Что из себя представляет теоретически необходимое количество воздуха.

Дата добавления: 2014-09-05 | Просмотров: 1538

Топливо состоит в основном из углерода (С), водорода (Н₂) и кислорода. В 1 кг дизельного топлива примерно содержится: углерода - 0,87 кг, водорода - 0,126 кг, кислорода - 0,004 кг. Общую формулу молекул топлива можно записать в виде С_пH_2п+2.

Если для общности рассуждений принять, что в одном кг топлива содержится У кг углерода, В кг водорода и К кг кислорода, то можно записать:

У + В + К = 1 кг

Общую формулу молекул топлива можно записать в виде С_пH_2п+2.

Если для общности рассуждений принять, что в одном кг топлива содержится У кг углерода, В кг водорода и К кг кислорода, то можно записать:

У + В + К = 1 кг

Процесс сгорания топлива – это процесс окисления его составных элементов (углерод и водород) кислородом.

Горение углерода: С + О₂ = СО₂,

т.е. для сгорания 1 кг – атома С требуется 1 кмоль О₂.

Из уравнения также видно, что из 1 кмоля О₂ образуется 1 кмоль СО₂. Отметим, что согласно закону Авогадро, 1 кмоль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. Следовательно, при горении углерода объем газа до сгорания оказывается равным объему газа после сгорания (объемом углерода, входящего в состав жидкого топлива пренебрегаем).

Заметим, что при недостатке кислорода углерод сгорает не полностью, образуя окись углерода СО (угарный газ).

Из уравнения сгорания водорода также следует, что при сгорании водорода при затрате 1 кмоль О₂ образуется 2 кмоля паров воды, т.е. число молей газов возрастает в 2 раза. Следовательно, объем увеличивается в 2 раза. Это означает, кроме всего прочего, и то, что при использовании в качестве топлива водорода, если бы даже тепло не выделялось, давление все равно бы поднималось и работа совершалась (из-за увеличения объема газа).

Общее количество кислорода, необходимого для полного сгорания одного кг топлива, получим сложив количества кислорода на сгорание углерода и водорода и вычтя кислород, находящийся в самом топливе (К/32) и вступающий затем в реакции окисления.

Для полного сгорания 1 кг топлива потребуется кислорода (кмолей):

, (1)

где: - число кмолей кислорода, содержащегося в 1 кг самого топлива.

Для определения количества воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива, учтем, что сухой атмосферный воздух содержит по объему 21% кислорода (и 78,1% - азота, 0,93 – аргона, 0,03% - углекислого газа). Отсюда следует, что 1 кмоль воздуха содержит 0,21 кмоля О₂ (закон Авогадро).

Составим пропорцию для определения количества кмолей воздуха (L_o), необходимого для полного сжигания 1 кг топлива:

в 1 кмоле воздуха - 0,21 кмоля О₂;

в L_o кмоле воздуха - K’ кмоля О₂.

Отсюда получаем L_o (в кмоль воздуха на 1 кг топлива):

, (2)

Учитывая, что для воздуха: 1 кмоль » 28,95 кг, можно вычислить и массу воздуха, необходимую для обеспечения полного сгорания 1 кг топлива ( ):

=28,95×L_o, кг воздуха/кг топлива.

Для среднего содержания элементов топлива (У=0,87 кг, В=0,126 кг и К=0,004 кг) находим:

В пересчете на нормальные условия (760 мм рт.ст. и 0°С) такое количество занимает объем:

, м³ воздуха/кг топлива.