Пример 3. Рассчитать теоретическую температуру реакции сгорания серы, если коэффициент избытка воздуха λ = 1,3

Рассчитать теоретическую температуру реакции сгорания серы, если коэффициент избытка воздуха λ = 1,3. Принять приближенно, что Δ Н ≈ Q _{р 273}; используемый воздух подогрет до температуры Т " = 373 К.

Решение.

S_ромб + О_{2 г} = SO_{2 г};

Δ Н = -296,8 кДж.

Реакция проходит по уравнению

S + 1,3 (O₂ + N₂) = SO₂ + N₂ + 0,3 (O₂ + N₂),

где (O₂ + N₂) = 4,76 моль воздуха (содержится 1 моль О₂).

Теоретическая температура реакции сгорания рассчитывается по уравнению (55) при температуре начала отсчета энтальпии Т = 0°С (273 К).

Тепловой баланс:

1,3 × 4,76 _{рм возд} (373 – 273) + 296 800 - _рм (Т – 273) -

- 3,76 _рм (Т – 273) - 0,3 × 4,76 _{рм возд} (Т – 273) = 0.

На основе предварительных расчетов можно установить, что теоретическая температура реакции находится в диапазоне 1300-1500°С. Из табл. 9 имеем:

	100°С	1 300°С	1 400°С	1 500°С
рм возд	29,1	32,3	32,5	32,8
рм	-	51,6	51,9	52,2
рм	-	32,1	32,3	32,5

Для температуры 1 300°С (1 573 К):

1,3 × 4,76 × 29,1 × 100 + 296 800 - 51,6 × 1300 - 3,76 × 32,1 ´

´ 1300 - 0,3 × 4,76 × 32,3 × 1300 = 31 288 ≠ 0.

Для температуры 1 400°С (1 673 К):

1,3 × 4,76 × 29,1 × 100 + 296 800 - 51,6 × 1400 - 3,76 × 32,3 × 1400 -

- 0,3 × 4,76 × 32,5 × 1 400 = 6 567 ≠ 0.

Для температуры 1 500°С (1773 К):

1,3 × 4,76 × 29,1 × 100 + 296 800 - 51,6 × 1500 - 3,76 × 32,5 × 1500 -

- 0,3 × 4,76 × 32,8 × 1500 = -17 317 ≠ 0.

Интерполируем для 1 400-1 500°С:

= 27°С.

Теоретическая температура реакции составит

1400 + 27 = 1427°C; 1427 + 273 = 1700 К.

Расчет теоретической температуры реакции Т по уравнению (55) трудоемок. Его можно упростить, если энтальпии исходных веществ и продуктов рассчитать, используя не истинную теплоемкость С _рм, а среднюю мольную теплоемкость в интервале температур (298 К – Т), которую можно найти в справочнике или вычислить. В этом случае тепловой баланс для Т = 298 К будет иметь вид

При Т _исх = 298 К формула примет вид

Упрощенный вариант расчета теоретической температуры горения представлен в примере 12 данного раздела.

Количество теплоты, вносимой влажным воздухом, можно подсчитать по формуле

I _возд = a m (1,02 + 1,95 W) Т _возд,

где a – коэффициент избытка воздуха (для твердого топлива обычно a = 1,3-1,7; для жидкого – 1,1-1,2; для газообразного – 1,0-1,2); 1,02 и 1,95 соответственно удельная теплоемкость воздуха и водяных паров, кДж/кг; W – влагосодержание воздуха, кг/1 кг сухого воздуха; T _возд – температура воздуха, поступающего на сгорание.