01-09 - samostalni zadaci

8/17/2019 01-09 - Samostalni Zadaci

1/17

č


2/17

č č ()

,

č č č

+

č

č

č

č


3/17

1. ( ), . 0.5 ,

, , 10 .

1 .

1 . ,81 /.

. č 64,7

2.

č ć 1 , 0

1

3. 1 , ( ) 5

25. 2 ,

4. 17,8 ( ).

ć 2 (

1 ) 30. ć

10.

.

.

.


4/17


5/17

(

č

ć ∙ (

č

)

č (, , ),

)

,

)

č ,

)

( č

ć ∙ (č

)

č (, , ),

)

,

)

č ,

)

(

∙ č ∙

č)

č (, , ),

)

,

)

č ,

)

• č ( )

č

• č

• č


6/17

. đ

.

, .

)

,

)

č , č č ,

)

č ,

)

č () č ,

)

č ,

)

č () ,

)

č č .

. ć č

č ( , ,) ∙ .

∙.

č, č .

)

,

)

č , č č ,

)

č ,)

č () č ,

)

č ,

)

č () ,

)

č č .

)

č č

đ .

• č ( )

č.

• č .

• č .


7/17

( ) đ

ε

č č č

č

č č

č

č

č č

č č

đ

( ) đ

ε

ϕ

č č č

č

č č

č

č

č č

č č

đ


8/17

.

.

.

.

č č.

č č č

č č

č č

.

đ .

+.

č č. ,.

č č č

č č

č đ


9/17

1. 20 ϕ0,.

. č

č

č č

2. 2 ϕ0,.

1. č

č č đ

č č č

ć č

č

3. 33 ϕ0,.

ć. č

č

ć č

č

. 2

1 .

ć

č

č č

č

. 100 , č

0% . 30

ϕ0,3. 0

.

2. 1 /.

č č

č č

č

č

č


10/17


11/17

1. Analizom sastava 1 kg nekog čvrstog goriva utvre su sledeće vrednosti masenih udela

komponenata:

c=0,5 kg/kg;

h=0,05 kg/kg;

o=0,2 kg/kg;

n=0,05 kg/kg;

w=0,15 kg/kg;

a=0,05 kg/kg.

Gorivo sagoreva sa koeficijentom viška vazduha λ =1,2.

Izračunati:

a) Donju i gornju toplotnu moć goriva,

b) Stvarnu potrošnju vazduha,

c) Zapreminu produkata sagorevanja,

d)

Temperaturu sagorevanja.

2. Vazdušni gas, sa zapreminskim udeloma komponenata:

H2=0,06;

CO=0,23;

CH4=0,03;

C2H4=0,01;

CO2=0,05;

N2=0,62;

sagoreva sa koeficijentom viška vazduha λ =1,1.

Izračunati:

a)

Donju i gornju toplotnu moć goriva,

b)

Stvarnu potrošnju vazduha.


12/17

SAGOREVANJE

•

Sagorevanje je burno reagovanje goriva koje se prilikom dodira sa atmosferskim kiseonikom nalazi nadovoljno visokoj temperaturi. U gorivu se energija nalazi u vezanom stanju kao hemijska energija.

• Za većinu klasičnih goriva zajedničko je to da im je sagorivi deo sastavljen isključivo od sledećihelemenata: ugljenika C, vodonika H, kiseonika O2 i azot N2. Sumpor S se pojavljuje sa udelom od

svega nekoliko procenata u nekim ugljima i uljima, a njegov zadržaj je važan zbog njegovog štetnogdejstva na konstrukciju kotla.

Toplotna moć goriva zavisi od hemijskog sastava goriva i uslova sagorevanja. Zavisno od pritiska i

temperature produkata sagorevanja goriva prisutna voda može biti u tečnom ili gasovitom stanju.

−

Kada se tečnost u proizvodima sagorevanja nalazi u tečnom stanju toplotni efekat hemijske

reakcije označava se kao gornja toplotna moć goriva g

H .

− Kada se tečnost u proizvodima sagorevanja nalazi u parnom stanju, osloboeni iznos toplote, pripotpunom sagorevanju goriva, označava se kao donja toplotna moć goriva

d H .

Pošto se na pretvaranje tečne u gasovitu fazu vode troši toplota to jegd

H H < za iznos energije

upotrebljene za faznu transformaciju vode. Prema tome donju i gornju toplotnu moć gorivapovezuje zavisnost:

( ) kgkJ wh H H gd

/ 92500 +⋅−=

Toplotna moć goriva se odreuje eksperimentalno (kalorimetrijski) ili poluempirijskim izrazima približno.

Iz stehiometrijskih jednačina (hemijske jednačine oksidacije - sagorevanja) proizilazi koliko je kiseonika

teorijski potrebno za potpuno sagorevanje goriva odreenog hemijskog sastava. Ova količina kiseonika senaziva minimalna količ ina kiseonika

minO .

Potpuno sagorevanje goriva, sa teorijski potrebnom masom (količinom, zapreminom...) kiseonika,

obezbeuje se dovoenjem minimalne količ ine vazduha min

L za takav proces. Za proračune se moče

usvojiti da je maseni udeo kiseonika u vazduhu 0.23, odnosno zapreminski udeo kiseonika u vazduhu

0.21.

Prilikom sagorevanja goriva u komori, usled neravnomernosti mešanja goriva i vazduha, mogu se pojaviti

mesta sa viškom ili manjkom kiseonika potrebnog za potpuno sagorevanje goriva. Stvarna potrošnja

vazduha L povezana je sa minimalnom količinom vazduhamin

L preko koeficijenta viška vazduha λ .

min L L ⋅= λ 1


13/17

Energija aktivacije predstavlja najmanji iznos energije koji je potrebno dovesti jedinici količine goriva da

bi se povisio energijski nivo molekula do stanja u kojem se meumolekulske veze raskidaju i obezbeuje

hemijskareakcija sa kiseonikom.

Temperatura koja odgovara dimnim gasovima na kraju procesa sagorevanja naziva se temperatura

sagorevanja.

Karakteristike č vrstog goriva

−−+==

C kmol

Okmolsoh

cc

O 2min

8

31

12

σ - karakteristika goriva

= C kmol

N kmol

c

n

2

12

28γ - azotna karakteristika

Procentualni udeo komponenti produkata sagorevanja

( ) ( )121.021.021.0

2+⋅+⋅−

=′′γ σ λ

OC

( ) ( )121.021.021.079.0

2+⋅+⋅−

⋅+⋅⋅=′′

γ σ λ

γ σ λ N

( )( ) ( )121.021.0

121.02

+⋅+⋅−

⋅−⋅=′′

γ σ λ

σ λ O


14/17

•

, 1kg

:1=++++++ wanoshc

: -

: c, h, s - /

: n -

a - () kg/kg w - ( ) kg/kg

• ( ) kgkJ wh H H

gd / 92500 +⋅−=

] / [46.108

3.1429.33 kg MJ so

hc H g

⋅+

−⋅+⋅=⇒

] / [51.246.10

8

4.1219.33 kg MJ wso

hc H d

⋅−⋅+

−⋅+⋅=⇒

•

−++=

gorivakg

OkmoloshcO

13232412

2min

−+⋅+⋅=

gorivakg

OkgoshcO

18667.2 2

min

( )

−⋅+⋅+⋅=

gorivakg

OmoshcO

17.06.5867.1 2

3

min

•

=

gorivakg

vazduhakgO L

23.0

minmin

=

gorivakg

vazduhamO L

3min

min 21.0


15/17

•

min L L ⋅= λ - λ

•

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )( )

⋅−⋅+⋅+⋅+⋅++⋅+⋅=

++++=⇒

gorivakg

m Ln Lswhc

V V V V V V O N SOO H COPV

3

min121.08.079.07.09244.1867.1

22222

λ

−=⇒

gorivakg

mV V V O H PV PS

3

2

•

( )

⋅⋅⋅+⋅⋅−⋅+⋅

++⋅⋅=

=⋅⋅⋅

+⋅+

ssss

Lg

t

pN

t

pO

t

O pH

t

o pCOs

L

t

pLg

t

gd

C LC LC wh

C c

t

t C L

t c H

0min

0min

0

0min

0

2222 4.22

79.01

4.22

21.0

18212

4.22

λ λ

λ

L

L

:

gt - C

Lt - C

st - C

gc - k /kgC

pLC - p=const.. k /molK

pk pN pOO pH pCO C C C C C ,,,, 2222 - p=const.. k /molK

•

−−+==

C kmol

Okmolsoh

cc

O 2min

8

31

12

σ - karakteristika goriva

=

C kmol

N kmol

c

n

2

12

28γ - azotna karakteristika


16/17

•

Za gasovita goriva je karakterističan zapreminski način izražavanja hemijskog sastava. Tako, u jedinici zapremine goriva ima pojedinih komponenata sledećih zapreminskih udela:

122222=++++++

N OCOS H CO H C O H r r r r r r r

ba

• ( ) kgkJ wh H H

gd / 92500 +⋅−=

] / [7.2575.1263.129.573.625.1575.1285.121

1.922.996.692.39

3

22

224212510484

6383624

m MJ r r r r r r r r

r r r r H

S H H

CO H C H C H C H C H C

H C H C H C CH g

LL

LL

K

+⋅+⋅+

+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+

+⋅+⋅+⋅+⋅=⇒

] / [4.2378.10

63.129.553.585.1464.1185.113

4.1181.917.633.35

3

22

224212510484

6383624

m MJ r r

r r r r r r

r r r r H

S H H

CO H C H C H C H C H C

H C H C H C CH d

LL

LL

K

+⋅+⋅+

+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+

+⋅+⋅+⋅+⋅=⇒

•

( )

−⋅

++⋅++⋅=

gorivakmol

Okmolr r

bar r r O

O H C S H H COba

2min

222 4

5.15.0

( )

−⋅

++⋅++⋅=

gorivam

Omr r

bar r r O

O H C S H H COba 3

23

min222 4

5.15.0

•

=

gorivakg

vazduhakgO L

23.0

minmin

=

gorivakg

vazduhamO L

3min

min 21.0

•

min L L ⋅= λ - λ •

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )

⋅⋅−+⋅+++⋅++++++=

=++++=⇒

gorivam

produkatam L Lr r H bC r r r H aC r r

V V V V V V

N S H ba H wO H baCOCO

O N SOO H COVP

L 3

3

min21.0179.05.0 22222

22222

λ


17/17

O H VPSP

V V V 2

−=⇒

•

s Lg t

pk k

s L

t

pL

t

pk k

gd C V

t t C L

C V

t H 00

min

0 4.224.224.22⋅

′′⋅=⋅⋅

⋅+⋅

′⋅+ ∑∑

λ

:

gt - C

Lt - C

st - C

gc - k /kgC

pLC - p=const.. k /molK

pk pN pOO pH pCO C C C C C ,,,, 2222 - p=const.. k /molK

∑ ′k V - ()

∑ ′′k V -

01-09 - samostalni zadaci

Documents