INŻYNIERIA PROCESOWA prof. Jerzy Jura 17.10,2013

Proces to uporządkowane w czasie zmiany stanów zachodzących w przyrodzie

podział procesów:

1. ciągły

2. dyskretny

1.naturalny

2. sztuczny

1..technologiczny

2. wytwórczy

SPALANIE jest to egzotermiczna reakcja syntezy zdolna do samoczynnego szybkiego przemieszczania się w przestrzeni wypełnionej paliwem i utleniaczem.

paliwo + utleniacz --> produkty spalania (spaliny) + pozostałości

substraty muszą być podgrzane do temp. zapłonu, a wydzielanie sie ciepła zapobiega spadkowi temp reakcji poniżej temp. zapłonu

• Z punktu widzenia wł. fizycznych rozróżniamy spalanie:

1.turbulentne ( burzliwe zmiany w strefie spalania)

2.laminarne (spalanie spokojne bez zawirowań)

3.kinetyczne (o szybkości spalania decyduje kinetyka reakcji chemicznych zachodzących podczas spalania( r. utleniania), warunkiem spalania jest wstępne wymieszanie paliwa i utleniacza

4. dyfuzyjne ( mieszanie substratów reakcji zachodzi równocześnie z procesem spalania, np. spalanie kropli ciepłego paliwa i palenie świecy)

5. spalanie kinetyczno dyfuzyjne np. w piecyku gazowym

• Ze względu na stan skupienia

1.spalanie homogeniczne ( stan stały)

2. heterogeniczne ( stan stały i gazowy)

Paliwo i utleniacz stanowią przygotowaną mieszaninę w stanie ciekłym lub stałym. Silniki odrzutowe muszą mieć mieszankę z utleniaczem, bo poruszają się w próżni.

• z punktu widzenia techniki

1. całkowite OPT

2. niecałkowite

3. zupełne OPT

4. niezupełne

1 i 4 zachodzi wówczas gdy węgiel atomowy utlenia się na co2, wodór na h2 i siarka na s2

2. gdy po realizacji spalania pozostają resztki w postaci sadzy niewypalonego węgla i koksiku lotnego.

4. węgiel -> co2 a część na co

Zapotrzebowanie tlenu do spalania:

paliwo: C, H2, S, O2

utleniacz: 02, powietrze

12kg + 32 --> 32/12=8/3 [kg 02/kg C]

C+O2--> CO2

2kg = 16kg= 16/2=8

H2+1/2O2->H20

32+32 = 32/32=1

S+02->SO2

ile potrzeba tlenu do spalania 1kg węgla?

Teoretyczne zapotrzebowanie na tlen do całkowitego i zupełnego spalenia 1kg paliwa

Ot= 8/3C + 8H2 + S - O [kg O2/ kg paliwa]

Zapotrzebowanie na tlen do spalenia calkowitego i zupełnego 1kg paliwa:

Lt= Ot/o.23

Współczynnik nadmiaru powietrza to stosunek ilośći powietrza rzeczywiście dostarczonego do spalania i ilości potrzebnego powietrza

λ = Lr/Lt => Lr = λ x Lt

Załóżmy, że udziały ibjętościowe:

tlenu - o O udział masowy, o- udział objętościowy

azotu - n

CO - t

CO2 - b

1. spalanie zupełne (t≠ fi) λz = 21//21-79 o/n λn = 21//21-79 o-1/2t/n

λn > λz

CIEPŁO spalania i wartość opałowa

Do oceny paliwa pod względem energetycznym używamy:

- ciepło spalania - ilość energii uzyskiwana w wyniku całkowitego i zupełnego spalenia 1kg lub 1m3 paliwa po ochłodzeniu produktów reakcji do temp. początkowej i wykropleniu wody

- wartość opałowa to ciepło spalania pomniejszone o ciepło parowania wody zawarte w spalinach