м³

V_ПГ = 7 + 2,31 + 0,085 + 33,14 = 42,5 м³

2. Горение протекает с коэффициентом избытка воздуха 1,3, следовательно, в состав продуктов горения будет входить избыточный воздух.

По формуле (2.8) определяем теоретический объем воздуха, необходимый для горения данной массы образца угля:

V_в^теор = 5 × = 38,6 м³

Избыток воздуха определим по формуле (2.4):

DV_в= V_в^теор(a -1) = 38,6×(1,3 – 1) = 11,6 м³

С учетом избытка воздуха практический объем продуктов горения составит:

V_ПГ^* = V_ПГ + DV_в = 42,5 + 11,6 = 54,1 м³

3. Определим процентный состав продуктов горения:

j^об (СО₂) = = = 12,9 %

j^об (Н₂О) = = = 4,3 %

j^об (SО₂) = = = 0,2 %

j^об (N₂) = = = 61,2 %

j^об (DV_в) = = = 21,4 %

Поиск по сайту: