Καύση μεθανίου με αέρα Σ' έναν καυστήρα καίγεται μεθάνιο (CH4(g)) με γραμμομοριακή παροχή 10 kmol/h. Να υπολογιστεί η σύσταση των καυσαερίων και η παροχή του τροφοδοτούμενου αέρα στις παρακάτω περιπτώσεις. α) Όταν η καύση είναι πλήρης και γίνεται με τον στοιχειομετρικά απαιτούμενο αέρα β) Όταν η καύση είναι πλήρης και γίνεται με περίσσεια αέρα 150% γ) Όταν κατά την καύση καίγεται μόνο το 90% του τροφοδοτούμενου μεθανίου και γίνεται με περίσσεια αέρα 150% δ) Να μελετηθεί η επίδραση του βαθμού απόδοσης της καύσης στην σύσταση των καυσαερίων.

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Πλήρης καύση με τον στοιχειομετρικά απαιτούμενο αέρα Σ' έναν καυστήρα καίγεται μεθάνιο (CH4) με γραμμομοριακή παροχή 10 kmol/h.. Να υπολογιστεί η σύσταση των καυσαερίων και η παροχή του τροφοδοτούμενου αέρα στις παρακάτω περιπτώσεις. α) Όταν η καύση είναι πλήρης και γίνεται με τον στοιχειομετρικά απαιτούμενο αέρα

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Σταδιο 1: Κατασκευή διαγράμματος Ροής Στάδιο 2:Αρίθμηση ρευμάτων Στάδιο 3:Σημείωση όλων των διαθέσιμων στοιχείων στο διάγραμμα

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Στάδιο 3: Σημείωση όλων των διαθέσιμων στοιχείων στο διάγραμμα Mερικές Πράξεις δεν βλάπτουν

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα 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.

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα 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 CΗ4(s), το O2(g), το Ν2(g), το CO2(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:

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Στάδιο 4: Εξισώσεις ισοζυγίων μάζας Iσοζύγιο μάζας συστατικών σε kmol/h: Προσοχή !!!!! Στις μηδενικές μεταβλητές

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Στάδιο 4: Εξισώσεις ισοζυγίων μάζας Επομένως οι εξισώσεις απλοποιούνται στις:

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Με βάση τα δεδομένα (σύσταση αέρα) και τους περιορισμούς του προβλήματος (πλήρης αντίδραση μεθανίου) προκύπτουν οι εξισώσεις:

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Λύνεται άραγε το σύστημα;;

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Πως μπορούμε να απαντήσουμε στα ερωτήματα Λύνεται άραγε το σύστημα;; Με ποια σειρά πρέπει να λυθούν οι εξισώσεις;;;;

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Πριν προχωρήσουμε στην επίλυση του πρέπει να ελέγξουμε αν οι εξισώσεις που γράφτηκαν επαρκούν για την επίλυση του προβλήματος. Αυτό θα γίνει με τον έλεγχο των βαθμών ελευθερίας του συστήματος.

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα Πρώτη εξίσωση που θα επιλυθεί Aθροισμα γραμμών Πρώτη μεταβλητή που θα προσδιοριστεί Aφαίρεση στηλών πίνακα Από Στήλη αθροίσματος γραμμών Aθροισμα στηλών

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα

Πλήρης καύση μεθανίου με αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα Σ' έναν καυστήρα καίγεται μεθάνιο (CH4(g)) με γραμμομοριακή παροχή 10 kmol/h. Να υπολογιστεί η σύσταση των καυσαερίων και η παροχή του τροφοδοτούμενου αέρα στις παρακάτω περιπτώσεις. α) Όταν η καύση είναι πλήρης και γίνεται με τον στοιχειομετρικά απαιτούμενο αέρα β) Όταν η καύση είναι πλήρης και γίνεται με περίσσεια αέρα 150% γ) Όταν κατά την καύση καίγεται μόνο το 90% του τροφοδοτούμενου μεθανίου και γίνεται με περίσσεια αέρα 150% δ) Να μελετηθεί η επίδραση του βαθμού απόδοσης της καύσης στην σύσταση των καυσαερίων.

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα favailableA = b/a fstoicB CH4 (g) + 2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O (g) Αντιδρώντα προϊόντα Τι σημαίνει στοιχειομετρικά απαιτούμενος αέρας fstoichair : Η ποσότητα του αέρα που προβλέπεται από τη χημική αντίδραση για την πλήρη καύση του μεθανίου στη συγκεκριμένη περίπτωση Για να καούν 10 kmol μεθανίου απαιτούνται 20 kmol οξυγόνου ή 95.2 kmol αέρα fstoichΟ2 : γραμμομοριακή παροχή στοιχειομετρικά απαιτούμενου οξυγόνου aA + bB = cC + dD favailableA = b/a fstoicB

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα favailableΟ2 = (1+a) fstoicΟ2 CH4 (g) + 2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O (g) Αντιδρώντα προϊόντα Τι σημαίνει περίσσεια απαιτούμενου αέρα: Πόση ποσότητα αέρα περισσότερη από τη στοιχειομετρικά απαιτούμενη είναι διαθέσιμη Για να καούν 10 kmol μεθανίου απαιτούνται 20 kmol οξυγόνου ή 95.2 kmol αέρα Αν η περίσσεια είναι 200% τότε το διαθέσιμο οξυγόνο είναι τρείς φορές περισσότερο από το στοιχειομετρικά απαιτούμενο δηλαδή 3 * 20 kmol a η περίσσεια τότε: fstoichΟ2 : γραμμομοριακή παροχή στοιχειομετρικά απαιτούμενου οξυγόνου favailableΟ2 = (1+a) fstoicΟ2

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα Προσοχή !!!!!!! aair = 1 + a

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα

Ατελής καύση μεθανίου με περίσσεια αέρα