Výpočet spaľovacieho procesu hnedého uhlia

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

Ahoj Natália, poďme spoločne vyriešiť túto úlohu na spaľovanie hnedého uhlia. Máme zadané zloženie paliva, prebytok vzduchu a vlhkosť vzduchu.

Bilancia spaľovania hnedého uhlia

2
Step 2

Ako základ výpočtu si zvolíme sto kilogramov uhlia. Tým sa nám hmotnostné percentá zložiek priamo premenia na kilogramy.

$$m_C = 76,68\text{ kg}, m_{H_2} = 4,96\text{ kg}, m_S = 1,00\text{ kg}, m_{O_2} = 8,42\text{ kg}$$
3
Step 3

Teraz vypočítame látkové množstvá jednotlivých prvkov vydelením ich molárnou hmotnosťou.

4
Step 4

Najskôr vypočítame teoretickú spotrebu kyslíka na spálenie uhlíka, vodíka a síry podľa stechiometrie.

Teoretická spotreba kyslíka (O₂)

$$n_{O_2, \text{teor}} = n_C + 0,5 n_{H_2} + n_S - n_{O_2, \text{v palive}}$$
$$n_{O_2, \text{teor}} = 6,384 + (0,5 \cdot 2,460) + 0,0312 - 0,2631 = 7,382\text{ kmol}$$
5
Step 5

Môžeme hneď odpovedať na otázku c, teda určiť teoretickú hmotnosť suchého vzduchu, ak predpokladáme, že vzduch obsahuje 21 percent kyslíka.

$$m_{\text{vzduch, teor}} = \frac{n_{O_2, \text{teor}}}{0,21} \cdot M_{\text{vzduch}} = \frac{7,382}{0,21} \cdot 28,96 = 1018,0\text{ kg}$$
6
Step 6

V druhom kroku určíme skutočné množstvo vlhkého vzduchu s prebytkom 48 percent. Látkové množstvo suchého vzduchu v systéme vypočítame takto.

Skutočný vzduch a spaliny

$$n_{\text{vzduch, skutočný}} = n_{O_2, \text{teor}} \cdot 1,48 / 0,21 = 52,026\text{ kmol}$$
$$n_{N_2} = n_{\text{vzduch, skutočný}} \cdot 0,79 + n_{N_2, \text{palivo}} = 41,10 + 0,061 = 41,161\text{ kmol}$$
7
Step 7

Prebytočný kyslík v spalinách je rozdiel medzi privedeným a spotrebovaným množstvom.

$$n_{O_2, \text{prebytok}} = n_{O_2, \text{teor}} \cdot 0,48 = 3,543\text{ kmol}$$

The rest of this solution is on Solvi

6 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

Spaľovanie hnedého uhlia s vlhkým vzduchom 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