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%