Lista 2 - Stechiometria procesów spalania
Transkrypt
Lista 2 - Stechiometria procesów spalania
Lista 2 Zad. 1 Oblicz minimalne zapotrzebowanie powietrza do spalenia a) propanu, b) etanolu i c) benzenu. Wyznacz ogólny wzór dla węglowodorów (CmHn). Odp. namin = 23,82 kmol pow/kmol paliwa; b) na min = 14,29 kmol pow/kmol paliwa c) na min = 35,71 kmol pow/kmol paliwa; d) na min = (m+n/4)/0,21 kmol pow/kmol paliwa Zad. 2 Wyznacz zapotrzebowanie powietrza do spalenia propanu z nadmiarem powietrza n = 15%. Strumień objętościowy spalanego propanu wynosi Vprop = 10 m3/h. Odp. Lairrz = 273,7 m3air/h Zad. 3 Obliczyć teoretyczne zapotrzebowanie powietrza potrzebnego do spalenia 1 m3 gazu o składzie: H2 – 48%; CH4 – 16%; C2H2 – 2%; CO – 15%; CO2 – 6%; O2 – 2% i N2 – 11%. Odp. Lairt = 3,26 m3O2/m3gazu Zad. 4 Oblicz strumień objętościowy powietrza o temperaturze 20°C i ciśnieniu 0,1 MPa dopływającego do kotła, w którym spala się całkowicie i zupełnie węgiel kamienny o składzie c = 0,60, s = 0,005, h = 0,04, o = 0,12, n = 0,01, w = 0,065, a = 0,20 przy λ = 1,5. Strumień spalanego paliwa wynosi 5 Mg/h. Odp. Lairrz = 13,9 m3/s. Zad. 5 Gaz o składzie CH4 = 0,5; N2 = 0,1; C2H6 = 0,1; O2 = 0,3 spalono przy λ = 1,1. Zakładając spalanie całkowite i zupełne oblicz skład spalin suchych. Odp. [CO2] = 13,3%, [O2] = 2,0%, [N2] = 84,7 %, Xzs = 0,248 kmol H2O/kmol spalin suchych Zad. 6 Obliczyć współczynnik nadmiaru powietrza, jeżeli analiza spalin otrzymanych ze spalenia zupełnego czystego wodoru wykazała zawartość w spalinach tlenu równą 4,2%. Odp. λ=1,3 Zad. 7 Oblicz rzeczywiste zapotrzebowanie powietrza do zupełnego spalenia 1 kg ON o składzie masowym C = 86,3%, H = 13,4%, S = 0,3%. Wyznacz skład spalin suchych. λ = 1,4. Odp. Lairrz = 15,75 m3/kg , (CO2) = 0,1074; (SO2) = 0,0001; (O2) = 0,0630; (N2) = 0,8294 Zad. 8 4 kg koksu o składzie elementarnym c = 0,76, s = 0,01, h = 0,01, o = 0,02, n = 0,01, w = 0,03, p = 0,16 spalono zupełnie i całkowicie przy stosunku nadmiaru powietrza λ = 1,6. Oblicz skład spalin suchych i wilgotnych oraz liczbę kilomoli spalin suchych i wilgotnych. Odp. [CO2] = 0,127; [SO2] = 0,001; [O2] = 0,079; [N2] = 0,793; Xzs = 0,013 kmol H2O/kmol ss (CO2) = 0,126; (SO2) = 0,001; (O2) = 0,078; (N2) = 0,782; (H2O) = 0,013 nss = 1,99 kmol ss; ns = 2,02 kmol sp Przykładowe obliczenia Zad. 1 Oblicz teoretyczne (ze stechiometrii) zapotrzebowanie tlenu i powietrza do zupełnego i całkowitego spalenia benzenu (C6H6). Zad. 9 Węgiel kamienny o składzie c = 0,66; h = 0,05; s = 0,01; n = 0,02, o = 0,08; p = 0,08; w = 0,10 spalono całkowicie i zupełnie przy λ = 1,5. Oblicz jednostkowe zużycie powietrza oraz skład spalin suchych i wilgotnych. Ze stechiometrii widać, że : Podwójny apostrof „’’” dotyczy spalin, pojedynczy „’” paliwa. Tym samym sposobem wyznaczamy liczbę moli pozostałych produktów. W celu wyznaczenia zapotrzebowania tlenu/powietrza możemy zacząć od wyliczenie moli tlenu niezbędnych do utlenienie C, S i H2 (ze stechiometrii) oraz tlen zawarty w paliwie. Aby wyliczyć rzeczywiste zapotrzebowanie powietrza należy uwzględnić stosunki objętościowe tlenu i powietrza oraz nadmiar powietrza (λ). W spalinach trzeba również uwzględnić tlen i azot: ( ) Całkowita liczba moli spali suchych wynosi: [ ] [ ] [ ] [ ] Ilość moli pary wodnej przypadającej na spaliny suchy (Xzs) wynosi : Całkowita liczba spalin wilgotnych wynosi: [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] Odp. Lairrz = 0,467 kmol pow/kg paliwa; [CO2] = 12,01%; [O2] = 7,15%; [N2] = 80,77%; [SO2] = 0,07% Xzs = 0,067 kmol/kmolss; (CO2) = 11,26%; (O2) = 6,70%, (N2) = 75,69%; (H2O) = 6,28%; (SO2) = 0,07%