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 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% × 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 × 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 × 1.84 + 895.9 × 0.63 = 189.6 kmol
* CO<sub>2</sub> = 100 × 0.98 = 98 kmol
* Ar = 895.9 × 0.5% = 4.5 kmol
* N<sub>2</sub> = 895.9 × 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 ==
|