C%= x 100%
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie takiego stężenia mieszaniny palnych par cieczy propanolu z powietrzem, przy której możliwy jest wybuch i w ten sposób określenie dolnej granicy wybuchowości DGW.
2. Część teoretyczna.
Dolna Granica Wybuchowości - jest to najniższe stężenie składnika palnego w mieszaninie z powietrzem lub innym gazem utleniającym, przy którym zapłon jest już możliwy
Górna Granica Wybuchowości - jest to najwyższe stężenie składnika palnego w mieszaninie z powietrzem lub innym gazem utleniającym, przy którym zapłon jest jeszcze możliwy.
3. Część obliczeniowa.
Tabela wyników :
Objętość cieczy
|
PROPANOL |
|
|
Kolejna próba |
Wynik próby |
0,39 ml 0,35 ml 0,33 ml 0,32 ml 0,30 ml
|
propanol jw. jw. jw. jw.
|
+++ +++ +++ - - - - - -
|
Objętość zadozowanego propanolu równa 0,33 ml ulegała jeszcze zapaleniu w komorze spalania. Poniżej tej wartości nie udało się już zapalić badanej cieczy.
Objętość 0,33 ml propanolu przyjmiemy jako graniczną i dla niej wyznaczymy dolną granicę wybuchowości
3.1. Najniższa objętość zadozowanego propanolu, przy której możliwy był jeszcze zapłon mieszaniny par propanolu z powietrzem.
Vmin= 0,33 ml
3.2. Obliczamy najniższe stężenie % propanolu w mieszaninie z powietrzem w komorze spalania.
Vmin
C%= x 100%
2710
0,33 ml
C%= x 100%
2710 ml
C%= 0,0122 %
3.3. Masa zadozowanego propanolu do komory spalania
ρpropanolu = 0,803 g/ml
m propanolu = 0,803 g/ml x 0,33 ml
m propanolu = 0,265 g
3.3. Objętość par propanolu w komorze spalania w t=500C
3.3.1. Vt dla 1 mola propanolu
22,4 dm3 x (50 + 273 K)
Vt =
273 K
Vt = 26,50 dm3
3.3.2. Vt dla masy m = 0,265 g propanolu zadozowanej do komory spalania - obliczamy z proporcji
Mmol - Vt
mmin - VXt
mmin x Vt
VXt=
Mmol
0,265 g x 26,50
VXt=
60 g
VXt = 0,117 dm3
3.4. Obliczamy DGW w %
VXt
DGW% = x 100%
2,71 dm3
0,117 dm3
DGW% = x 100%
2,71 dm3
DGW% = 4,32 %
3.5. Obliczamy DGW w g/m3
mmin
DGW g/m3 =
0,00271 m3
0,265 g
DGW g/m3 =
0,00271 m3
DGWg/m3 = 97,79 g/m3
3.6. Obliczamy błąd bezwzględny ΔY
ΔY = Y - A; gdzie:
Y - DGW otrzymana doświadczalnie,
A - DGW obliczona teoretycznie.
M
ADGW = ; gdzie:
4,76 x (N-1) x Vt
M - masa cząsteczkowa propanolu,
M = 60 g,
N - liczba atomów tlenu potrzebna do spalenia jednej cząsteczki propanolu obliczona z równania stechiometrycznego,
C3H7OH + 4,5 O2 4H2O + 3CO2
N=9
Vt - objętość mola propanolu w t = 500C
Vt = 271 dm3 = 0,271 m3,
60 g
ADGW =
4,76 x (9-1) x 0,0265 m3
ADGW = 52,85 g/m3
ΔY = 97,79 g/m3 - 52,85 g/m3
ΔY = 44,94 g/m3
3.7. Obliczamy błąd względny σ
ΔY
σ = x 100%
Y
44,94 g/m3
σ = x 100%
97,79 g/m3
σ = 45,91 %
3.8. Uwzględniając DGW dla propanolu podaną w literaturze obliczamy dla porównania błąd względny i bezwzględny.
DGWlit = 52 g/m3
3.8.1. Błąd bezwzględny
ΔY = 97,79 g/m3 - 52 g/m3
ΔY = 45,79 g/m3
3.8.2. Błąd względny
ΔY
σ = x 100%
Y
45,79 g/m3
σ = x 100%
97,79 g/m3
σ = 46,82 %
4. Wnioski
Najniższe stężenie par cieczy propanolu w powietrzu, przy którym możliwy jest wybuch, wyznaczono dozując coraz to mniejsze dawki cieczy do komory spalania i zapalając je.
W ten sposób otrzymano najniższą wartość objętości dozowanego propanolu, przy której w komorze spalania następowało zapalenie. Pozwoliło to na wyznaczenie wartości dolnej granicy wybuchowości DGW, która wyniosła 97,79 g/m3.
W celu wyznaczenia błędu z jakim określono DGW, granicę tą policzono posługując się wzorami empirycznymi, gdzie podstawą była reakcja stechiometryczna propanolu z tlenem.
W wyniku tych obliczeń obliczona wartość DGW wyniosła 52,85 g/m3. Pozwoliło to na oszacowanie błędów bezwzględnych i względnych, i tak:
błąd bezwzględny wyniósł 44,94 g/m3.
błąd względny 45,91 %
Wartości tych błędów policzono również dla DGW odczytanego z tabel zawartych w literaturze przedmiotu, i tak:
błąd bezwzględny wyniósł 45,79 g/m3,
błąd względny 46,82 %
Otrzymane wartości błędów dla DGW odczytanego z literatury kwalifikują ćwiczenie do ponownego dokładniejszego badania.
- W załączeniu dane dotyczące propanolu.
„ OZNACZENIE DOLNEJ I GÓRNEJ GRANICY WYBUCHOWOŚCI PAR CIECZY „
5