شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت اول

مقدمه : در این مطلب و ۵ پست بعدی به بررسی زوایای مختلف شیمی احتراق دیگ بخار خواهیم پرداخت . تعریف علمی شیمی احتراق دیگ بخار ، ترکیبات شیمایی سوخت، محاسبات احتراق انواع سوختهای جامد و مایع از موارد مورد بررسی هستند.

شیمی احتراق دیگ بخار

طراحی دیگ بخار مستلزم داشتن اطلاعات جامعی از سوخت و مواد حاصل از احتراق آن است. در این فصل محاسبات احتراق كه در آن مقادیر هوای لازم، گازهای حاصل و تجزیه و غلظت این گازها بررسی می شود و نیز ارزش گرمایی سوختها مورد بحث قرار می گیرد.

چون در محاسبات احتراق به تعیین غلظت گازها اشاره می شود، ابتدا به تشریح آن می پردازیم:

چگالی گازها

جرم مولی یك جسم عبارت از مجموع حاصلضرب جرم اتمی در تعداد اتمهای هر یك از عناصر شیمیایی فرمول آن جسم است. بنابراین در مونواكسید كربن(co) كه یك اتم كربن و یك اتم اكسیژن وجود دارد، با توجه به این كه جرمهای اتمی آن به ترتیب ۱۲ و ۱۶ است، جرم مولی برابر با ۲۸=۱۶ × ۱ + ۱۲× ۱ می باشد.

در دی اكسید كربن (Co2) كه یك اتم كربن و ۲ اتم اكسیژن دارد، جرم مولی برابر با ۴۴ = ۳۲ +۱۲ = ۱۶×۲+۱۲×۱ می باشد. این محاسبه را می توان برای سایر مواد به كار برد. جرم مولی را می توان در هر یك از واحدهای جرم بیان كرد.

حجم مولی یك گاز حجمی است كه توسط جرم مولی آن در شرایط معین دما و فشار اشغال شده است. در واحدهای SI ، جرم مولی تمام گازها حجمی معادل ۲۲٫۴m22) ، در (۲۷۳ k) 0ºv و فشار مطلق ۱٫۰۱۳bar ، غلظت (co2) ، یعنی جرم بر حجم برابر است با: در دمای ۰ º c و ۱٫۰۱ bar abs است. برای مثال در مورد (co

۴۴/۲۲٫۴=۱٫۹۶۴۳ kg m-3

دما و فشار ۰ ºc و ۱٫۰۱ bar را به نام استانداردهای دما و فشار می نامند.

اصطلاح دیگری نیز به نام دما و فشار نرمال نیز در مباحث شیمی احتراق دیگ بخار به كار می رود كه شرایط عادی اتمسفر را نشان می دهد گرچه تعاریف قابل قبول جهانی برای این دو واحد وجود ندارد. بنابراین در واحد چگالی گازها، برای جلوگیری از ابهام، به شرایط دما و فشار باید اشاره كرد.

در مواردی كه فشار و دمای گاز از ۱٫۰۱۳ bar و ۰ºc تجاوز می كند، چگالی گاز در شرایط جدید با استفاده از قانون گازها به این صورت محاسبه می شود:

PV=WRT

كه در آن :

فشار مطلق P

حجم V

جرم گازی كه حجم v را اشغال كرده W

دما بر حسب k T

عدد ثابت جهانی برای گاز R

(همه بر حسب واحد یكسان)

W/V=P/RT = چگالی

P1/(RT1) = چگالی

P2/(RT2)= 2چگالی

بنابراین نتیجه می شود:

(۲چگالی T2 / P2 = (1 چگالی T1 / R=P1

كه نتیجه می شود

۳-۳ T1/T2×(P2/P1) × ۱ چگالی = ۲ چگالی

به طور مثال در مورد گاز (co2)، غلظت در tºc و p بار برابر است با:

×(۲۷۳/(۲۷۳+t×(p/1.013)kg m-3

۱٫۹۶۴۳

چگالی مخلوط گازها

چگالی مخلوط گازها را می توان به سادگی ابتدا با تعیین جرم مولی مخلوط و سپس به كمك اصولی كه گفته شد، محاسبه نمود.

به طور مثال چگالی گاز طبیعی طبق آنالیز داده شده در جدول ۳-۱ محاسبه می شود.

جرم مولی مخلوط، با ضرب كردن نسبت حجمی هر یك از اجزا در جرم مولی و جمع نتایج به دست می آید.

جدول ۳-۱ تعیین آنالیز جرمی گاز طبیعی به كمك آنالیز حجمی آن

نسبت جرمی

 

درصد جرمی نسبت جرمی

D=B×C

جرم مولكولی

C

نسبت حجم درصد حجم

A

فرمول تركیب
۰٫۸۹۲۲

۰٫۰۵۱۳

۰٫۰۱۰۴

۰٫۰۰۷

۰٫۰۰۴۲

۰٫۰۰۴۰

۰٫۰۰۷۸

۰٫۰۲۳۱

۸۹٫۲۲۴

۵٫۱۳۴

۱٫۰۳۶

۰٫۶۸۵

۰٫۴۲۵

۰٫۴۰۱

۰٫۷۷۹

۲٫۳۱۳

۱۵٫۱۲۰

۰٫۸۷۰

۰٫۱۷۶

۰٫۱۱۶

۰٫۰۷۲

۰٫۰۶۸

۰٫۱۳۲

۰٫۳۹۲

۱۶

۳۰

۴۴

۵۸

۷۲

۳۴

۴۴

۲۸

۰٫۹۴۵

۰٫۰۲۹

۰٫۰۰۴

۰٫۰۰۲

۰٫۰۰۱

۰٫۰۰۲

۰٫۰۰۳

۰٫۰۱۴

۹۴٫۵

۲٫۹

۰٫۴

۰٫۲

۰٫۱

۰٫۲

۰٫۳

۱٫۴

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

C5H12

H2S

 

CO2

N2

متان

اتان

پروپان

بوتان

پنتان

سولفور

هیدروژن

كربن

اكسیدازت

۱٫۰۰۰

۱۰۰٫۰

۱۶٫۹۴۶

۱٫۰۰۰ ۱۰۰٫۰ كل

جرم مولی مخلوط = ۱۶٫۹۴۶

در جدول ۱-۳ خلاصه این محاسبات درج شده است . حاصلضرب ستون b در ستون c مساوی با ستون D است. جمع ارقام ستون D برابر با حجم مولی مخلوط گازها یعنی ۱۶٫۹۴۶ می باشد. چگالی مخلوط گاز طبیعی در ۰ºC و فشار ۱٫۰۱۳ BAR برابر با ۱۶٫۹۴۶/۲۲٫۴=۰٫۷۵۶۵ kg-3 ­ می باشد.

راه دیگر محاسبه به این صورت است كه چنانچه مقادیر غلظت هر یك از اجزا گاز معلوم باشد، نسبت حجمی (ستون B) هر یك از اجزا را در غلظت آن جزء ضرب كرده و نتایج را جمع می نماییم تا غلظت گاز مخلوط به دست آید. باید دقت كرد كه مقادیر چگالی همه در یك شرایط مساوی فشار و دما باشند. تبدیل نتیجه به شرایط مطلوب، طبق معادله ۳-۳ محاسبه می شود.

مطالب مرتبط :

شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت اول

شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت دوم – تركیب شیمیایی سوخت ها

شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت سوم – محاسبات احتراق

شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت چهارم – محصولات احتراق

شیمی احتراق دیگ بخار-قسمت پنجم – سوخت های جامد و مایع

 شیمی احتراق دیگ بخار – قسمت ششمارزش گرمایی

! کپی ممنوع * استفاده از مطالب اين سايت فقط با ذكر نام منبع بلامانع مي باشد * کپی ممنوع !

انواع ديگ هاي(بويلرهاي) بخار مشهد بويلر انواع ديگهاي(بويلرهاي)روغن داغ مشهد بويلر انواع ديگ هاي(بويلرهاي) آبگرم(آبداغ)-ديگ فولادي مشهد بويلر بخارشوي-كارواش-تجهيزات موتورخانه-روغن حرارتي-هيتر هواي گرم فيلترشني-مبدل حرارتي-سختي گير-موگير و صافي-منبع كوئل دار مقاللات تخصصي بويلر(ديگ بخار)-نرم افزارهاي تخصصي-استانداردهاي فني