Практическая работа «Расчет температуры горения »

Министерство образования Московской области ГБПОУ МО « Красногорский колледж»

ВИДЕОКУРС

по общепрофессиональной учебной дисциплине

«Теория горения и взрыва»

автор-составитель: преподаватель высшей квалификационной категории

Лебединская Е.М.

Глава 1. Основы процессов горения. Материальный и тепловой балансы процессов горения. Урок 7. Практическая работа «Расчет температуры горения »

Цели и задачи

• Введение в содержание дисциплины, дать основные понятия теории горения; Изучение механизма химических и физических явлений, протекающих при горении; Формирование знаний, умений и навыков, позволяющих проводить анализ возможности протекания процессов умений и навыков решения расчётных задач.
• Введение в содержание дисциплины, дать основные понятия теории горения;
• Изучение механизма химических и физических явлений, протекающих при горении;
• Формирование знаний, умений и навыков, позволяющих проводить анализ возможности протекания процессов умений и навыков решения расчётных задач.

Учебные вопросы

• Понятие о температуре горения
• Определение температуры горения и её разновидности
• Основные формулы для расчёта температуры горения
• Алгоритм решения расчётных задач
• Разбор примеров решения задач

Температура, до которой в процессе горения нагреваются продукты горения, называется температурой горения .

Температура горения

Адиабатическая

Теоретическая

Действительная

Калориметрическая

1) при отсутствии потерь в окружающую среду. Действительная температура горения – это температура горения, достигаемая в условиях реального пожара. " width="640"

Теоретическая температура горения – это температура,

при которой выделившаяся теплота горения смеси стехиометрического состава расходуется на нагрев и диссоциацию продуктов горения.

Для индивидуальных

веществ в газообразном

состоянии

Калориметрическая температура горения – это температура, которая достигается при горении стехиометрической горючей смеси с начальной температурой 273 К и при отсутствии потерь в окружающую среду.

Адиабатическая температура горения – это температура полного сгорания смесей любого состава (коэффициент избытка воздуха α 1) при отсутствии потерь в окружающую среду.

Действительная температура горения – это температура горения, достигаемая в условиях реального пожара.

Температура горения

В общем случае для вычислений используется следующая зависимость:

Q ПГ = V ПГ * Ср * Т Г

где : Q ПГ – теплота (теплосодержание) продуктов горения, кДж/кг;

V ПГ – объем продуктов горения, м 3 /кг;

Ср – средняя объемная теплоемкость смеси продуктов горения в

интервале температур от Т 0 до Т Г , кДж/м3*К;

Т Г – температура горения, К.

В зависимости от рода учитываемых потерь теплоты из зоны горения вычисляется та или иная температура горения.

Расчет температуры горения проводят по уравнению энергетического баланса :

Qн*(1- η ) = V ПГ * Ср * (Т Г –Т 0 )

где : Qн– тепло, выделяемое в реакции горения, кДж;

η - коэффициент теплопотерь;

V ПГ – объем продуктов горения, м 3 /кг;

Ср – средняя объемная теплоемкость смеси продуктов горения в

интервале температур от Т 0 до Т Г , кДж/м3*К;

Т Г – температура горения, К;

Т 0 –начальная температура, К.

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ:

1.Записать дано, определить тип горючего вещества;

2.По формулам для определённого типа горючего рассчитать суммарный объем продуктов горения и отдельно объем каждого компонента продуктов горения;

3. Рассчитать низшую теплоту сгорания вещества по формулам для определённого типа горючего. (Если по условию задачи есть теплопотери ( η ), то рассчитывается количество тепла, пошедшего на нагрев продуктов горения Qпг;

4. Находим среднее теплосодержание продуктов горения Qср при отсутствии или при наличии теплопотерь ( η );

Q Н (Q ПГ ), то выбираем температуру Т 2 8. Повторяем расчет теплосодержания продуктов горения при новой температуре Т 2 9. Расчет проводим до получения неравенства Q 1 ПГ 10. Интерполяцией определяем температуру горения Т Г " width="640"

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ:

5. По значению Qср с помощью таблиц приложений «Теплосодержание газов при постоянном давлении», ориентируясь на азот, приближенно определяем температуру горения Т 1

6. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при выбранной температуре Т 1

7. Сравниваем Q 1 ПГ с Q Н или Q ПГ , рассчитанных по п.4

Если Q 1 ПГ Т 1 на 100 ºС;

Если Q 1 ПГ Q Н (Q ПГ ), то выбираем температуру Т 2

8. Повторяем расчет теплосодержания продуктов горения при новой температуре Т 2

9. Расчет проводим до получения неравенства Q 1 ПГ

10. Интерполяцией определяем температуру горения Т Г

Формулы для нахождения температуры горения

линейной интерполяцией

в зависимости от температуры Т1 и Т2

Примеры решения расчётных задач:

1.Вычислить температуру горения соломы, имеющей состав С-62%, Н-8%,О-28%, S-2% ;

2. Определить температуру горения этана;

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ:

1.Вычислить температуру горения соломы, имеющей состав С-62%, Н-8%,О-28%, S-2% ;

Дано: С-62%, Н-8%,О-28%, S-2%

Найти: Тг

Решение:

• Определим тип горючего вещества- вещество сложного состава
• Найдем объём продуктов сгорания и их состав:

V(CO2)= 1,86*0,62=1,15 м3/кг; V( H2O)=11,2*0,08=0,9 м3/кг;

V(SO2)=0,7*0,02=0,014 м3/кг; V(N2)=(7*0,62+21*(0,08-0,28/8)+2,63*0,02)=5,34 м3/кг  V пг=7,4 м3/кг

3.Используя формулу Д. И. Менделеева, вычислим значение низшей теплоты сгорания:

Q н = 339,4∙( ω С)+1257∙( ω Н)+108,9∙[( ω O ) + ( ω N ) - ( ω S )] - 25,1∙[9( ω H ) + ( ω W )]=339,4∙62+1257∙8+108,9∙(28+0-2)-25,1∙(9∙8+0)=32123кДж/кг

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ:

1.Вычислить температуру горения соломы, имеющей состав С-62%, Н-8%,О-28%, S-2% ;

Дано: С-62%, Н-8%,О-28%, S-2%

Найти: Тг

Решение:

9. Интерполяцией определяем температуру горения Т Г

Тг=2400+ ( 32123-30707,6)*(2600-2400)

33513,2-30707,6

Тг=2500,89 0 С

Ответ: температура горения соломы этого состава  2501 0 С

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ:

Определить температуру горения этана.

Дано: C 2 H 6

Найти: Тг

Решение:

1.Определим тип горючего вещества- индивидуальное горючее вещество: составим уравнение горения

C 2 H 6 + 3,5O 2 + 3,5* 3,76N 2 = 2CO 2 +3H 2 O +3,5* 3,76N 2

2. Определим объём продуктов сгорания:

V(CO 2 )=2 м 3 ,V(H 2 O)=3 м 3 ,V(N 2 )=13,16 м 3

 V пг=18,16 м 3

3. Используя формулу следствия из закона Гесса, вычислим значение низшей теплоты сгорания:

Q н =-  H 0 =  n i  H i -  n y  H y

а) запишем значения  H ( CO 2 )= -393,5кДж/моль,  H ( H 2 O )=-241,8 кДж/моль,  H простых веществ= 0 кДж/моль ,

 H ( C 2 H 6 )=-88,4кДж/моль

б) подставим значения в формулу:

 H 0 =(2* -393,5+3*-241,8)-(-88,4)=-1424кДж/моль Q н =-  H 0 =1424кДж/моль или 1424000 кДж/кмоль

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ:

Определить температуру горения этана.

Дано: C 2 H 6

Найти: Тг

Решение:

9. Интерполяцией определяем температуру горения Т Г

Тг=2000+ ( 1424000- 1360452,8)*(2200-2000)

1513388- 1360452,8

Тг=2083,1 0 С

Ответ: адиабатическая температура горения этана 2083,1 0 С

Приложение

Приложение

Задания для самостоятельного решения:

1.Вычислить адиабатическую температуру горения этилового спирта.;

2. Вычислить адиабатическую температуру горения нефти состава: С-85%,Н-14%,О-1%.