Расчет параметров горения и взрыва

Часть 1. Расчет параметров горения и взрыва.

Задача 1

Найти адиабатическую температуру горения стехиометрической смеси 2,4-диметил-3-этилпентан с воздухом, начальная температура горючей смеси Т0 = 273К.

Решение.

Адиабатическую температуру горения вещества находят при условии отсутствия теплопотерь (η = 0) для стехиометрической смеси горючего с воздухом, т.е при α = 1.

Запишем уравнение горения 2,4-диметил-3-этилпентан с воздухом

С9Н20 + 14(О2 + 3,76N2) = 9CO2 + 10H2O + 14⋅3,76N2

Объем продуктов горения составляет VCO2 = 9 моль/моль; VH2O = 10 моль/моль; V0N2 = 14⋅3,76 = 52,6 моль/моль.

Избыток воздуха ΔVВ = 0, т.к α = 1.

Низшую теплоту сгорания 2,4-диметил-3-этилпентан рассчитаем по закону Гесса, взяв значение теплоты образования веществ из табл. II приложения.

 QH = 9ΔH0fCO2 + 10ΔH0fH2O - ΔH0fC9H20 = 9⋅396.9 + 10⋅242.2 – 235 = =5756,4кДж/моль.

Так как теплопотери отсутствуют, то все выделившееся тепло идет на нагревание продуктов горения. Среднее теплосодержание продуктов горения будет составлять

 HСР=    QH     =           QH                 =      5756,4      = 80,4 кДж/моль.      

                    ΣVПГi     VCO2+VH2O+V0N2     9+ 10 + 52,6      

С помощью табл. IV приложения, можно установить, какой температуре соответствует такое теплосодержание. Из табл. IV приложения видно, что при температуре 2400оС теплосодержание азота 81,5 кДж/моль. Уточним, сколько потребовалось бы тепла, чтобы нагреть продукты горения до такой температуры.

При Т1 = 2400оС

Q1 = HCO2⋅VCO2 + HH2O⋅VH2O + HN2⋅V0N2,

Q1 = 133,0⋅9 + 109,6⋅10 + 81.5⋅52,6 = 6579,9 кДж/моль.

Это больше, чем выделилось тепла в результате реакции горения, Q1 > QH.

Исходя из этого можно сказать, что температура горения меньше, чем 2400оС.

При T2 = 2300oC

Q2 = 126,9⋅9 + 104,2⋅10 + 52,6⋅77,8 = 6276,38 кДж/моль.

Так как Q2 > QH, значит ТГ < 2300оC.

При T3 = 2200oC        

Q3 = 120,8⋅9 + 98,8⋅10 + 74,1⋅52,6 =  5972,86 кДж/моль.

Q3 > QH

При T4 = 2100oC        

Q4 = 114,7⋅9 + 93,4⋅10 + 70,4⋅52,6 =  5669,34 кДж/моль.

Так как Q4 < QH температура горения имеет значение между 2100oC и 2200oC. Уточним эту температуру линейной интерполяцией между двумя этими ближайшими значениями

 ТадГ = Т4+Т3  –  Т4(QH – Q4) = 2100+   2200  –   2100  (5756,4 – 5669,34)=   

                  Q3 – Q4                               5972,86 – 5669,34                              

= 2128,7оС = 2401,7 К.

Δ=2401,7-2373 ⋅ 100% =1,19%

           2401,7

Ответ: ТАД = 2401,7 К.

Задача 2

Найти температуру горения газовой стехиометрической смеси 2,4-диметил-3-этилпентана с воздухом, начальная температура горючей смеси Т0 = 273К.

Решение.

Адиабатическую температуру горения вещества находят при условии отсутствия теплопотерь (η = 0) для стехиометрической смеси горючего с воздухом, т.е при α = 1.