Acasă | Despre noi | feedback-ul
Căldura de reacție este cantitatea de căldură care este eliberată sau absorbită de sistem în timpul reacției [2].
în cazul în care. - Coeficienții stoechiometrici ai produșilor de reacție și a precursorilor; . - entalpia standard de formare a produșilor de reacție și materii prime. Căldura de formare. Aici, indicele înseamnă formarea (formarea), un zero care valoarea aferentă standardului substanței.
Căldura de formare este determinată de substanțe directoare sau calculate pe baza structurii substanțelor.
Căldura de combustie este cantitatea de căldură eliberată prin arderea completă a unei unități de cantități de substanță, cu condiția ca produsele inițiale și finale sunt în condiții standard.
· Mole - pentru un mol (kJ / mol)
· Mass - pentru un kilogram (kJ / kg)
· Vrac - pentru un metru cub de material (kJ / m) a căldurii produse prin ardere.
În funcție de starea de agregare a apei formate în procesul de ardere, distinge căldură mai mare și mai mică de ardere.
O valoare mai mare de căldură este cantitatea de căldură care este generată prin arderea completă a unei unități de cantitate de material combustibil, inclusiv căldura de condensare a vaporilor de apă.
Cea mai mică valoare calorică este cantitatea de căldură care este generată prin arderea completă a unei unități de cantitate de material combustibil, cu condiția ca apa în produsele de combustie este în stare gazoasă.
Căldura molară de ardere se calculează în conformitate cu legea Hess. Pentru a converti căldura molară de ardere a masei în formula poate fi utilizat:
unde - masa molară a substanțelor combustibile.
Pentru substanțele în stare gazoasă la standard, calculată din căldura de ardere în volum, folosind formula:
în care: - volumul molar al gazului care este în condiții standard.
Rezultate exacte pentru suficient amestecuri sau complexe, furnizează combustibili formula Mendeleev pentru căldura de ardere mai mare de:
Pentru a reduce căldura de combustie
Calculul căldurii de ardere a amestecurilor combustibile se efectuează conform formulei
unde - valoarea calorică netă a unui amestec combustibil; - fracțiunea de volum de combustibil th în amestec; - -lea valoare calorică netă a arderii combustibilului în amestec.
Calculul căldurii amestecurilor gaz-aer de ardere se realizează cu ajutorul formulei
în cazul în care - valoarea calorică netă a unui material combustibil ,; - concentrația substanței inflamabile din amestecul aer-gaz, fracțiunea de volum; - căldura de amestec aer-gaz de ardere.
Capacitatea termică a corpului se numește o cantitate fizică care determină raportul dintre cantitatea infinitezimală de căldură. organismul obținut cu creșterea corespunzătoare a temperaturii sale
Cantitatea de energie termică la corpul unei lasa in jos sau retras din ea, este întotdeauna proporțională cu cantitatea de substanță.
Căldura specifică se numește capacitate de căldură, raportat la valoarea unitară a substanței. Cantitatea de substanță poate fi măsurată în kilograme, metri cubi și alunițe. Prin urmare, o distincție între masa, volumul și capacitatea calorică molară.
· - căldura molară. . Această cantitate de căldură, care este necesar să se suspende până la 1 mol de substanță, temperatura acestuia crește cu 1 Kelvin;
· - capacitate de căldură în masă. . Această cantitate de căldură, care este necesar să se suspende până la 1 kilogram de materie care temperatura sa este mărită cu 1 Kelvin;
· - capacitate de căldură volumetric. . Această cantitate de căldură, care este necesar să se suspende până la 1 metru cub substanță care temperatura sa este mărită cu 1 Kelvin.
Legătura dintre capacitățile de masă și căldură molare exprimate prin formula
unde - masa molară a substanței. Capacitatea termică volumetrică exprimată în termeni de molar urmează
unde - volumul molar de gaz în condiții normale.
Capacitatea termică a corpului depinde de un proces care se realizează în timpul alimentării cu căldură.
Capacitatea caldura corpului la presiune constantă este raportul specific (per 1 mol substanță) cantitate de căldură, rezumând în procesul izobară la modificări ale temperaturii corpului.
Capacitatea termică corporală la volum constant este raportul specific (per 1 mol substanță) cantitatea de căldură în Rezumând izocoră proces, o schimbare a temperaturii corpului.
Capacitatea termică a gazelor ideale este
în cazul în care este constanta universală a gazelor.
Capacitatea termică a materialelor în faza solidă la condiții apropiate de normal prin legea Dulong-Petit este
Datorită faptului că căldura specifică depinde de temperatura, consumul de căldură pentru aceeași temperatură crește etsya mea (fig. 3.1).
Capacitatea termică Adevărat numită capacitate termică, care la un anumit proces termodinamic este exprimat prin următoarea formulă
în care - reprezintă procesul prin care se măsoară căldura specifică. Valoarea poate fi. și colab.
Fig. 3.1. Dependența capacității de căldură
Capacitatea medie termică este raportul dintre cantitatea de căldură transmisă la corpul într-un proces predeterminat la schimbările de temperatură, cu condiția ca diferența de temperatură este valoarea finală. Cu capacitatea cunoscută căldură adevărată în funcție de temperatură la o capacitate medie de căldură a intervalului de temperatură pot fi găsite folosind teorema
în cazul în care - capacitatea medie de căldură, capacitatea de căldură -istinnaya.
In studiile experimentale, căldura specifică de substanțe sunt adesea capacitate ridicată de căldură în funcție de limita superioară, o valoare fixă de limita inferioară, care este determinată să fie
medie în funcție încălzește gazele de temperatura limită superioară prezentată în tabelul 3.1.
Căldura specifică a amestecului de gaz depinde de compoziția amestecului și încălzește componentele. Denote: - fracția molară a componentei în amestec; - fracțiunea de volum; - fracțiunea de masă. Aici - th cantitate componentă în moli de m 3 kg. Căldura specifică a amestecului de gaze poate fi determinată prin formulele
în cazul în care. . - molar mediu, masa și capacitatea calorică volumetrică th component amestec.
Formulele pentru determinarea capacităților medii termice molare ale gazelor individuale la volum constant, J / (mol · deg), temperaturile de 0 C.
În cazul motoarelor termice și motoare, fiecare prim ciclu în camera de combustie este alimentat cu porțiune amestec proaspăt, care se numește o taxă proaspătă. Cu toate acestea, în general, rămân în camera de ardere a gazelor de evacuare din ciclul anterior.
Coeficientul este raportul dintre gazele reziduale
în care: - numărul de moli de gaze reziduale; - numărul de moli de taxa proaspătă. Amestecul de gaze reziduale în camera de ardere cu încărcătura proaspătă se numește amestec de lucru. Căldura specifică a amestecului de lucru se calculează conform formulei
în cazul în care. - capacitatea medie termică a încărcăturii proaspete și gazul rezidual, la o temperatură a amestecului de lucru; - raportul gaz rezidual.
Căldura generată în zona de ardere este consumată pentru încălzirea produselor de ardere și a pierderilor de căldură (acesta din urmă include preîncălzirea materialului combustibil și radiația din zona de ardere în mediu). Temperatura maximă la care produsele încălzite de ardere, temperatura de ardere se numește.
În funcție de condițiile în care procesul de ardere distinge calorimetru să conducă procedura. adiabatic, teoretic. și temperatura de ardere reală [12].
Sub arderea temperaturii calorimetrului intelege temperatura la care produsele de ardere sunt încălzite în următoarele condiții:
· Toate căldura eliberată în timpul reacției este utilizat pentru încălzirea produselor de ardere;
· Arderea completă a unui amestec combustibil stoichiometric ();
· În timpul formării produșilor de ardere are loc de disociere;
· Amestec combustibilă este la o temperatură inițială de 273K și o presiune de 101,3 kPa.
Temperatura de ardere adiabatică este determinată nu stoichiometrice amestec carburant ().
Temperatura de ardere teoretică a calorimetrului se caracterizează prin aceea că, calculul ia în considerare pierderile de căldură în urma disocierii produselor de ardere.
Temperatura de ardere reală - este temperatura la care produsele încălzite de ardere în condiții reale.
Luați în considerare la calculul numai calorimetrului și temperatura de ardere adiabatic, cu o mică corecție. Presupunem că amestecul inițial este diferită de temperatura inițială. Notăm mol și cantitatea de amestec din amestecul de produse de combustie. Apoi, echilibrul căldurii produse prin ardere la presiune constantă poate fi scrisă sub forma
în cazul în care. - capacitatea medie de căldură a amestecului original și a produselor de ardere; - căldura eliberată prin arderea unui mol dintr-un amestec de lucru; și - temperatura gazelor de ardere și a amestecului de lucru respectiv. Referitor la un mol de formula amestecului de lucru (3.20) poate fi reprezentat ca
în care - raportul compoziției moleculare a modificărilor amestecului. De căldură ecuațiile de echilibru sunt calorimetrului și temperatură de ardere adiabatic.
Odată cu explozia volumului amestecului de alimentare poate fi considerată constantă. Pentru a calcula temperatura exploziei suficiente pentru a determina temperatura de ardere în timpul volumului constant
Presiunea exploziei poate fi găsit cu ajutorul ecuației Clapeyron-Mendeleev, având în vedere că volumul procesului nu se schimbă.
Lucrări practice №3
„Calculul substanțelor calorice“
Obiectiv: aflați care sunt conceptele de bază ale echilibrului energetic al proceselor de ardere. Studiu de a face calculul valorii calorice a diferitelor tipuri de substanțe combustibile (agenți individuali și amestecuri ale acestora, substanța complexă, compoziția elementară arătată).
Formulele de calcul și algoritmi
1. (3.1) este utilizată pentru a calcula căldura de ardere a substanțelor individuale. Mai întâi egalează reacția de ardere prin care coeficienții stoechiometrici este determinată și de produse. Apoi, masa (vezi Tabelul 3.1.) Sunt entalpia standard de formare a materiilor prime și a produselor de reacție. Parametrii gasit sunt substituiți în formula (3.1), iar căldura calculată de ardere a substanței inflamabile.
2. Căldura de combustie sunt substanțe complexe cu formulele D. I. Mendeleeva (3.4) și (3.5). Pentru calculul trebuie doar să cunoască fracțiuni de masă ale elementelor ca procent. Căldura de ardere se calculează în kJ / kg.
3. Pentru calcularea amestecurilor de combustibili sunt formulele (3.1) - (3.6). În primul rând găsi o valoare calorică inferioară a fiecărui combustibil gazos ca un compus individual cu formula (3.2) sau ca substanță complexă a formulelor (3.4) și (3.5). Pentru a trece la căldura volumetrică de ardere este utilizat cu formula (3.2) și (3.3). Rotunjirea calcul calcul căldura inferioară de ardere a amestecului combustibil cu formula (3.6).
4. Pentru a determina căldura de combustie de 1 m3 de amestec aer-gaz este calculat fracție de volum de gaze combustibile, în prezența aerului, cantitatea de care depinde. Apoi, folosind formula (3.7) calcularea căldurii de amestec aer-gaz de ardere.
Exemplul 3.1. Definiți o căldură mai mică de ardere a acetilenei.
Decizie. ardere acetilenă Ecuația.
Conform ecuației coeficienți stoichiometrice sunt egale. . . . Utilizarea aplicației 3.1 este un standard entalpie formarea substanțelor de reacție. . . . Conform formulei (3.1), se calculează o căldură mai mică de ardere a acetilenei
Pentru a calcula cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii de 1 m3 de acetilenă, valoarea rezultată trebuie să fie împărțită la volumul molar în condiții standard (3.3):
Exemplul 3.2. Se calculează valoarea netă calorică a masei organice a compoziției: - 62% - 8% - 28% - 2%.
Decizie. Mendeleev privind formulele (3.4) și (3.5), vom găsi
Exemplul 3.3. Pentru a determina căldura de ardere a amestecului de gaze constituit din - 40% - 20% - 15% - 5% - 10% - 10%.
Decizie. Din aceste gaze combustibile sunt. . . . Noi scriem ecuația pentru fiecare combustibil reacționează cu oxigenul:
Entalpia standard de formare a substanței utilizează tabelul de date Tabelul 3.2.
Conform formulei (3.1), în conformitate cu ardere prin ecuațiile (1) - (4) descoperim căldura de combustie:
La un amestec de gaz combustibil, folosind formula (3.6), considerând că molara fracție și volumul coincid. Ca rezultat al calculelor obținem o căldură mai scăzută de ardere a amestecului de gaz
In timpul arderii 1 m3 dintr-un amestec de gaz generează căldură egală
Exemplul 3.4. Calculați o căldură mai scăzută de ardere a amestecului propan-aer când coeficientul excesului de aer.
Decizie. Scrieți ecuația de ardere propan
Conform ecuației reacției 1 m 3 propan ar trebui să scadă m 3 de aer pentru un amestec stoichiometric. Având în vedere că pentru 1 m3 de propan consumat efectiv m 3 de aer. Astfel, într-un 1 m 3 în amestec propan-aer va fi fracțiunea de volum de propan
O căldură mai scăzută de ardere a propanului găsi formula (3.1). Entalpia standard de formare a propanului poate fi determinată în conformitate cu tabelul 3.2.
Căldura de combustie de propan este
O căldură mai scăzută de ardere a amestecului propan-aer poate fi determinată din formula (3.7)
3.1. Calculați cea mai mare și cea mai mică căldura de ardere a substanțelor individuale. Parametri pentru calcul, în funcție de forma de realizare, sunt prezentate în Tabelul 3.3.
3.2. Calculați materiale de puterea calorică netă a compoziției complexe. Parametri pentru calcul, în funcție de forma de realizare, sunt prezentate în Tabelul 3.4.
3.3. Ce cantitate de kg substanță poate fi încălzit la o temperatură de 0 ° C prin arderea unui amestec combustibil de 3 m. Parametri pentru calcul, în funcție de forma de realizare, sunt prezentate în Tabelul 3.5. Capacitatea termică a substanței de a găsi utilizând ghiduri.
Tabelul 3.2. Entalpia standard a formării
Substanța și statul
Substanța și statul