ZADANIA NA ZAJĘCIA NR 1, 2

ZADANIE 1

Obliczyć granice wybuchowości mieszaniny powietrza z gazem, dla gazu o składzie objętościowym: rCH4 = 93,5%, rCH6 = 2%; rH2 = 2%; rCO = 1,5%, składniki niepalne 1%. Dolne granice wybuchowości: GCH4 = 5%, GCH6 = 2%; GH2 = 4%; GCO = 12,5%; górne granice wybuchowości: G CH4 = 15%, GCH6 = 11,1%; GH2 = 74,2%; GCO = 74,2%.

ZADANIE 2

Obliczyć ciepło spalania, gęstość oraz górną liczbę Wobbego dla gazu o składzie objętościowym: rCO = 0,215; rCH4 = 0,354; rH2 = 0,195; rC4H8 = 0,008; rCO2 = 0,040; rO2 = 0,014; rH2O = 0,014; rN2 = 0,16. Ciepło spalania poszczególnych składników mieszaniny wynosi: QsCO = 12620 kJ/m3u, QsCH4 = 39830 kJ/m3u; QsH2 = 12746 kJ/m3u, QsC4H8 = 83500 kJ/m3u. Gęstość powietrza ρp = 1,293 kg/um3. Ciepło spalania i gęstość policzyć dla warunków rzeczywistych przyjmując tg = 15oC, pb = 0,1 MPa, pn = 1 kPa, pr = 1,7 kPa.

ZADANIE 3

W jednofunkcyjnym kotle spala się w ilości 20 m3/h gaz ziemny GZ-50 o parametrach: tg = 20oC i nadciśnieniu pn = 5,5 kPa. Gaz GZ-50 o składzie objętościowym: rCH4 = 97,15%; rC2H6 = 0,83%; rC3H8 = 0,26%; rC4H10 = 0,04%; rCO2

= 0,05%; rN2 = 1,67%. Ciepło spalania poszczególnych składników mieszaniny wynosi: QsCH4 = 39830 kJ/m3u; Qs C2H6 = 70367 kJ/m3u, Qs C3H8= 100882 kJ/m3u, Qs C4H10= 133868 kJ/m3u.

Obliczyć:

1. moc cieplną wężownicy umieszczonej w kotle Qo, jeżeli sprawność kotła wynosi η = 0,80

2. rzeczywiste zapotrzebowanie powietrza do spalania V r

p , spalanie zachodzi z nadmiarem λ = 1,06 powietrza o

parametrach: tp = 20oC (założyć, że jest to powietrze suche);

3. prędkość przepływających spalin, jeżeli wewnętrzna średnica przewodu spalinowego wynosi dw = 17 cm, a temperatura spalin za kotłem wynosi tsp = 250oC;

4. rzeczywisty objętościowy strumień dwutlenku węgla CO2 uchodzący ze spalinami do atmosfery.

ZADANIE 4

W kotle spala się gaz o składzie objętościowym: rH2 = 0,521; rCO = 0,072; rCH4 = 0,234; rCO2 = 0,029; rN2 = 0,141; rO2 = 0,003. Ciepło spalania mieszaniny wynosi: Qs = 14 884 kJ/m3u.

Obliczyć:

1. strumień objętościowy paliwa spalonego w kotle, jeżeli moc cieplna wężownicy umieszczonej w kotle wynosi Qo

= 500 kW, a sprawność kotła wynosi η = 0,85

2. strumień podgrzewanej wody w wymienniku ciepła umieszczonym w czopuchu od temperatury tw1 = 10oC do temperatury tw2 = 55oC, jeżeli sprawność wymiennika wynosi ηw = 0,95. Temperatura spalin tsp1 = 280oC i tsp2 = 170oC, a ciepło właściwe wody cp = 4.186 kJ/kg K

3. masę pary wodnej uchodzącej w czasie godziny ze spalinami do atmosfery, 4. wysokość komina, jeżeli ciąg kominowy wynosi 150 Pa.

Liczba Wobbego - (MJ/m³) lub (MJ/mol) lub

Granica wybuchowości – wielkość stężenia

(MJ/kg) – jest to stosunek wartości kalorycznej

par, gazów lub pyłów substancji, które w mieszaninie

odniesionej

do

jednostki

objętości

gazu,

do

z powietrzem

mogą zapalić się od bodźca

pierwiastka kwadratowego jego gęstości względnej, w

termicznego.

tych samych warunkach odniesienia. Jeśli przez Q

Wyróżnia się:

oznaczymy wartość kaloryczną, a przez d gęstość

• dolną granicę wybuchowości – czyli

względną,

wtedy liczbę Wobbego W

można

najniższe stężenie substancji palnej,

przedstawić następująco

• górną granicę wybuchowości – najwyższe

stężenie substancji palnej w mieszaninie z

powietrzem, przy którym jeszcze może

Wyróżnia się:

nastąpić zapalenie się tej substancji i jej

• doln

wybuch pod wpływem bod

ą Liczbę Wobbego – gdy za wartość

źca termicznego.

kaloryczn

Granice wybuchowo

ą przyjmuje się jego wartość

ści mieszanin gazowych oblicza

opałową;

się za pomocą wzoru Le Chatelier’a:

• górną Liczbę Wobbego – gdy za wartość

100

G =

kaloryczn

m

ą przyjmuje się jego ciepło

r / G + r / G + ... + r / G

1

1

2

2

n

n

spalania.

Gm – dolna lub górna granica wybuchowości

Wartość liczby Wobbego jest podstawą do

rn - udział objętościowy n-tego składnika mieszaniny

podziału paliw gazowych na podgrupy.

Gn – dolna lub górna granica wybuchowości

Gęstość

względna

d

-

stosunek

gęstości

składników mieszaniny

rozpatrywanego gazu do gęstości powietrza.