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.