Определить объем и состав продуктов горения x м^3 газовой смеси известного состава. горение протекает с избытком воздуха генераторный газ оксид углерода (ii) со – 30 %, водород н2– 15 %, метан сн4 – 5 %, углекислый газ со2 – 10 %, азот n2 – 40 % объем газовой смеси,м3-16 коэффициент избытка воздуха,a=1.4
2. Определить теоретический объем воздуха, необходимого для горения 1 м3 метана, этана, пропана, бутана и пентана. Построить график зависимости объема воздуха от положения вещества в гомологическом ряду (содержания углерода в молекуле вещества).
3. Определить теоретическую массу воздуха, пошедшего на горение 1 кг метана, метилового спирта, муравьиного альдегида, муравьиной кислоты. Объяснить причину влияния состава вещества на объем воздуха, требуемого для их горения.
4. Определить объем и массу воздуха, пошедшего на горение 1 кг древесины состава: С – 47 %, Н – 8 %, O – 40 %, W – 5 %, если коэффициент избытка воздуха равен 2,8; давление 900 ГПа, температура 285 К.
5. Сколько воздуха, кг, поступило на горение 1 кг углерода, если в продуктах горения содержание кислорода составило 17 %?
6. Сколько воздуха, кг, требуется подать на сжигание 200 м3 генераторного газа состава: СО – 29 %, Н2 – 14 %, СН4 – 3 %, СО2 - 6,5 %, N2 - 45 %, О2 - 2,5 %, если коэффициент избытка воздуха равен 2,5?
7. Определить количество сгоревшего толуола, кг, в помещении объемом 400 м3 если после пожара при отсутствии газообмена установлено, что содержание кислорода снизилось до 17 %.
8. Сколько хлора, м3, поступило на горение 300 м3 водорода, если в продуктах горения избыток окислителя составил 80 м3 ?
9. Определить избыток воздуха в продуктах горения газовой смеси состава: СО – 15 %, С4H10 – 45 % О2 – 30 %, N2 –10 %, если коэффициент избытка воздуха равен 1,9.
10. Сколько окислительной среды, м3, состоящей из 50 % кислорода и 50 % азота, необходимо для горения 8 кг этилацетата, если коэффициент избытка равен 1,2; температура 265 К, давление 850 ГПа.
11. Определить коэффициент избытка окислительной среды, состоящей из 70 % кислорода и 30 % азота, если при горении серы содержание кислорода снизилось до 55 %. Определить количество сгоревшей серы (кг), если объем помещения равен 180 м3.
12. Сколько антрацита (принять, что содержание углерода равно 100 %) сгорело в помещении объемом 150 м3, если прекращение горения наступило при снижении кислорода до 13 %. Газообмен не учитывать.
13. Рассчитать массовый и объемный расход воздуха, необходимый для горения газового фонтана дебитом 30 млн. м3/сут., состоящего из СН4 – 80 %, СО2 – 10 %, H2S – 5 %, O2 – 5 % при температуре воздуха 27 С и давлении 105 кПа.
1. Расчет количества вещества в газовой смеси:
Известны объем газовой смеси (V) и ее состав, выраженный в процентах объема каждого компонента. Для расчета количества вещества используется формула:
n = V * % / 100,
где n - количество вещества (в моль), V - объем газовой смеси (в м^3), % - процент содержания компонента в смеси.
Рассчитаем количество вещества (в моль) каждого компонента:
n_CO2 = 16 * 10% / 100 = 1.6 моль,
n_CO = 16 * 30% / 100 = 4.8 моль,
n_H2 = 2 * 15% / 100 = 0.3 моль,
n_CH4 = 16 * 5% / 100 = 0.8 моль,
n_N2 = 28 * 40% / 100 = 11.2 моль.
2. Запись уравнения реакции горения:
Когда горение происходит с избытком воздуха, горение углерода и водорода протекает с образованием углекислого газа (CO2) и водяного пара (H2O), соответственно. Формула реакции будет следующей:
СО + 0.5O2 -> CO2,
H2 + 0.5O2 -> H2O.
Рассмотрим горение каждого компонента по отдельности.
Горение оксида углерода (II):
CO + 0.5O2 -> CO2.
Коэффициенты перед реагентами и продуктами в уравнении реакции определяются так, чтобы количество атомов каждого элемента выравнялось. В данном случае коэффициент перед CO2 будет равен 1, а перед CO - 2.
Горение водорода:
H2 + 0.5O2 -> H2O.
Коэффициент перед H2 будет равен 2.
Общая реакция горения:
CO + 0.5O2 -> CO2,
H2 + 0.5O2 -> H2O.
3. Расчет количества избытка воздуха:
Коэффициент избытка воздуха (a) определяется как отношение количества воздуха, необходимого для полного сгорания, к количеству воздуха, содержащегося в газовой смеси. Для расчета количества воздуха, содержащегося в газовой смеси, используется формула:
n_воздуха = 11.2 / a,
где n_воздуха - количество воздуха (в моль).
Рассчитаем количество воздуха (в моль):
n_воздуха = 11.2 / 1.4 = 8 моль.
4. Расчет количества кислорода, необходимого для полного сгорания:
Количество кислорода, необходимого для полного сгорания каждого компонента, определяется по уравнениям реакции горения. В данном случае количество кислорода, необходимого для полного сгорания оксида углерода (II), водорода и метана будет равно 0.5 моль для каждого.
Рассчитаем количество кислорода, необходимого для полного сгорания:
n_O2 = 0.5 * (n_CO + n_H2 + n_CH4) = 0.5 * (4.8 + 0.3 + 0.8) = 3.45 моль.
5. Расчет количества кислорода, присутствующего в газовой смеси:
Количество кислорода в газовой смеси определяется как разность между количеством кислорода, присутствующего в воздухе, и количеством кислорода, участвующего в реакции горения. Количество кислорода в воздухе равно количеству воздуха (8 моль) умноженному на 0.21, так как кислород составляет около 21% объема воздуха.
Рассчитаем количество кислорода, присутствующего в газовой смеси:
n_O2_газ = 8 * 0.21 - n_O2 = 1.68 - 3.45 = -1.77 моль.
6. Расчет объема продуктов горения:
Объем продуктов горения определяется в соответствии с объемным законом Гей-Люссака. В данном случае объем продуктов горения будет равен сумме объемов углекислого газа и водяного пара, так как они образуются в результате горения.
Рассчитаем объем продуктов горения:
V_prod = n_CO2 * V_константа + n_H2O * V_константа,
где V_константа - объемная молярная константа (приблизительно равна 22.4 л/моль).
Подставляя значения:
V_prod = 1.6 * 22.4 + 0.3 * 22.4 = 35.84 + 6.72 = 42.56 л.
Таким образом, объем продуктов горения газовой смеси известного состава составляет 42.56 литров. При этом состав продуктов горения будет содержать оксид углерода (II) в количестве 1.6 моль и водяной пар в количестве 0.3 моль.