Atunci când se rezolvă multe întrebări practice, este necesar să se cunoască cantitatea de aer consumat pentru arderea unei unități de masă sau volum dintr-o substanță combustibilă, cantitatea de produse de ardere formată și compoziția lor procentuală. Să analizăm metodele de calcul pentru determinarea componentelor individuale ale balanței materiale a proceselor de combustie.
Metoda de calculare a volumului de aer de ardere depinde de compoziția substanței combustibile, de starea ei agregată și de condițiile de ardere. Prin natura lor, substanțele combustibile pot fi compuși chimici individuali și amestecuri de compuși chimici complexi. Pentru compușii chimici individuali sunt acele substanțe care au o structură chimică permanentă și o formulă chimică constantă, de exemplu benzen (C6H6), propanol
(C3 H7 OH), acid acetic (CH3COOH), etc. Amestecuri de compuși chimici complecși -. O substanță care nu are o structură chimică specifică și compoziția unei formule chimice nu poate fi exprimat. Această grupă de substanțe sunt cărbune, petrol, lemn și alte grăsimi. Structura acestor compuși este exprimat în procente a elementelor sau gazelor individuale (C, S, H. și colab., Sau CO, CH4. H2 S și colab.).
Distingeți volumul de aer necesar teoretic pentru combustie (V în teorie) și volumul de aer este de fapt (practic) consumat pentru combustie (V în acțiune). În acest caz:
Factorul a se numește factorul de aer în exces. Coeficientul de aer în exces arată de câte ori volumul de aer livrat pentru combustie este mai mare decât volumul teoretic de aer necesar pentru arderea completă a unei unități a cantității de materie din amestecul stoichiometric.
Diferența dintre cantitatea de aer efectiv și cea necesară teoretic se numește exces de aer ( # 916; VB).
Volumul de produse de combustie produse prin arderea unei unități de combustibil (1 kg, 1 m 3 1 kmol) în cantitate teoretică de aer este egal cu suma volumelor de dioxid de carbon, apă și azot:
Volumul total și real al produselor de ardere se bazează pe excesul de aer:
Pentru facilitarea calculelor, substanțele combustibile sunt împărțite în 4 grupe (tabelul 1): compuși chimici individuali (în stare gazoasă și condensată); substanțe cu compoziție complexă (lemn, turbă, ulei etc.); un amestec de gaze (gaz generator, gaz asociat etc.).
Tabelul 1 Formule de calcul pentru determinarea cantității teoretice de aer necesară pentru arderea substanțelor
Grupa de substanțe combustibile
ng, nO2. nN2 - cantitățile de combustibil, oxigen și azot, obținute din ecuația reacției de combustie, kmol / kmol;
Mg este masa moleculară a unei substanțe combustibile;
Vt este volumul molar al gazului în condiții date, m 3 / kmol;
Pentru combustibili gazoși calcul al produselor de aer și de ardere se efectuează în volum m 3 / m 3. Deoarece 1 kmol oricărui gaz în aceleași condiții ocupă același volum (STP 22 4 m 3), suma calculată în m 3 / m 3. vor fi numeric aceleași ca în kmol / kmol.
Dacă substanța combustibilă este în stare condensată (lichidă sau solidă), atunci, de regulă, calculele volumelor de aer și de produse de combustie se efectuează în m 3 / kg.
Pentru a determina volumul de aer în combustie în alte condiții decât cele normale, utilizați ecuația gazelor ideale:
Unde P0 este presiunea normală, Pa;
T0 este temperatura normală, K;
V0 este volumul de aer în condiții normale (m 3 sau m 3 / kmol);
P1. T1. V1 - respectiv, presiunea, volumul și temperatura aerului, caracterizând condițiile de combustie date.
Uneori, în practică, este necesară rezolvarea problemei inverse - găsirea coeficientului de aer în exces de către procentul cunoscut de oxigen în produsele de ardere:
Pentru substanțele în care volumul de produse de combustie este egal cu cantitatea de aer consumat (de exemplu, arderea de carbon, sulf), această formulă este simplificată:
La calculul volumului de produse de combustie se utilizează formulele din tabelul. 2.
Formule de calcul pentru determinarea volumului teoretic al produselor de ardere
Dacă arderea are loc cu un exces de aer, atunci atunci când se calculează numărul de moli de produse de combustie, un număr excesiv de moli de oxigen și de azot,
Să luăm în considerare exemple de rezolvare a problemelor pentru calcularea volumului de aer, volumul și compoziția produselor de ardere.
EXEMPLU: 4 m 3 de arsuri de propan (C3H8). Se calculează volumul teoretic de aer, volumul și compoziția (în% volumetric) a produselor de ardere. Condițiile sunt normale.
Substanța combustibilă individuală care este în stare gazoasă arde.
1. Se scrie ecuația reacției de combustie a propanului în aer:
2. Să se calculeze volumul teoretic de aer și de produse de combustie conform formulelor (6) și (13) în termeni de 1 m3 de materii combustibile:
3. Având în vedere că nu 1 m 3 de arsuri de gaz, dar 4 m 3 găsim volumele reale de aer și produse de combustie:
4. Calculați compoziția produselor de ardere:
RĂSPUNS: pentru arderea a 4 m 3 de propan sunt necesare 95,2 m 3 de aer, 103,2 m 3 produse de combustie, dintre care 11,2% CO2, 15,5% H2O, 72,9% .
Compusul chimic individual arde într-o stare condensată.
1. Formulam ecuația reacției de ardere a acetonului în aer:
2. Volumul de aer necesar pentru arderea a 1 kg de acetonă se calculează prin formula (7), luând în considerare faptul că masa unui kilometru de acetonă este de 58 kg / kmol:
3. Volumul efectiv de aer care a intrat în ardere de 1 kg de acetonă se calculează ținând seama de factorul de aer în exces:
4. Excesul de aer va fi:
5. Volumul teoretic al produselor de ardere se calculează prin formula (14):
6. Volumul real al produselor de ardere va fi:
7. Volumul de aer necesar teoretic pentru arderea a 100 kg de acetonă va fi de 740 m 3 (7.4 # 61655; 100), cu o producție de 1.550 m 3 de produse de ardere.
Notă. În cazul în care procesul de ardere a fost dat condiții diferite de la normal (T inegal 273 K, P neuniform 101,3 kPa), volumul de produse de ardere și aer se calculează ținând cont de volumul care ocupă un kmoli de gaz la această temperatură:
Unde = 101.3kPa, = 273K, T și P sunt temperatura și presiunea stabilite.
Articole similare
-
Calcularea volumului de excavare excavare excavare - pitchery
-
Metodologia de măsurare a volumului unui produs național, venitul național
Trimiteți-le prietenilor: