Параметры смесей и химические реакции - раздел Философия, ТОПЛИВО И ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ Газообразное Топливо, Пары Жидкого Топлива, Воздух, Продукты Сгорания Топлива...
Газообразное топливо, пары жидкого топлива, воздух, продукты сгорания топлива состоят из различных химических компонентов, образующих газовую смесь. Состояние однокомпонентного газа определяется двумя термодинамическими параметрами: давлением и температурой, многокомпонентного – химическим составом, давлением и температурой. В процессе горения одни вещества исчезают и возникают другие. Термодинамика реагирующих в процессе горения веществ учитывает взаимные превращения веществ, энергии, теплоты и работы.
Состав сложной многокомпонентной смеси определяется концентрацией компонентов. Концентрацию i –го вещества в смеси определяют как число молекул Niв единице объема V. В этом случае говорят о молекулярной концентрации
. (42)
Молярная концентрацияопределяет число молей ni в единице объема
. (43)
Плотностьi –го вещества
, (44)
где mi– масса молекулы i – го вещества,
, (45)
где Mi –молекулярная масса i-го вещества; NA= 6,02*1023 моль-1 – число Авагадро. Число молекул i-го вещества можно определить из выражения Ni = NAni.
Используя вышеприведенные выражения, легко установить связь между концентрациями
где – число молей в смеси всех веществ, занимающих объем V, отнесенное к этому объему, т. е. = С, тогда = 1;
- относительная массовая концентрация
(=; =1). (48)
Молекулярнаямасса смеси
. (49)
Отсюда
и . (50)
Приведенные соотношения справедливы как для газов, так для твердых и жидких однородных смесей, в которых компоненты распределены равномерно по всему объему.
В теории горения принимается, что все компоненты газовой смеси являются идеальными газами, т. е. в них отсутствует взаимное притяжение между молекулами, а объем молекул пренебрежимо мал по сравнению с объемом, занимаемым газом. Уравнение состоянияi-го газа устанавливает связь между его парциальным давлением рi, концентрацией , температурой Т:
, (51)
где k =1,38·10-23Дж/К – постоянная Больцмана. Известно, что k=R/NA, ранее было показано, что , тогда
, (52)
где R =8,31 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная.
Закон Дальтона,справедливый для идеальных газов, имеет вид
, (53)
т. е. давление смеси газов равно сумме парциальных давлений его компонентов.
Используя закон Авогадро (при одинаковых давлении и температуре одинаковые количества вещества различных идеальных газов занимают один и тот же объем), можно определить относительную молярную концентрацию i-го вещества из выражения
, (54)
где Vi– парциальный объем i-го вещества.
Уравнение химических реакцийв общем виде можно описать следующим выражением:
(i=1,2…,k), (55)
где i - номер реагирующего вещества; – стехиометрический коэффициент i-го реагента в прямой реакции (т. е. реакции, идущей слева направо); – то же для обратной реакции; Аi, Вi – химические символы i-х реагентов. Стехиометрические коэффициенты – это коэффициенты, определяющие количественные соотношения между реагирующими веществами.
Слева и справа от стрелок записаны все реагирующие вещества, исходные и конечные, так что = 0 для конечных продуктов = 0 для исходных реагирующих веществ прямой реакции.
Скорость химической реакции. Пусть за время в ходе химической реакции число молекул каждого реагирующего вещества из общего их количества i=1, 2, …, k изменится на значение . При отсутствии обмена массы реагирующих веществ с окружающей средой
, (56)
т. е. изменение количеств реагирующих веществ пропорционально их стехиометрическим коэффициентам. Это одно из определений известного в химии закона кратных отношений. В ходе химических реакций происходит превращение одних веществ в другие, молекулы исходных веществ в процессе химического реагирования исчезают, однако количество каждого типа атомов сохраняется неизменным. Равенство (56) выражает сам факт сохранения атомов при химических превращениях. Иначе закон сохранения атомовможно записать в форме
, (57)
где Вji – число атомов j-го типа в i-м веществе; сi0 – молярная концентрация вещества до реагирования. Изменение числа молей любого вещества в процессе реагирования называется скоростью реакций w=(dci/d)/ai, где – время.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования... СЕВЕРО ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ... Кафедра теплотехники и теплоэнергетики...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Параметры смесей и химические реакции
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Характеристики мазута
Наименование
Состав рабочей массы, %
Теплота сгорания, МДж/кг
Wр
Ap
Элементарный состав топлива
Состав твердого и жидкого топлив характеризуется содержанием о нем отдельных химических элементов, а также золы и влаги. Рабочей массой топлива называется состав топлива, с которым оно поступает к
Характеристики органических топлив
Все топлива характеризуются определенными показателями качества, например по ГОСТ 4.19, ГОСТ 13674, ГОСТ 26098, ГОСТ 10585, ГОСТ 5542. Основные из показателей рассмотрены ниже.
Стехиометрические соотношения горения топлива
Горючие элементы топлива вступают в химическую реакцию с кислородом в определенном соотношении. Расход кислорода (а значит и воздуха) и количество образующихся продуктов сгорания определяются на ос
Для сжигания топлива
Количество воздуха, расходуемого для сжигания топлива, определяется по количеству потребляемого для этого кислорода. Состав воздуха при расчетах горения обычно задается основными компонентами – азо
Коэффициент избытка воздуха
В общем виде значение коэффициента избытка воздуха было записано формулой (11).
Численное значение коэффициента избытка воздуха рассчитывается обычно по данным газового ана
Анализ уравнения теплового баланса
В процессе горения химически связанная энергия топлива преобразуется в физическую теплоту продуктов сгорания, используемую в различных тепловых процессах и установках.
В об
Тепловые характеристики продуктов сгорания
Энтальпией продуктов сгорания называют количество теплоты, которое содержится при постоянном давлении в газах, образовавшихся от сгорания 1 кг (1 м3) топлива, при нагрева
Химическое равновесие
Как уже указывалось, химические реакции идут в обе стороны с одновременным образованием конечных продуктов и исходных веществ. Если процесс химического реагирования длится достаточно долго, то межд
Закон Аррениуса
Константа скорости элементарной реакции при постоянных концентрациях реагирующих веществ зависит от температуры но закону Аррениуса
Влияние давления и состава смеси на скорость реакции
Существует классификация газовых реакций в зависимости oт вида молекул, вступающих в реакцию: мономолекулярные реакции, в которых реагирует один вид молекул, давая при этом одну или
Воспламенение и горение частицы топлива
Горение частицы пылевидного топлива. Примем следующую модель процесса: реагирование протекает на поверхности частицы топлива сферической формы; частица в газовой среде движется вме
Смессообразование
Смесеобразование жидкого и газообразного топлива необходимо изучить, используя [1]. Смешение твердого топлива с воздухом производится различными способами в зависимости от метода сжигания: в плотно
Горение твердого топлива
В неподвижном слое куски топлива не перемещаются относительно решетки, под которую подается необходимый для горения воздух (рис. 6, а). Горение топлива в неподвижном слое происходит поэтапно. Топли
Образование оксдов азота при горении
В результате хозяйственной деятельности человека в атмосферу Земли выбрасывается значительное количество вредных веществ: золы, оксидов серы, углерода, азота. Наибольшей токсичнос
Подготовка топлива к сжиганию
Подготовка к сжиганию жидкого и газообразного топлива достаточно подробно рассмотрена в учебном пособии [1], его и следует использовать при изучении данного раздела. Подготовка к сжиганию твердого
Организация сжигания топлива
Сжигание твердого топлива в неподвижном слое производится в специальных топках. Топка с неподвижным слоем может быть ручкой, полумеханической или механической с цепной решеткой. Различают топки с п
Горелки для пылевидного топлива
В большинстве систем пылеприготовления транспортирование топлива в топку осуществляется первичным воздухом, являющимся только частью общего количества воздуха, необходимого для процесса горения. По
Форсунки для сжигания жидкого топлива
Существует два способа распределения жидкого топлива в окислителе: 1) подготовка топливовоздушной монодисперсной эмульсии (первичная смесь) и раздача ее струями в движущийся поток в
Горелки для сжигания газа
К горелкам для сжигания газа предъявляются следующие требования:
· создание условий для полного сгорания газа с минимальным избытком воздуха и выходом вредных веществ в п
Размещение горелок и работа топочных устройств
Для котлов с горизонтальной ориентацией топки наиболее характерной является фронтовая компоновка горелок на передней стенке. С точки зрения надежности наилучшим вариантом является у
Глоссарий
1. Битум (от лат. Bitumen – горная смола, асфальт) – общее название органических веществ, состоящих из углеводородов и их производных. Природные битумы входят в состав нефти, камен
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Лабораторные работы проводятся на стендах, монтаж схем и оборудование которых производится с учетом следующих государственных стандартов С
IV. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с лабораторной установкой, правилами включения сушильного шкафа, автоматического потенциометра, работой с весами.
2. Записать технические характеристики основного оборудова
II. Основные теоретические положения
Зола представляет собой твердый минеральный остаток после сжигания топлива и состоит из топочных шлаков и летучей золы, покидающей топочное устройство с дымовыми газами. Состав шлаков и золы, опред
IV. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с лабораторной установкой, порядком включения муфельной печи, установки и выемки из печи тигля, работы с весами.
2. Записать технические характеристики осно
П. Основные теоретические положения
Выход летучих V является одной из важнейших характеристик твердого топлива, от него зависят условия воспламенения и характер горения топлива. Летучие − это газообразные
IV. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с лабораторной установкой, правилами проведения работы: включения муфельной печи, установки в ней заданной температуры, установки в печь и выемки тигля, работы с вес
II. Основные теоретические положения
Теплота сгорания − одна из основных тепловых характеристик органического топлива. Теплотой сгорания называют теплоту, которая выделяется при полном сгорании единицы мас
IV. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с устройством калориметра, бомбы, пресса и лабораторной установкой в целом.
2. Записать технические характеристики оборудования и метрологические характерис
Форма 4
Период
Запись отсчетов по термометру
Данные для расчета
номера наблюдений
показания по шка
II. Основные теоретические положения
При сжигании сернистых топлив температура точки росы продуктов сгорания может быть намного выше точки росы, определяемой парциальным давлением водяных паров в дымовых газах. Это превышение обусловл
IV. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с лабораторной установкой, порядком включения муфельной печи и установления заданной температуры в ней, установки и выемки из печи тигля, работы с весами.
2. Записать техни
Форма 5
№ п/п
Масса навески
топлива m, г
Масса пустого
тигля g1, г
Масса тигля с осадком
после контрольного
взвешивания g
II. Основные теоретические положения
Под анализом дымовых газов понимается определение в них процентного содержания (по объему) всех компонентов (полный газовый анализ) и отдельных компонентов: СО2, SО2
IV. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с лабораторной установкой. Записать основные технические и метрологические характеристики блоков и хроматографа в целом.
2. Произвести осмотр хроматографа и
Порядок работы калориметра с регистратором
1. Провести подготовку к эксперименту в соответствии с пп. 1...7 раздела IV работы 4.
2. Собрать электрическую схему регистратора (по указанию преподавателя).
3. У
Практических занятий
В соответствии с Государственным образовательным стандартом специалисты, выпускники теплоэнергетических специальностей вузов, должны не только понимать физику процессов, происходящи
Итоговый контроль
Экзаменационные вопросы
1. Перечислите виды энергетического топлива, приведите их классификацию.
2. Стехиометрические соотношения горения топлива.
3. Конс
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов