Алгоритм расчета температуры горения

1. Рассчитать суммарный объем продуктов горения и отдельно объем каждого компонента продуктов горения.

V_ПГ^пр = V(CO₂) + V(H₂O) + V(N₂) + V(SO₂) + D V_возд

Расчет объема продуктов горения выполняется в зависимости от характера горючего вещества (индивидуальное вещество, смесь газов или вещество сложного элементного состава).

Для индивидуальных веществ можно также определять количество продуктов горения в молях (коэффициенты в уравнении реакции горения).

2. Рассчитать низшую теплоту сгорания вещества.

Для индивидуальных веществ расчет выполняется по I следствию закона Гесса (при наличии табличных значений энтальпий образования).

По формуле Д.И. Менделеева расчет Q _н может быть выполнен как для веществ с известным элементным составом, так и для индивидуальных веществ.

3. Если по условию задачи есть теплопотери (h), то рассчитывается количество тепла, пошедшего на нагрев продуктов горения Q _ПГ

Q _ПГ = Q _н (1 – h ), кДж/кг или кДж/м³

4. Находим среднее теплосодержание продуктов горения Q _ср

при отсутствии теплопотерь (h)

Q _ср = , кДж/м³

при наличии теплопотерь

Q _ср = , кДж/м³

5. По значению Q _ср с помощью таблиц приложений 3 и 4 (“Теплосодержание газов при постоянном давлении”), ориентируясь на азот , приближенно определяем температуру горения Т₁.

При подборе температуры горения ориентируются на азот, т.к. в большей степени продукты горения состоят именно из азота. Однако, поскольку теплосодержание углекислого газа и паров воды выше, чем у азота, то их присутствие в продуктах горения несколько понижает температуру горения, поэтому ее нужно принимать несколько ниже (на 100-200⁰С), чем по азоту.

6. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при выбранной температуре Т₁:

где

Q ¹ ( CO ₂ ), Q ¹ ( H ₂ O ), Q ¹ ( N ₂ ), Q ¹ ( SO ₂ ), Q ¹ (возд) – табличные значения теплосодержания газов

при выбранной температуре Т₁.  

7. Сравниваем Q ¹ _ПГ  с Q _н или Q _ПГ, рассчитанных по п.2 или п.3.

Если Q ¹ _ПГ  < Q _н ( Q _ПГ ), то выбираем температуруТ₂ > Т₁ на 100⁰С;

если Q ¹ _ПГ  > Q _н ( Q _ПГ ), то выбираем температуруТ₂ < Т₁ на 100⁰С .

8. Повторяем расчет теплосодержания продуктов горения при новой температуре Т₂:

9. Расчет проводим до получения неравенства:

Q ¹ _ПГ  < Q _н ( Q _ПГ ) < Q ² _ПГ  , где

Q ¹ _ПГ  и Q ² _ПГ – теплосодержание продуктов горения при температурах Т₁ и Т₂,

                   отличающихся на 100⁰С.

10. Интерполяцией определяем температуру горения Т_Г:

Т_Г = Т₁ +

Если потери тепла не учитывались, то получаем адиабатическую температуру горения, а если учитывались, то - действительную температуру горения вещества.

Для метилового спирта:

СН₄О + 1.5 (О₂ + 3,76·N₂) → СО₂ + 2Н₂О + 6·3,76·N₂

1. nвозд=1.5·4,76=7.14 моль

 2. D nвозд=7.14·(1-1)=0 моль

 3. V_ПГ^пр =6+ 0=6 м³/кг.

 теплопотерь нет

4. Q _ср =  =  = 3838 Дж/моль

5. Т₁ принимаем равную 2500⁰ С.

6. Q¹_пг =  6209,6·0,7 + 5136,5·1,4+ 3797,4·3,95 = =26537,53Дж.

7. Q¹_ПГ  < Q_ПГ, выбираем температуру Т₂ >Т₁ на 100⁰С;

Т₂ = 2400⁰ С.

8. Q²_пг =  5933·0,7 + 4890,9·1.4 + 3633,1·3,95  =

=25350 кДж.

9. Q³_пг =  5660,7·0,7 + 4667,1·1.4 + 3469,3·3,95  =

=24200 кДж.

10. Q⁴_пг =  5392,5·0,7 + 4405,8 ·1.4 + 3306,3·3,95  =

=23020 кДж.

11. Q⁴_ПГ  < Q_ПГ < Q³_ПГ

10. Т_Г=Т₁+  = 2000 + +  = 2202К.

Ответ: температура горения метилового спирта равна =2202К.