Καύση αιθανίου με αέρα Σ' έναν καυστήρα τροφοδοτείται μίγμα αιθανίου (C2H6) και οξυγόνου (Ο2) με γραμμομοριακή παροχή 10 kmol/h και αναλογία 80% v/v αιθάνιο και 20% v/v οξυγόνο. Το μίγμα καίγεται με περίσσεια αέρα 200% προς διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και τα καυσαέρια εξέρχονται σε θερμοκρασία 650 οC. To αιθάνιο μετατρέπεται κατά 80% σε διοξείδιο του άνθρακα (CO2), κατά 10% σε μονοξείδιο του άνθρακα (CO), ενώ το υπόλοιπο 10% παραμένει άκαυστο. Να υπολογιστεί: Η σύσταση των καυσαερίων και η παροχή του τροφοδοτούμενου αέρα και να μελετηθεί η επίδραση του βαθμού απόδοσης της καύσης ως προς το αιθάνιο στην τελική σύσταση των καυσαερίων.

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου περίσσεια αέρα Καύση αιθανίου με αέρα Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου περίσσεια αέρα Καύση αιθανίου με αέρα Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Σταδιο 1: Κατασκευή διαγράμματος Ροής; Στάδιο 2:Αρίθμηση ρευμάτων Στάδιο 3:Σημείωση όλων των διαθέσιμων στοιχείων στο διάγραμμα

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Στάδιο 3: Σημείωση όλων των διαθέσιμων στοιχείων στο διάγραμμα Mερικές Πράξεις δεν βλάπτουν

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Η επίλυση του προβλήματος θα στηριχθεί στην επίλυση του συστήματος των εξισώσεων που προκύπτουν α) από το ισοζύγιο μάζας των εμπλεκομένων συστατικών β) από τη στοιχειομετρία της χημικής αντίδρασης γ) από τους περιορισμούς και τα δεδομένα του προβλήματος και δ) από τις εξισώσεις των συστατικών των ρευμάτων. η σύνδεση των διάφορων ποσοτήτων των ρευμάτων τις διεργασίας.

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Στάδιο 4: Εξισώσεις ισοζυγίων μάζας Προσοχή!!!!! αφού στο σύστημα συμβαίνει χημική αντίδραση το ισοζύγιο μάζας των συστατικών συμφέρει να γίνει σε kmoles/h Τα συστατικά που εμπλέκονται στο πρόβλημα είναι πέντε: το C2Η4(g), το O2(g), το Ν2(g), το CO2(g), το CO(g), και το Η2Ο(g). Οι ανεξάρτητες εξισώσεις ισοζυγίων μάζας που μπορούν να γραφούν είναι όσες και τα συστατικά Iσοζύγιο μάζας συστατικών σε kmol/h:

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Στάδιο 4: Εξισώσεις ισοζυγίων μάζας Iσοζύγιο μάζας συστατικών σε kmol/h: Προσοχή !!!!! Στις μηδενικές μεταβλητές

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Στάδιο 4: Εξισώσεις ισοζυγίων μάζας Επομένως οι εξισώσεις απλοποιούνται στις:

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Με βάση τις χημικές αντιδράσεις (ατελής αντίδραση αιθανίου) προκύπτουν οι εξισώσεις:

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Προσοχή !!!! επειδή συμβαίνουν δύο αντιδράσεις τα εμπλεκόμενα συστατικά παράγονται ή καταναλώνονται πιθανόν και από τις δύο αντιδράσεις, επομένως:

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Προσοχή !!!! επειδή συμβαίνουν δύο αντιδράσεις τα εμπλεκόμενα συστατικά παράγονται ή καταναλώνονται πιθανόν και από τις δύο αντιδράσεις, επομένως:

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Προσοχή !!!! επειδή συμβαίνουν δύο αντιδράσεις τα εμπλεκόμενα συστατικά παράγονται ή καταναλώνονται πιθανόν και από τις δύο αντιδράσεις, επομένως:

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Προσοχή !!!! επειδή συμβαίνουν δύο αντιδράσεις τα εμπλεκόμενα συστατικά παράγονται ή καταναλώνονται πιθανόν και από τις δύο αντιδράσεις, επομένως:

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Προσοχή !!!! επειδή συμβαίνουν δύο αντιδράσεις τα εμπλεκόμενα συστατικά παράγονται ή καταναλώνονται πιθανόν και από τις δύο αντιδράσεις, επομένως:

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Προσοχή !!!! επειδή συμβαίνουν δύο αντιδράσεις τα εμπλεκόμενα συστατικά παράγονται ή καταναλώνονται πιθανόν και από τις δύο αντιδράσεις, επομένως:

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Με βάση τους περιορισμούς του προβλήματος (σύσταση και περίσσεια αέρα) προκύπτουν οι εξισώσεις: Προσοχή !!!!!! Αφαιρούμε το οξυγόνο που είναι διαθέσιμο με το εισαγόμενο ρεύμα αιθανίου

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Με βάση τους περιορισμούς του προβλήματος (ατελής καύση αιθανίου) προκύπτουν οι εξισώσεις: Άκαυστο αιθάνιο Ατελής καύση R1 Ατελής καύση R2

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Λύνεται άραγε το σύστημα;;

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Αρνητικοί Βαθμοί Ελευθερίας σημαίνει ότι κάποιες εξισώσεις στο σύστημα, δεν είναι ανεξάρτητες !!!!!! ΒΕ = -1 Σημαίνει ότι υπάρχει μία εξίσωση παραπάνω Ποιά είναι αυτή;;

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Η εξίσωση 1, προκύπτει από το άθροισμα των 18, 19, 20 και 13 Γνωρίζοντας ότι: Συνεπώς μία από τις εξισώσεις 18, 19, 20 και 13 μπορεί να απαλειφθεί Έστω η 18

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου Σειρά επίλυσης των εξισώσεων Σειρά υπολογισμού των μεταβλητών

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου

Ατελής καύση μίγματος αιθανίου – οξυγόνου