Жану жылуы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Отын деп жанғыш заттарды көп мөлшерде жылу алуға пайдалануды айтады. Отындар органикалық, органикалық емес болып бөлінеді. Органикалық отындардың негізі өсімдіктен пайда болған отындар. Отындар қатты, сұйық және газ тәрізді болып бөлінеді. Қатты отындарға мыналар: көмір, шымтезек, ағаш, шөп тәрізділер, сұйық отындарға: мұнай, қара май, бензин, дизель отыны т. б., ал газ тәрізділерге: табиғи, домна, генератор газдары жатады.

Кез-келген қатты және сүйық отындар: көміртегінен С, сутегінен Н, күкірт S сияқты жанғыш элементтерден түұрады.

Отындық күкірттің үш түрі бар: отын құрамынджа органикалық S _o , ал колчеданды күкірт S _к және сульфатты күкірт S _л отын күлінің құрамында болады.

Органикалық және колчеданды күкірт тез жанады, сульфатты күкірт күлдің құрамына өтеді. Күкірттің жану өнімі қазанның қабырғасына қатты және ол адамның тыныс жолдарына зиянды әсер етеді.

Күл деп отынның жану нәтижесінде алынған, жанбай қалған қатты қалдық. Күл отынның жануын тежейді. Ол бу қазандығының газ жолдарын ұстап қалады және жылу беттерінің тозуына және айналадағы ортаның кірленуіне әкеп соғады.

Отынның жану жылулығы. Отынның негізгі сипаты жану жылулығын береді. Жану жылулығы деп кг отынның толық жануы кезінде бөлінетін жылу мөлшерін айтады. Оны Q деп белгілеп, кДж/кг өлшейді. Отынның жану жылулығы отынның химиялық құрамынан және оның жану жағдайынан тәуелді.

1 Отындардың құрамдары

Отындардың барлық түрлері өздерінің агрегаттық жағдайларына сәйкес қатты, сұйық және газды болып бөлінеді. Кез келген жоғар май үшін оның құрамы жану өнімінің шығуы мен қышқылдардың шығуындағы жану барысының көрсеткішін анықтауға мүмкіндік беретін маңызды бастау болып табылады.

Қатты және сұйық органикалық отың жанатын және жанбайтын элементердің күрделі химиялық қосынды сияқты.

Химиялық сораптаулардың әдістерімен осы отындардың элементтік құрамдары, яғни осы немесе басқа химиялық элементердің органикалық отың пайыздың бөлшегі. Кез - келген қатты немесе сұйық отындардың құрамына енетін негізгі химиялық элементтер мыналар: С көміртегі, Н сутегі, О оттегі және аз ғана мөлшердегі S күкірт және N азот. Аталған элементерден басқа қатты (сұйық) отындардың құрамында отынды жаққан кезде күлге А, W ылғал айналатын жанбайтын минералды заттар болады. Ылғал мен күл отынның ішкі пішіні деп те атайды.

Аталған химиялық элементердің пайыздық құрамы мен бірге отынның жалпы салмағындағы ішкі пішінің құрайтындар отынның жұмыстық массасының әдеттегі құрамы деп аталады. Отынның жұмыстық массасының әдеттегідей құрамы мына түрде көрсетіледі

«р» индексі осы құрамының отынның жұмыстық массасының құрамына жанатындығын көрсетеді. Осы отың үшін минералды қоспалардың саны мен ылғал осы алу, тасмалдау, сақталудың жағдайна қарай қажеттілігінше өзгертіледі. Осымен байланысты жанармайдың әр түріне жылу химиялық ерешелігіне салыстырмалы баға берудің ыңғайлы үшін құрғақ, отың және органикалық масса деген шартты ұғымдар еңгізілген. Отынның осы есептік массасың құрайтындар «р» индексінің орнына «с», «г», және «о» индекстері қолданылады.

Отынның құрғақ массасының әдеттегі құрамы

ал жанатын массасы

Отынның жоғары да келтірілген есептік салмағының әдеттегі құрамына күкірт енеді, ал нақты отынның үш түрінде кездеседі және осыған сәйкес органикалық бар, колчеданның S _к және сульфаттық S _с деп аталады. Органикалык күкірт отынның жоғары молекулалық, органикалық қосындысының құрамына енеді, колчеданның метталдық сульфатын көрсетеді (негізінен F _e S _i ), сульфатты кальций мен темір сульфатын көрсетеді немесе отынның минералды бөлігіне енеді. Органикалық және колчеданның күкіртер отынның жаңған кезде қышқыл бөлінумен қышқылданады, ал сульфатық күкірт қышқылданбайды.

1 кесте- Отынның жиындық массасын есептеу кестесі

Берілген масса

Жиындық массаның есептелуінің коэффиценті

жұмыстық

құрғақ

жанатын

органикалық

Берілген масса: жұмыстық

Жиындық массаның есептелуінің коэффиценті: 1

Берілген масса: құрғақ

Жиындық массаның есептелуінің коэффиценті:

Берілген масса: жанатын

Жиындық массаның есептелуінің коэффиценті:

Берілген масса: органикалық

Жиындық массаның есептелуінің коэффиценті:

Газды отын дегеніміз жанатын және жанбайтын газдардың қоспасы. Мұндай отынның құрамы ондағы газдардың пайыздық құрамымен анықталады, және құрғақ отын үшін жалпы мына түрде көрсетіледі.

онда С _т Н _п кез - келген газқұрайтын көмірқышқылы (СН ₄ басқасы) ол газды отынның құрамына енеді. Газ құрайтын отын үшін құрғақ массаның жұмыстыққа қарай есептелуі мына формула бойынша жүзеге асырылады

, т. б.

«К» мағынасы газ құрайтын отын үшін көрсеткішінен анықталады

W - 100 нм ³ газ көлеміндегі су болады (газдағы Н ₂ О пайыздық құрамына сәйкес болады)

d, г/м ³ газды отынның ылғалдық құрамы 0, 1013 МПа (760мм. рт. ст. ) қысымен 279 К ( ⁰ С) температура дұрыс қалыпқа келтірілген 1 м ³ құрғақ газды отын су буының санына қатысты аңықталады.

2 Жану жылуы

Отынның жануының жылуы дегеніміз бұл 1м ³ газды отынның немесе 1кг қатты (сұйық) отынның толық жануынан бөлінген жылудың саны. Егер ылғал бу құрау қалпында болса (газ температурасы су буының биіктігі нүктесінен жоғары) онда жану жылуын Q _н төмен дейді. Егер жанған өнімде ылғал сұйық түрде болса, онда жану жылуы жоғары деп атайды Q _в . Жылу жануының жоғары, төмен белгілерінің айырмашылықтары отың жанған өнімінің құрамындағы су буының жылуына тең болады, яғни

G дегеніміз - ылғал массасы, ол 1кг отың жану өнімінің құрамындағысы Г _п -жылу конденсациясы, 2, 51Мдж/1кг су шартты түрде қолданылады. G көлемі мына формулалар бойынша анықталады

а) қатты (сұйық) отынды жандыру кезіндегі кг/м ³

б) құрғақ газ құрайтын отынды жандыру кезіндегі кг/м ³

Құрғақ газ құрайтын отынды жандыру кезінде құрғақ газ құрайтын отынды жағу кезінде жанудың жоғарғы және төмен жылудың арасындағы байланыс мына теңдеумен беріледі

Қатты отың жану жылуы калориметриялық өлшемін нәтижесі бойынша анықталады. Отынның жану жылуының шамамен алғандағы мағынасын ескерту үшін тәжірибеде деректер болмаған кезде Менделеевтің эмпирикалық формуласын пайдалануға болады, МДж/кг

Егер, отынның жанатын массасының жану жылуы Q _Н ^Г , сондай-ақ отынның жұмыстық массасының күл мен ылғал құрамдары белгілі болса

3 Жануға қажетті ауаның саны

Отынның толық жануына қажетті кислород саны, көлемі мен массасының саны 1 моль отын үшін, жанудың стехноматериялық теңестірілуімен анықталады. Сонымен, көмірқышқыл үшін деп жазуға болады

1кг көмірқышқылына аламыз, ал күкірт пен сутегі үшін сәйкес

Оттегінің суммарлық қажеттілігі, кг, 1кг сұйық немесе қатты отың жұмыстық массасы толық жану кезінде отындағы кислородтың есебімен қоса алғанда мынаған тен болады

оттегінің жиынтық массасын алғаннан кейін ρ _О2 =1, 429 ^кг / _м ³ көлемі бойынша ауадағы 21% оттегі есепке ала отырып және тиісті қайта құруларын ескеріп теориялық қажетті ауаны анықтау үшін формула аламыз

Массалық көрсеткіші, кг/кг

Газ құрамды отынды жағу үшін ауаның саны жану үшін жанудың мына стехиометриялық тендеуінен анықталады

СО+0, 5 О ₂ = СО ₂ CH ₄ + 2О ₂ = СО ₂ +2H ₂ O

1+0, 5=1 1+2=1+2

H ₂ S+1, 5 О ₂ =S О ₂ + H ₂ O H ₂ +0, 5 О ₂ = H ₂ O

1+1, 5=1+1 1+0, 5=1

C ₂ H ₄ +3О ₂ =2СО ₂ +2H ₂ O

1+3=2+

Осыған сәйкес кислород пен азоттың қажетті саны мынадай болады:

яғни, ауаның саны мынадай болады

4 Ауа артықтығының коэффиценті

Теориялық қажетті мөлшердегі ауамен V _B ^O отынды жағу кезіндегі бөлігі жанбай қалады, сондықтан толық жану үшін ауаны артық береді. Ауа артықтығының коэффиценті дегеніміз оның теориялық анықталған көлеміне (V _B ^O ) деген жақты жұмсаған ауаның қатынасы

Жағудың жану немесе басқадай камераларын сынау кезінде жану коэффенценті мен ауаның жанудың құрғақ өнімдерінің газды сораптамасының деректері бойынша анықталады. Жану өнімінде отынды құрайтын СО, СН ₄ , Н ₂ болмағанда, толық жану жағдайы үшін

толық емес жану кезінде

Жану есебі 1кг сұйық отынға, немесе 1м ³ газ құрамды отынға жасалған. Толық жану өнімі (түтінді газдар) құрғақ газбен су буының қосындысы , м ³ /кг немесе м ³ /м ³

Құрғақ түтінді газ (V _cr ) көлемі деген үш атомды газдардың көлемінің суммасы , жағуға түскен азоттың минималды көлемі ( α =1кезінде) немесе артық ауаның көлемі

, м ³ /кг немесе м ³ /м ³

5 Жану өнемінің есебі

Отың жанғанда жанатың элементтер тотықтырғыштарымен өзара әрекетке түседі, яғни оттегімен және осыған сәйкес тотықтырғыш CO ₂ , SO ₂ , H ₂ O құрайды. Қышқылдану ауадағы (21%) кислородтың есебінен болғандықтан жану өнемінде аталған қышқылдардан басқа ауада бұрын енген азот та болады. Егер толық жану кезінде отын ауамен бірге берілген оттегіге сезінсе, онда осы кезде болған оттегімен отынның саның бірлестігін стехиометриялық деп атайды, ал теориялық кажетті берілген ауаның санылы V ^O , м ³ /кг немесе м ³ /м ³ .

Үш атомды газдардың теориялық көлемі

азот

Газ құрамды отынды есептеу кезінде жану өнімінің құрамы мына түрде анықталады:

үш атомды газдың көлемі

, м ³ /м ³

азоттың теориялық шығыны

, м ³ /м ³

артық ауаның көлемі

, м ³ /м ³

су буының көлемі

м ³ /м ³ жану өнімінің қосындылық саны

Жану өнімінің пайыздық құрамы мынадан анықталады

Есептің нақты дұрыс екендігің тексеру үшін жану барысының материялдық балансын жасайды.

2 кесте -Жану барысының материялдық балансы

баланс статьясы

1м ³ газ құрамды отынға

1кг сұйық немесе қатты отынға

баланс статьясы:

Кіріс, кг

1 отын

2 ауа

1м3газ құрамды отынға:

1*j _г

α*V _B ⁰ *j _B

1кг сұйық немесе қатты отынға:

α *V _B ⁰ *j _B

баланс статьясы: барлығы

1м3газ құрамды отынға: j _г + α V _в ⁰ *j _в

1кг сұйық немесе қатты отынға: I+ α *V _в ⁰ *j _в

баланс статьясы: шағын, кг отынның жанған өнімі

1м3газ құрамды отынға: V _пг *j _пг

1кг сұйық немесе қатты отынға: V _пг *j _пг

Баланстың байланыстығы 0, 5 % көп болмау керек.

Кезкелген құрамды газдың жиындық салмағы мына формула бойынша анықталады

j _СО2 ; j _H2О ; j _СО - газ қоспаларының құрамдарының жиынтық салмағы

CO ₂ ; H ₂ O; CO - газ қоспадағы осы құрамдардын пайыздық мөлшері.

6 Жану өнімінің энтальпияларын есептеу және жану температурасын анықтау

Отынның химиялық энергиясы жану кезінде түтінді газдың физикалық жылуына айналады, ол осы кезде басқа көздермен бірге олардың жылу ұстағышың және температурасын анықтайды.

Жанудың калориметриялық температурасы дегеніміз егер жағуға енгізілген барлық жылу газды ысытуға ықпал етсе отынды толық жағу кезінде газдың ысуы. Қышқылдың минималды мөлшері бар және жану құрамдарының ысуы жанудың калориметриялық температурасың ыстық шығарған деп атайды. Жанудың калориметриялық температурасы жанудың сандық бірлігіне қатысты жылу балансында болады (1кг немесе1м ³ )

немесе

Тендеудің сол жағы жану өнімінің жылу ұстауымен температурасы кезінде көрсетіледі

мұнда - отынның жылуының төменгі жылуы

α - артық ауа коэффиценті

- жануға берілген ауаның жылу ұстауы

мұнда - отынның жылу ұстауы

Жану өнімінің жылу ұстауы температураға байланысты болғандықтан, t _к температураны анықтау үшін оны алдымен тапсырады, содан кейін егер қажет болса алықтайды.

Отынның ыстықтығы