Verbranding: Verskil tussen weergawes

Content deleted Content added
Lyn 246:
== Bepaling van adiabatiese vlam temperatuur ==
 
Die [[adiabatiese vlam temperatuur]] is die temperatuur van die vlam of die rookgas nadat 'n gas verbrand het.

In die volgende voorbeeld word gewys hoe ditdie adiabatiese vlamtemperatuur (of die temperatuur van die rookgas) bepaal word uit eerstebeginselseerste beginsels.
 
Gestel jy het 'n 100 kmol brandgas teen 40 °C met die volgende samestelling:
 
H<sub>2</sub> = 10%, CO = 7%, CH<sub>4</sub> = 75%, C<sub>2</sub>H<sub>6</sub> = 8%
 
Dit word verbrand met lug. Die lug se relatiewe [[humiditeit]] is 20%, temperatuur 25 °C en die druk is 100 kPa. Die samestelling van droë lug is:
 
O<sub>2</sub> = 20.95, Ar = 0.5%, N<sub>2</sub> = 78.55
 
Die rookgas moet 3% suurstof bevat om te verseker dat daar genoeg lug is om volledige verbranding te hê.
 
Bepaal die volgende:
# Hoeveelheid vog in die lug
# Stoigiometriese hoeveelheid suurstof benodig
# Hoeveelheid lug benodig sodat rookgas 3 mol% O<sub>2</sub> bevat.
# Adiabatiese vlamtemperatuur
 
'''1. Hoeveelheid vog in die lug'''
 
Teen 25 °C is die versadigingsdruk van water 3.171 kPa (volgens stoomtabelle).
 
Volgens [[Dalton se wet]] is die maksimum waterdamp in lug by 100 kPa die volgende:
 
::<math>\%H_2O_{100\% \ humiditeit} = \frac{p^*_{H2O}}{P_{atm}} = \frac{3.171}{100} = 0.03171 \ of \ 3.171%</math>
 
Indien die relatiewe humiditeit 20% is, dan bevat die lug 20% &times; 3.171% = 0.63%.
 
 
'''2. Bepaal stoigiometriese hoeveelheid suurstof benodig'''
 
Om die [[Stoigiometrie|stoigiometriese]] (of teoretiese) hoeveelheid suurstof wat nodig word om 'n koolwaterstof te verbrand moet die verbrandingsreaksie van elke komponent gebalanseer word. Die volgende formule is 'n algemene formule wat daarvoor gebruik kan word:
 
:<math>C_x H_y O_z + \left [ \frac{2x+y/2-z}{2} \right ] O_2 \Rightarrow xCO_2 + \left [ \frac{y}{2} \right ]H_2O</math>
 
Hierdie waarde word in kolom 3 van die tabel hieronder gewys.
 
'''Samestellings:'''
 
{| class="wikitable"
|-align=center
! Komponent !! Brandgas<br>(mol%) !! O<sub>2</sub><br>(mol/mol) !! CO<sub>2</sub><br>(mol/mol) !! H<sub>2</sub>O<br>(mol/mol) !! Droë lug<br>(mol%) !! Vogtige lug<br>(mol%)
|-align=center
| H<sub>2</sub>O || - || 0 || 0 || 1 || - || 0.63
|-align=center
| H<sub>2</sub> || 10% || 0.5 || 0 || 1 || - || -
|-align=center
| CO || 7% || 0.5 || 1 || 0 || - || -
|-align=center
| CO<sub>2</sub> || - || 0 || 1 || 0 || - || -
|-align=center
| CH<sub>4</sub> || 75% || 2 || 1 || 2 || - || -
|-align=center
| C<sub>2</sub>H<sub>6</sub> || 8% || 3.5 || 2 || 3 || - || -
|-align=center
| O<sub>2</sub> || - || -1 || 0 || 0 || 20.95 || 20.82
|-align=center
| Ar || - || 0 || 0 || 0 || 0.5 || 0.50
|-align=center
| N<sub>2</sub> || - || 0 || 0 || 0 || 78.55 || 78.05
|-align=center
| '''Totaal''' || '''100''' || '''1.865''' || '''0.98''' || '''1.84''' || '''100''' || '''100'''
|}
 
Die totale suurstof benodig per brandgas (1.865) word verkry deur die som van die produkte. Met ander woorde,
 
::<math>Totaal = \sum x_i O_i</math>
 
Waar x die molfraksie is en O die stoigiometriese hoeveelheid suurstof.
 
Kolom 4 en 5 gee die stoigiometriese hoeveelheid CO<sub>2</sub> and H<sub>2</sub>O wat sal vorm.
 
Dus, as die hoeveelheid brandgas 100 kmol is, dan is die hoeveelheid stoigiometriese suurstof benodig 100 &times; 1.865 = 186.5 kmol.
Die hoeveelheid stoigiometriese vogtige lug benodig is dan 186.5/(20.82/100) = 895.9 kmol.
 
Die stoigiometriese rookgas bestaan dus uit die volgende:
 
* H<sub>2</sub>O = 100 &times; 1.84 + 895.9 &times; 0.63 = 189.6 kmol
* CO<sub>2</sub> = 100 &times; 0.98 = 98 kmol
* Ar = 895.9 &times; 0.5% = 4.5 kmol
* N<sub>2</sub> = 895.9 &times; 78.06% = 699 kmol
* Totaal = 991.4 kmol
 
'''3. Hoeveelheid lug benodig sodat rookgas 3 mol% O<sub>2</sub> bevat'''
 
::<math>%O_2 in RG_{totaal} = \frac{O_2 \ in \ lug_{add}}{RG_{stoig} + lug_{add}}</math>
 
Waar: RG = rookgas
 
::<math>3% = \frac{20.82% \times lug_{add}}{985.7 + lug_{add}}</math>
 
::<math>3% \times 985.7 + 3% \times lug_{add} = 20.82% \times lug_{add}</math>
 
::<math>3% \times 985.7 + 3% \times lug_{add} = 20.82% \times lug_{add}</math>
 
::<math>lug_{add} = \frac{3% \times 991.4}{20.82% - 3%} = 166.9 kmol</math>
 
::<math>lug_{totaal} = lug_{stoigiometries} + lug_{add} = 895.9 + 166.9 = 1062.7 kmol</math>
 
 
'''4. Adiabatiese vlamtemperatuur'''
 
Om die adiabatiese vlamtemperatuur te bepaal moet 'n energiebalans gedoen word oor die brander.
 
::<math>H_{brandgas} + H_{lug} + Hitte \ van \ verbranding = H_{rookgas}</math>
 
Waar <math>H</math> die entalpie van die stroom is.
 
Die entalpie kan bepaal word relatief tot 0 °C met die volgende formule:
 
::<math>H = \int\limits_{T_0}^{T} m C_p dT</math>
 
== Kyk ook ==