По формуле д. И. Менделеева

Определить низшую теплоту горения уксусной кислоты СН₃СООН

по формуле Д. И. Менделеева.

Решение:

1. Для того чтобы воспользоваться формулой (1.17), необходим

расчет процентного состава каждого элемента в веществе (массо-

вой доли).

Молярная масса уксусной кислоты СН₃СООН составляет

60 г/моль.

12 2 100

60

16 2 100

60

2. Подставляем найденные значения в формулу Д. И. Менделеева:

Q_Н = 339,4 · 40+1257 · 6,7 - 108,9 · 53,3 - 25,1 · 9 · 6,7 = 12712,74 кДж/кг.

34

1.6.

Выделяющееся в зоне горения тепло расходуется на нагревание

продуктов горения, на нагрев горючего вещества и окружающей сре-

ды. Та температура, до которой в процессе горения нагреваются про-

дукты горения, называется температурой горения. Различают теоре-

тическую, калориметрическую, адиабатическую и действительную

температуру горения (табл. 1.3).

Для вычисления температуры горения используется следующая

зависимость:

Q_ПГ = V_ПГ · ·Т_Г , (1.20)

где Q_ПГ – теплота (теплосодержание) продуктов горения, кДж/кг;

V_ПГ – объем продуктов горения, м³/кг;

С_р – средняя объемная теплоемкость смеси продуктов горения

в интервале температур от Т₀ до Т , кДж/(м³·К);

Т_Г – температура горения, К.

Таблица 1.3

Условия определения температуры горения

Температура горения

Теоретическая

Калориметрическая

Адиабатическая

Действительная

При расчете калориметрической температуры горения исходят

из того, что теплопотери в окружающую среду отсутствуют, и в этом

случае низшая теплота сгорания горючего вещества (Q_Н) равна те-

плосодержанию продуктов горения (Q_ПГ), т.е. энергии, необходимой

для нагревания продуктов горения от 0 °С до теоретической темпе-

ратуры горения.

В реальных условиях температура горения зависит не только от

состава горючего материала, но и от условий горения: разбавления

продуктов горения избыточным воздухом (что учитывается коэффи-

циентом избытка воздуха α), начальной температуры воздуха, полно-

35

ты сгорания исходного горючего материала и наличия теплопотерь

(коэффицент теплопотерь η).

Q_потерь = Q_{излучения} + Q_{недожог} + Q_{диссоциации ПГ} (1.21)

В зависимости от рода учитываемых потерь теплоты из зоны го-

рения вычисляется та или иная температура горения.

Расчет температуры горения проводят по уравнению энергети-

ческого баланса:

Q_Н(1 – η) = V_ПГ^пр · С (Т_Г – Т ), (1.22)

где Q_Н – тепло, выделяемое в реакции горения, кДж;

η – коэффициент теплопотерь; Q_Н · (1 – η)= Q_ПГ;

V_ПГ – объем продуктов полного горения с учетом избытка воз-

духа, м³;

С – средняя объемная теплоемкость продуктов горения при по-

стоянном давлении, кДж/(м³ · К);

Т_Г – температура горения, К;

Т – начальная температура, К.

Из уравнения (1.22) следует, что для расчета температуры горе-

ния необходимо знать теплоту горения, объем и теплоемкость про-

дуктов горения.

В первом приближении температуру горения можно рассчитать

непосредственно из уравнения (1.20), имея в виду, что средняя те-

плоемкость газообразных продуктов горения в интервале темпера-

тур 1500–2500 К может быть принята равной С_р = 1,75 кДж/м³·К.

Однако, теплоемкость зависит от температуры, и поэтому для более

точных расчетов значения теплоемкостей берут из таблиц (приложе-

ние 3 и 4), а подсчет производят методом последовательных прибли-

жений (методом итераций), каждый раз определяя теплосодержание

продуктов горения при выбранной температуре.