Рассчитать тепловой эффект сгорания вещества.
1.Исходное вещество жидкое. Используя энтальпии образования. Продукты сгорания газообразные (низшая ТС), вода конденсированная (высшая ТС). По низшей ТС результат представить в Дж/моль, Дж/кг, Дж/л. Вычислить низшую ТС в пересчете в Дж/кг О2.
2.По формуле Менделеева Д.И. Результат сравнить со способом 1.
3.Исходным веществом являются пары топлива при температуре кипения.
Продукты реакции газообразные при температуре кипения.
Рассчитать адиабатическую температуру горения горючего в воздухе. Коэффициент избытка окислителя
1.Исходное вещество жидкое при стандартной температуре. Используя первый закон термодинамики и равенство энтальпий.
2.По приближенной формуле. Сравнить с результатом, полученным в п. 1.
3.Исходным веществом являются пары топлива и воздух при температуре кипения.
Решение
Выбрано жидкое органическое вещество - нитрометан.
Нитромета́н — органическое химическое соединение с формулой CH3NO2.
Температура кипения при нормальном давлении 100,8-101,2 ºС.
1. Рассчитать тепловой эффект сгорания вещества.
1.1 Исходное вещество жидкое. Используя энтальпии образования. Продукты сгорания газообразные (низшая ТС), вода конденсированная (высшая ТС). По низшей ТС результат представить в Дж/моль, Дж/кг, Дж/л. Вычислить низшую ТС в пересчете в Дж/кг О2.
Уравнение реакции, без учета азота воздуха:
4CH3NO2 + 3O2 → 4CO2 + 6H2O + 2N2
Преобразовываем формулу горения, чтобы учесть воздух. Принимаем, что горение начинается при стандартных параметрах, тогда начальные энтальпии кислорода и азота равны нулю. Мольные доли кислорода и азота в воздухе принимаем 0,21 и 0,79.
4CH3NO2 + 3/0,21(0,21O2+0,79N2) → 4CO2 + 6H2O + (2+3*0,79/0,21)N2
Тепловой эффект, продукты сгорания газообразные:
ΔH0rН = ((4*(-393,5)+6*(-241,82г)+13,3*0)-(4*(-113,1)+3*0+11,3*0))*1000/4=
= -643130 Дж/моль
Тепловой эффект, вода конденсированная (жидкость):
ΔH0rВ = ((4*(-393,5)+6*(-285,83ж)+13,3*0)-(4*(-113,1)+3*0+11,3*0))/4*1000/4=
= -709145 Дж/моль
Q' = Qн/М = 643130/(61,042/1000) = 10535861Дж/кг
где молярная масса нитрометана М=61,042 г/моль.
Q" = Qн*ρ = 10535861*(1,138/1000*1000) = 11989810 Дж/л
где плотность нитрометана ρ=1,138 г/см3 (20 ºС).
QO2 = Qн*mO2 = 643130*2,54 = 15435120 Дж/кг О2.
где доля нитрометана относительно кислорода равна:
mO2 = 4Мнм/3МO2 = 4* 61,042/(2*16*3) = 2,54 г/г
1.2 По формуле Менделеева Д.И
. Результат сравнить со способом 1.
Вычисляем содержание в рабочей массе топлива углерода, водорода, кислорода, в % по массе. Принимаем, что серы и влаги нет.
Ср = (1*12/61,042)*100 = 19,7%
Hр = (1*3/61,042)*100 = 4,9%
Oр = (2*16*2/61,042)*100 = 52,4%
Qpн = 339*19,7+1025*4,9-108,5*52,4 = 6015,4 кДж/кг -> 6015400 Дж/кг
Сравнение со способом 1, оценка разности относительно средней величины:
Δ = ((10535861-6015400)/2)/((10535861+6015400)/2) = 0,273> 27,3%
1.3 Исходным веществом являются пары топлива при температуре кипения. Продукты реакции газообразные при температуре кипения.
Пересчет энтальпий на температуру кипения делаем по справочным данным по приближенной формуле:
Принимаем температуру кипения топлива (t), как среднюю величину по справочным данным:
t = (100,8+101,2)/2 = 101 ºС
Т = 101+273 = 374 К
ΔH0НМ = -74,73*1000+57,32*(374-298) = -86,02 кДж/моль
ΔH0CO2 = 393,51*1000+37,11*(374-298) = -400,82 кДж/моль
ΔH0Н2O = 241,81*1000+33,61*(374-298) = -248,43 кДж/моль
ΔH0N2 = 0*1000+29,12*(374-298) = -8,68 кДж/моль
ΔHTr=((4*(-400,82)+6*(-248,43)+13,3*(-8,68))-(4*(-86,02)+3*0+11,3*0))*1000/4
ΔHTr = -716300 Дж/моль
Рассчитать адиабатическую температуру горения горючего в воздухе
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
