Spaľovanie hnedého uhlia s vlhkým vzduchom

ChemistryStoichiometry and CombustionHard

Published:

Question

Hnedé uhlie sa v peci spaľuje s vlhkým vzduchom s obsahom 11,00 hm.% vodnej pary, pričom vlhký vzduch sa privádza v nadbytku 48,00 % oproti teoretickému množstvu potrebnému na spálenie všetkých horľavých zložiek v uhlí. Zloženie uhlia v hmotnostných percentách je 76,68 % C, 4,96 % H2, 1,72 % N2, 1,00 % S, 8,42 % O2, 4,70 % H2O, a zvyšok je popol. Pri spaľovaní dôjde k úplnej oxidácii uhlíka, síry a vodíka v hnedom uhlí, popol zostáva na rošte v peci. Vlhké spaliny odchádzajúce z pece o teplote 300 °C a tlaku 0,1 MPa sa následne ochladia, pričom voda v spalinách skondenzuje a odvádza sa zo systému. Predpokladáme ideálne správanie sa plynu. Vypočítajte: a) zloženie suchých spalín po skondenzovaní vody v objemových % b) množstvo skondenzovanej vody (hmotnosť) c) teoretickú hmotnosť suchého vzduchu potrebnú na kompletnú oxidáciu C, S a H2 d) objem a zloženie vlhkých spalín odchádzajúcich z pece ak sa spáli 100kg uhlia.

Animated Video Solution

The first half plays free, the full solution is in the app.

Step by Step Written Solution

1
Step 1

Dobrý deň. V tomto príklade sa pozrieme na spaľovanie hnedého uhlia s vlhkým vzduchom. Poďme si najprv zhrnúť zadanie.

Bilancia spaľovania uhlia

Základ: $m_{uhlia} = 100\,kg$

2
Step 2

Zloženie uhlia nám hovorí, koľko kíl každej zložky v uhlí máme. Uhlík má sedemdesiat šesť celých šesťdesiat osem stotín percenta, čo zodpovedá šesťdesiat tri celým deviatim desatinám mólu na sto kíl uhlia.

ZložkaHmotnosť (kg)Látkové množstvo (kmol)
C76,686,384
H24,962,460
S1,000,031
O28,420,263
N21,720,061
H2O4,700,261
3
Step 3

Pre oxidačné reakcie uhlíka, síry a vodíka potrebujeme kyslík. Vypočítame teoretické množstvo kyslíka odpočítaním kyslíka, ktorý je už v uhlí prítomný.

$$n_{O_2, teor} = n_C + n_S + 0,5 \cdot n_{H_2} - n_{O_2, uhlie}$$
4
Step 4

Po dosadení hodnôt dostaneme teoretickú potrebu kyslíka približne sedem celých štyristo päťdesiatsedem tisícin kilomólu.

5
Step 5

Teraz vypočítame teoretickú hmotnosť suchého vzduchu. Predpokladáme, že suchý vzduch obsahuje dvadsaťjeden percent kyslíka a zvyšok dusíka podľa objemu, čo zodpovedá aj látkovému množstvu.

c) Teoretická hmotnosť suchého vzduchu

$$n_{vzduch, teor} = \frac{n_{O_2, teor}}{0,21} = \frac{7,382}{0,21} = 35,152\,kmol$$
6
Step 6

Priemerná molárna hmotnosť suchého vzduchu je približne dvadsať deväť kilogramov na kilomól. Dostávame teda tisíc devätnásť celých štyridsať jedna stotín kilogramu.

$$m_{vzduch, teor} = 35,152 \cdot 28,96 = 1018,0\,kg$$
7
Step 7

V zadaní sa uvádza štyridsať osem percentný nadbytok vlhkého vzduchu. Skutočné množstvo kyslíka privádzaného do pece bude teda jedna celá štyridsať osem krát teoretické množstvo.

Bilancia privádzaného vzduchu

$$n_{O_2, skut} = 7,382 \cdot 1,48 = 10,925\,kmol$$
$$n_{N_2, skut} = 10,925 \cdot \frac{0,79}{0,21} = 41,094\,kmol$$
8
Step 8

Vzduch je vlhký a obsahuje jedenásť hmotnostných percent vodnej pary. To musíme započítať do celkovej bilancie vody.

$$m_{suchy\_vzduch} = (10,925 + 41,094) \cdot 28,96 = 1506,5\,kg$$
$$m_{H_2O, vzduch} = m_{suchy\_vzduch} \cdot \frac{11}{89} = 186,2\,kg$$
$$n_{H_2O, vzduch} = \frac{186,2}{18,015} = 10,336\,kmol$$

The rest of this solution is on Solvi

7 more steps are locked. Watch the full animated, narrated solution for free.

Snap a photo, solve any question like this.

Download on the App Store Get it on Google Play

Free to download · First solutions are on us

100K+Questions solved daily
50K+Students learning
4.8 ★App Store rating

About This Question

Subject
Chemistry
Topic
Stoichiometry and Combustion
Difficulty
Hard
Question Type
Open Ended

Similar Questions

Výpočet spaľovacieho procesu hnedého uhlia Stoichiometry and Combustion · Hard

Solve any question in seconds

Snap a photo and AI explains it step by step with voice and animation.

Download on the App Store Get it on Google Play
Solvi
The full solution is in the appFree to download · First solutions are on us
Get