2.1.Теоретический и практический расход воздуха на горение

1. По уравнению химической реакции:

Записываем уравнение реакции горения

1 кг х м³

С₈Н₁₀ + 10,5(О₂ + 3,76N₂) = 8СО₂ + 5Н₂О +10,53,76N₂

М = 106 кг 10,54,76  V_м =

=10,54,7622,4 м³

По уравнению реакции найдем теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 кг ксилола:

V_в^теор = м³/кг.

Практический объем воздуха равен

V_в^пр = V_в^теор + V_в ,

где V_в – избыток воздуха;

V_в= V_в^теор( 1),

где  - коэффициент избытка воздуха;

• = 21 / (21 – f(О₂)^пг),

где f(О₂)^пг – остаточная концентрация кислорода в продуктах горения ;

• = 21 / (21 – 13,2) = 2,69;

V_в= V_в^теор( 1) = 10,6(2,69 – 1) = 17,92 м³/кг;

V_в^пр = V_в^теор + V_в = 10,6 + 17,92 = 28,52 м³/кг.

2. По элементарному составу вещества:

 (С) = 90,5 %;  (Н) = 9,5 %.

Рассчитаем, какой теоретический объем воздуха необходим для сгорания 1 кг каждого элемента при нормальных условиях.

1 кг х м³

С + (О₂ + 3,76N₂) = СО₂ + 3,76N₂

12 кг 4,7622,4 м³

V_в(С)^теор = х = = 8,885 м³ – объем воздуха для сгорания 1 кг углерода.

1 кг х м³

Н + 0,25(О₂ + 3,76N₂) = 0,5Н₂О + 0,253,76N₂

1 кг 0,254,7622,4 м³

V_в(Н)^теор = х = = 26,656 м³ – объем воздуха для сгорания 1 кг водорода.

Теоретическое количество воздуха для сгорания 1 кг ксилола:

V_в^теор = 0,267 , м³/кг.

где  (С),  (Н)) – массовые доли элементов в веществе, %.

V_в^теор = 0,267 м³/кг.

Практический объем воздуха:

V_в^пр = V_в^теор + V_в = 10,6 + 17,92 = 28,52 м³/кг.

2.3.Объем и состав продуктов полного сгорания

Рассчитываем по уравнению химической реакции с учетом

коэффициента избытка воздуха при сгорании 1 кг вещества.

Записываем уравнение реакции горения

1 кг х₁ м³ х₂ м³ х₃ м³

С₈Н₁₀ + 10,5(О₂ + 3,76N₂) = 8СО₂ + 5Н₂О + 10,53,76N₂

М = 106 кг 8V_м = 5V_м = 1,53,76V_м =

=822,4 м³ =522,4 м³ =10,53,7622,4 м³

С учетом избытка воздуха практический объем продуктов горения составит:

V_ПГ^* = V_ПГ + V_в,

где V_ПГ – теоретический объём продуктов сгорания;

V_в = 17,92 м³ – избыток воздуха в продуктах горения( см. п.2.2.).

Рассчитываем объем отдельных компонентов продуктов горения и их процентный состав.

В этом случае по уравнению реакции определяем объем СО₂, Н₂О и N₂.

V(СО₂) = х₁ = = 1,69 м³

V(Н₂О) = х₂ = = 1,06 м³

V(N₂) = х₃ = = 8,34 м³

Теоретический объем продуктов горения (V_ПГ) определяем по уравнению реакции.

V_ПГ = 11,1 м³

V_ПГ^* = 11,1 + 17,92 = 29,02 м³.

Определим процентный состав продуктов горения:

^об (СО₂) = = = 5,82 %

^об (Н₂О) = = = 3,65 %

^об (N₂) = = = 28,74 %

^об (V_в) = = = 61,79 %