Расчет параметров продуктов горения бензола в воздухе

ПРЦВШ (Ф) ФГБОУ ВПО

Кафедра «Пожарная безопасность»


Контрольная работа

по дисциплине «Теория горения и взрывов»


Задание № 1


Определить удельные теоретические количества и объем воздуха, необходимого для полного сгорания паров бензола. Условия, в которых находится воздух, характеризуются температурой Тв и давлением Рв , а пары бензола - температурой Тг и давлением Рг . Результаты расчетов выразить в следующих единицах: ; ;;;

Исходные данные (N - номер группы, n - номер по списку студентов:

Тв=300+(-1)N*2*N-(-1)n*0.2*n= 277,6 K

Рв=[90?(?1)N?0,5?N+(?1)n ?0,1?n]?103 =95900 Па ;

Тг=300?(?1)N?2?N?(?1)n?0,2?n= 321,6 К ;

Рr=[90+(?1)N?N+(?1)n?0,2?n ]?103=79400 Па .

( N =11, n=2 )

. Запишем стехиометрическое уравнение реакции горения бензола в воздухе:


С6Н6+7,5О2+7,5?3,76N2=6CO2+3H2O+7,5?3,76N2+Qp (1),


где Qр - теплота химической реакции. Из данного уравнения можно определить стехиометрические коэффициенты бензола и молекулярного кислорода: Vг =1, V0 = 7,5

. Удельное теоретическое количество воздуха - число киломолей воздуха, которые необходимы для полного сгорания одного киломоля бензола, рассчитывается по формуле:


(2)


где 4,76 - количество воздуха, в котором содержится единица количества кислорода, = - отношение стехиометрических коэффициентов молекулярного кислорода ( Vо ) и бензола ( Vг )

Подставляя в (г) значения Vо и Vг ,получаем:


=35,7 (3)


. Объем воздуха, необходимого для полного сгорания одного киломоля бензола, определяется так:


, (4)


где - объем одного киломоля воздуха при температуре Тв и давлением Рв . Значение рассчитывается по формуле


=22,4 (5)


где 22,4 - мольный объем газа при нормальных условиях, Ро = 101325 Па - нормальное давление, То = 273 К - нормальная температура.

Подставляя Тв , То , Рв , Ро в (5), получаем


=22,4 (6)


Удельный теоретический объем воздуха рассчитывается по формуле (4):

4. Объем воздуха, необходимого полного сгорания единицы объема газообразного горючего, определяется так:


(7)


где - объем одного киломоля горючего - паров бензола при температуре Тг и давления Рг . Учитывая, что


=22,4 (8)


и подставляя (8) и (5) в (7), получаем следующее выражение для удельного теоретического объема воздуха:


= (9)


Вычисляем значение данного параметра процесса горения:

=35.7

Объем воздуха, необходимого для полного сгорания одного килограмма бензола, определяется так:


, (10)


где - мольная масса горючего - масса одного киломоля бензола, выраженная в килограммах. Мольная масса бензола численно равна его молекулярному весу находится по формуле:


=Ас?nc+Aн?nн , ?iAi?ni (11)


где Ас и Ан - атомные веса углерода и водорода, nc и nн - числа атомов углерода в молекуле бензола. Подставляя значения Ас = 12, nc = 6, Ан = 1, nн = 6, получаем:

=12?6+1?6=78

Удельный теоретический объем воздуха находим, подставляя значения n в и в формулу (10):

=35,7

Результат расчетов:

=35,7

=28.4

= 11.02


Задание № 2


Определить удельные теоретические количество, объем и состав продуктов горения бензола, если известны коэффициент избытка воздуха в , температура Тп и давление Рп продуктов сгорания, температура Тг и давление Рг паров бензола. Результаты расчетов выразить в мольных долях (в процентах) и в следующих единицах: ; ;;

Исходные данные:

в=1,5+(?1)N?0,1?N?(?1)n?0,01?n = 0,2 ;

Рп=[90+(?1)N?2?N+(?1)n?0,2?n ]?103 = 68400 Па ;

Тп=1600?(?1)N?20?N?(?1)n?2?n = 1816 К ;

Тг=273?(?1)N?2?N+(?1)n?0,2?n = 295,4 К ;

Рг=[90?(?1)N?2?N?(?1)n?0,2?n]?103 = 111600 Па ;

решение (N=11, n=2).

. Запишем стехиометрическое уравнение реакции горения бензола в воздухе:


С6Н6+7,5О2+7,5?3,76N2=6CO2+3H2O+7,5?3,76N2+Qp , (1)


где Qp - теплота химической реакции. Из данного уравнения определяем следующие стехиометрические коэффициенты:CO2=6 , VH2O=3 , VC6H6=1 , VO2=7,5 , VN2=7,5?3,76

. Определяем расчетное количество продуктов сгорания одного киломоля горючего:


, (2)


Подставляя в (2) значения стехиометрических коэффициентов продуктов сгорания и горючего, получаем:


, (3)


. Удельное теоретическое количество воздуха - число киломолей воздуха, необходимого для полного сгорания одного киломоля горючего, определим с помощью формулы:


(4)


Где 4,76 - количество воздуха, в котором содержится единица количества кислорода,

- отношение стехиометрических коэффициентов молекулярного кислорода и бензола.

Подставляя в (4) значения VO2=7,5 и VC6H6=1 , получаем:


, (5)


. Избыточное количество воздуха, которое приходится на 1 Кмоль горючего, определяется выражением:

бензол пар сгорание воздух

, (6)


Подставляя в данное выражение значения


=37,7(0,2-1)=30,16(7)


. Общее количество продуктов сгорания единицы количества вещества горючего определяется суммой:


, (8)


После подстановки значений и получаем:

6. Мольные доли продуктов сгорания, выраженные в процентах, определяются так:


ХСО2=

ХН2О=

ХN2 = (9)

ХО2 = %


В формулах (9) для мольных долей азота и кислорода в продуктах сгорания 0,79 и 0,21 - мольные доли данных веществ в воздухе, избыток которого приводит к увеличению доли азота и появлению кислорода в продуктах сгорания.

. Для определения удельных объемов и продуктов сгорания необходимо рассчитать их мольный объем - объем одного киломоля газа при условиях, в которых находятся продукты:



где 22,4 - объем одного киломоля газа при нормальных условиях, Т0=273К - нормальная температура, Ро=101325Па - нормальное давление.

Подставляя в (10) значения ,,Ро ,То , получаем:


. (11)


Объем продуктов, которые образуются при сгорании одного килограмма горючего, без учета избытка воздуха, рассчитывается так:


, (11)


где - мольная масса горючего - масса одного киломоля бензола, выраженная в килограммах. Мольная масса бензола находится по формуле:


, (12)


где Ас и Ан - атомные веса углерода (12) и водорода (1), nc и nн - числа атомов углерода (6) и водорода (6) в малекулах бензола ( С6Н6 ).

Подставляя значения , и в (12) получаем


. (13)


Избыточный объем воздуха, приходящийся на 1 килограмм горючего, определяется так:


, (14)


где - объем одного киломоля избыточного воздуха, который находится в составе продуктов сгорания. Так как температура и давление избыточного воздуха соответствуют температуре и давлению продуктов сгорания, то = =220,7 .

Подставляя данное значение, а такжев в (14), получим:


. (15)


Общий удельный объем продуктов сгорания с учетом избытка воздуха определяется суммой


. (16)


Для расчета удельного объема продуктов полного сгорания горючего будем считать, что пары бензола имеют температуру Тг при давлении:


, (17)


где - объем одного киломоля паров бензола при температуре Тг и давлении Рг . Мольный объем горючего рассчитывается по формуле:


, (18)


Подставляя полученное значение , а такие значения и в (17), получаем:


=37,2 , (19)


Избыточный объем воздуха, приходящийся на один кубический метр паров бензола, определяется так:


, (20)


где = .

Подстановка в (20) значений =30,16 , =и

дает следующий результат:

=30,16

Общий удельный объем продуктов сгорания с учетом избытка воздуха определяется суммой



Результат расчетов:

VПВ

;

ХСО2= % ; ХН2О=4,4 % ; ХN2=%; ХО2=11,7%


Теги: Расчет параметров продуктов горения бензола в воздухе  Контрольная работа  Химия
Просмотров: 2755
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Расчет параметров продуктов горения бензола в воздухе
Назад