Как рассчитывают теплоту сгорания газообразного топлива


Задача 23.
Рассчитайте в кДж/м3 теплоту сгорания аммиака. Реакция идет по схеме:
2NH3(г) + 7/2O2(г) = 2NO2(г) + 3H2O(г).
Решение:
∆Нf2O) = -241,81 кДж/моль;
∆Нf(NO2) = 34,19 кДж/моль;
∆Нf(NH3) = -45,94 кДж/моль.

Записываем термохимическое уравнение реакции горения NH3 и определяем ∆Hх.р: 2NH3(г) + 7/2O2(г) = 2NO2(г) + 3H2O(г); ∆Н = ?.

∆Hх.р = [3∆Нf2O) +  2∆Нf(NO2)] - [7/2∆Нf(O2) + 2∆Нf(NH3)] =
= [3(-241,81) + 2(34,19)] - [7/20 + 2(-45,94)] = -657,05 -  (-91,88) = 565,17  кДж/моль.

Qр = -∆H, Qр = 565,17 кДж/моль.

Полученные данные относятся к одному 2 моль аммиака, поэтому необходимо произвести перерасчет на 1 м3 газообразного аммиака при нормальных условиях. При н.у. 1 моль газа занимает объем 22,4 л, получим:

(2 . 22,4) л = 565,17 кДж/моль
1000 л = х кДж/моль

Тогда

х = Qр = V(NH3)/Vm = (1000 . 565,17)/(2 . 22,4) = 12615,4 кДж/м3.

Ответ: Qр = 12615,4 кДж/м3.
 


Задача 24
Вычислите теплоту сгорания СО в кДж/м3. Газ содержит 10% негорючих примесей.
Решение:
∆Нf(CO2) = -393,8 кДж/моль;
∆Нf(CO) = -110,5 кДж/моль.

Записываем термохимическое уравнение реакции горения СО и определяем ∆Hх.р: СО(г) + 1/2О2(г) = СО2(г)

∆Hх.р = ∆Нf(CO2) -  ∆Нf(CO) + 1/2∆Нf(O2) = -393,8 - (-110,5) = -283,3 кДж/моль.

Qр = -∆H, Qр = 283,3 кДж/моль.

Полученные данные относятся к одному молю вещества, поэтому необходимо произвести перерасчет на 1 м3 газа при нормальных условиях, учитывая 10% содержания примесей и,соответственно, 90% содержания СО в газовой смеси. При н.у. 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Нужно найти число молей СО в 1 м3:

1 м3 = 1000 л, 90% СО составят 900 л.

Тогда

v(СО) - число молей равно:v(СО) = V(СО)/Vm = (900 л)/(22,4л) = 40,18 моль.

Определим сколько теплоты выделяет 900 л СО, получим:

Qр(СО) = 283,3 кДж/моль . 40,18 моль = 11383 кДж/м3.


Ответ: Qр = 11383 кДж/м3.
 


Задача 25.
Рассчитайте в кДж/м3 калорийность топлива, состоящего из ацетилена С2Н2, содержащего 20% негорючих примесей. Вода выделяется в газообразном состоянии.
Решение:
∆Нf2O) = -241,81 кДж/моль;
∆Нf(CO2) = -393,8 кДж/моль;
∆Нf2Н2) = 226,73 кДж/моль.

Уравнение реакции имеет вид:

С2Н2(г) + 5/2О2(г) = 2СО2(г) + Н2О(г)

∆Hх.р = [∆Нf2O) +  2∆Нf(CO2)] - [5/2∆Нf(O2) + 2∆Нf2Н2)] = 
= -241,81 + 2(-393,8) - (226,73 + 0) = -1029,41 - 226,73 = -1256,14 кДж/моль. 

Полученные данные относятся к одному молю вещества, поэтому необходимо произвести перерасчет на 1 м3 газа при нормальных условиях, учитывая 20% содержания примесей и,соответственно, 80% содержания С2Н2 в газовой смеси. При н.у. 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Нужно найти число молей С2Н2 в 1 м3:

1 м3 = 1000 л, 80% С2Н2 составят 800 л.

Тогда

v2Н2) - число молей равно: v2Н2) = V(С2Н2)/Vm = (800 л)/(22,4л) = 35,71 моль.

Определим сколько теплоты выделяет 800 л С2Н2, получим:

Qр(С2Н2) = 1256,14 кДж/моль . 35,71 моль = 44856,75 кДж/м3.


Ответ: Qр = 11383 кДж/м3.