Практическая работа «Тепловой баланс процесса горения. Расчет низшей теплоты сгорания»

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 «Тепловой баланс процесса горения. Расчет низшей теплоты сгорания»

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

• Тепловой баланс, понятие
• Основные формулы для расчёта Q н
• Алгоритм решения расчётных задач
• Разбор примеров решения задач

Тепловое воздействие - один из наиболее опасных факторов пожара, который вызывает основные разрушения, уничтожает материальные ценности, вызывает гибель людей, определяет обстановку на пожаре и создает большие трудности при его ликвидации.

Тепловой баланс

Приход: теплосодержание горючего и окислителя +теплота горения вещества

Расход: теплота, уходящая с продуктами горения + теплота излучения пламени +теплота на недожог

УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

Q исх + Q гор = Q пг + Q недожог +Q излуч

Энтальпия- это тепловой эффект реакции окисления 1 моль

горючего вещества с образованием высших оксидов

Для индивидуальных

веществ в газообразном

состоянии

Теплота горения- численно равна энтальпии горения,

но противоположна по знаку. Для индивидуальных веществ

может быть рассчитана по 1 следствию из закона Гесса.

Удельная теплота горения- это количество теплоты, которое

выделяется при полном сгорании единицы массы или объема горючего вещества.

Размерность: кДж/кг ; кДж/м 3

Удельная теплота горения

Низшая теплота горения Высшая теплота горения

( вода в парообразном состоянии) ( вода в жидком состоянии)

Для индивидуальных веществ - следствие из закона Гесса

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

Для веществ сложного состава - Формула Д. И. Менделеева-

Q н = 339,4∙( ω С)+1257∙( ω Н)+108,9∙[( ω O ) + ( ω N ) - ( ω S )] - 25,1∙[9( ω H ) + ( ω W )]

Для смесей газов и паров

Q н = Q н 1 ∙  1 /100+ Q н 2 ∙  2 /100+ Q н 3 ∙  3 /100+ 

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ:

1 .Записать дано;

2.Определить тип горючего вещества;

3.По формуле для определённого типа горючего рассчитать низшую теплоту сгорания;

4. При необходимости перевести полученное значение в другую размерность

Примеры решения расчётных задач:

1.Вычислить низшую теплоту сгорания соломы, имеющей состав С-62%, Н-8%,О-28%, S-2% по формуле Д.И. Менделеева.;

2. Определить низшую теплоту сгорания этана;

3.Определить низшую теплоту сгорания газовой смеси, состоящей из 60 %-этана,40%-метана.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ:

1.Вычислить низшую теплоту сгорания соломы, имеющей состав С-62%, Н-8%,О-28%, S-2% по формуле Д.И. Менделеева.;

Дано: С-62%, Н-8%,О-28%, S-2%

Найти: Q н

Решение:

• Определим тип горючего вещества- вещество сложного состава
• 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 ЗАДАЧИ:

Определить низшую теплоту сгорания этана.

Дано: C 2 H 6

Найти: Q н

Решение:

• Определим тип горючего вещества- индивидуальное горючее вещество
• Используя формулу следствия из закона Гесса, вычислим значение низшей теплоты сгорания:

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

А) 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

Б)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

В) подставим значения в формулу:

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

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ:

Определить низшую теплоту сгорания смеси газов этана.

Дано: C 2 H 6 -60%, CH 4 -40%

Найти: Q н

Решение:

• Определим тип горючего вещества- смесь газов
• Используя формулу следствия из закона Гесса, вычислим значение низшей теплоты сгорания каждого газа

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

А) 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

CH 4 + 2 O 2 + 2 * 3,76N 2 = CO 2 + 2 H 2 O + 2 * 3,76N 2

Б)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,  H ( CH 4 )=-75кДж/моль

В) подставим значения в формулу:

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

 H 0 =(1* -393,5+2*-241,8)-(-75)=-802,1кДж/моль Q н =-  H 0 =802,1кДж/моль

3. Определим по формуле: Q н = Q н 1 ∙  1 /100+ Q н 2 ∙  2 /100=

1424*60/100+802,1*40/100=1175,24 кДж/моль

Приложение

Задания для самостоятельного решения:

1.Вычислить низшую теплоту сгорания сульфадимезина

С 12 Н 14 О 2 N 4 S по формуле Д.И. Менделеева.;

2. Определить низшую теплоту сгорания бутана;

3.Определить низшую теплоту сгорания газовой смеси, состоящей из 70 %-пропана,30%-метана.