pobieranie: techniczna_analiza_spalin_2
Pobierz dokument docPrzeglądaj wersję html pliku:
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA
KATEDRA TECHNIKI CIEPLNEJ
LABORATORIUM Z PODSTAW TERMODYNAMIKI
SPRAWOZDANIE
Ćw. nr:
Temat:
Techniczna analiza spalin.
Data wyk. ćw.
Data złoż. spr.
Ocena
............................ Nazwisko i imię studenta:
Prowadzący ćwiczenie:
Podpis:
..................................
Rok akademicki
Semestr
Grupa lab.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem spalania oraz z
metodami analizy spalin.
W ćwiczeniu do analizy spalin wykorzystano aparat Orsata.
Spalanie to proces gwałtownego utleniania , któremu towarzyszy
wydzielanie się dużej ilości ciepła oraz powstanie światła.
Głównym substratem procesu jest paliwo, jego palne składniki, oraz
utleniacz. Do palnych składników paliw należą: C, S, H2, oraz ich
związki np.: CH4 i inne węglowodory o ogólnym wzorze Cm Hn.
Podstawowym utleniaczem jest O2 z powietrza, inne utleniacze to
nadmanganian potasu, azotan potasowy, H2O2. Jeżeli do procesu spalania
dostarczymy optymalną ilość tlenu, to produktami procesu będą
przede wszystkim: CO2 i H2O. Pozostałe produkty to: SO2, SO3, H2, N2,
Ar i inne gazy szlachetne. Nadmiar tlenu spowoduje wydzielanie się CO,
CmHn oraz NH3, K2S. Nadmiar tlenu spowoduje reakcję: 2CO => CO2 + C,
powstanie sadza, także lotny popiół i lotny koksik.
Przykładowe reakcje spalania:
C + O2 => CO2 + Q1 równanie energetyczne, ekonomiczne
C + ½O2 => CO + Q2 równanie mało energetyczne
H2 +½O2 => H2O(p) +Q4
S + O2 => SO2 +Q5
Właściwą ilość tlenu, jaką dostarcza się do procesu spalania
określa współczynnik nadmiaru powietrza, który definiuje się jako:
nrz – rzeczywista ilość powietrza dostarczona do procesu spalania
nt – teoretyczne (minimalne) zapotrzebowanie procesu na tlen
( zależy głównie od składu paliwa. Należy je dobierać tak, aby
Qs.n. + Qs.k. = min, gdzie:
Qs.n. – straty powstałe przy spalaniu niezupełnym pod wpływem
dostarczenia zbyt dużej ilości powietrza zimnego.
Qs.k. – straty kominowe, które powstają pod wpływem dostarczenia
zbyt dużej ilości powietrza gorącego.
Idealna wartość współczynnika nadmiaru powietrza ( = 1.
dla paliw stałych: ( = 1,6 ÷ 2,5
dla paliw ciekłych: ( = 1,2 ÷ 1,5
dla paliw gazowych: ( = 1,05 ÷ 1,2
APARAT ORSATA.
Zasadniczymi elementami aparatu Orsata są:
biureta gazowa (miernica) z płaszczem wodnym
trzy naczynia do kolejnej absorbcji CO2, CO i O2
naczynie poziomowe
przewody (rurki gumowe)
Analizowane spaliny odpyla się za pomocą U-rurki absorpcyjnej
wypełnionej watą szklaną połączonej rurką gumową z wylotem
aparatu. Kurki muszą być szczelne.
Zasada oznaczania polega na izobarycznym i izotermicznym pomiarze zmian
(zmniejszanie się) objętości badanej próby spalin po każdej
kolejnej ilościowo przeprowadzonej absorpcji jednego ze składników
(CO2, O2 i CO). Objętość badanej próby jest równa pojemności
miernicy i wynosi 100 cm3. Zwężona część miernicy jest wyskalowana
w cm3, tak jak biureta. Działka elementarna odpowiada 0,1 cm3.
Objętość zaabsorbowanego gazu może być odczytana z dokładnością
do 0,1%. Pomiar musi być wykonany w stałej temperaturze i przy stałym
ciśnieniu.
WYNIKI POMIARÓW
Miernica 100 cm3. Spaliny ze spalania gazu ziemnego DZ 50.
Poziom wody Różnica
w miernicy poziomów
Po napełnieniu miernicy
Spalinami 0,0 cm3 -
Po absorpcji CO2 6,1 cm3 6,1 cm3
Po absorpcji O2 13,5 cm3 7,4 cm3
Stąd zawartość:
CO2 - 6,1 % oznaczone
O2 - 7,4 % oznaczone
CO - 1,4 % (odczyt z wykresu Ostwalda)
N2 - 85,1 % (obliczone jako reszta do 100%)
= 0,70 (z wykresu Ostwalda)
WNIOSKI
Współczynnik ( = 1,43 otrzymany z obliczeń odbiega o ok. 0,2 od
przyjętej ogólnie normy: (dla paliw gazowych: ( = 1,05 ÷ 1,2). Jedną
z przyczyn jest fakt, iż wykres odniesienia jest wykresem sporządzonym
dla spalania węgla kamiennego. Badane spaliny miały inne pochodzenie.
Współczynnik obliczony ( = 1,43 nieznacznie przekracza wartość
idealną ( = 1, co wskazuje na to, iż nie dopuszczono do strat
powietrza w procesie spalania, którego spaliny badaliśmy.
Tlenek węgla nie był oznaczany w ćwiczeniu ze względu na zużycie
(rozwarstwienie) czynnika.
PAGE
PAGE 3
techniczna_analiza_spalin_2
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA
KATEDRA TECHNIKI CIEPLNEJ
LABORATORIUM Z PODSTAW TERMODYNAMIKI
SPRAWOZDANIE
Ćw. nr:
Temat:
Techniczna analiza spalin.
Data wyk. ćw.
Data złoż. spr.
Ocena
............................ Nazwisko i imię studenta:
Prowadzący ćwiczenie:
Podpis:
..................................
Rok akademicki
Semestr
Grupa lab.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem spalania oraz z
metodami analizy spalin.
W ćwiczeniu do analizy spalin wykorzystano aparat Orsata.
Spalanie to proces gwałtownego utleniania , któremu towarzyszy
wydzielanie się dużej ilości ciepła oraz powstanie światła.
Głównym substratem procesu jest paliwo, jego palne składniki, oraz
utleniacz. Do palnych składników paliw należą: C, S, H2, oraz ich
związki np.: CH4 i inne węglowodory o ogólnym wzorze Cm Hn.
Podstawowym utleniaczem jest O2 z powietrza, inne utleniacze to
nadmanganian potasu, azotan potasowy, H2O2. Jeżeli do procesu spalania
dostarczymy optymalną ilość tlenu, to produktami procesu będą
przede wszystkim: CO2 i H2O. Pozostałe produkty to: SO2, SO3, H2, N2,
Ar i inne gazy szlachetne. Nadmiar tlenu spowoduje wydzielanie się CO,
CmHn oraz NH3, K2S. Nadmiar tlenu spowoduje reakcję: 2CO => CO2 + C,
powstanie sadza, także lotny popiół i lotny koksik.
Przykładowe reakcje spalania:
C + O2 => CO2 + Q1 równanie energetyczne, ekonomiczne
C + ½O2 => CO + Q2 równanie mało energetyczne
H2 +½O2 => H2O(p) +Q4
S + O2 => SO2 +Q5
Właściwą ilość tlenu, jaką dostarcza się do procesu spalania
określa współczynnik nadmiaru powietrza, który definiuje się jako:
nrz – rzeczywista ilość powietrza dostarczona do procesu spalania
nt – teoretyczne (minimalne) zapotrzebowanie procesu na tlen
( zależy głównie od składu paliwa. Należy je dobierać tak, aby
Qs.n. + Qs.k. = min, gdzie:
Qs.n. – straty powstałe przy spalaniu niezupełnym pod wpływem
dostarczenia zbyt dużej ilości powietrza zimnego.
Qs.k. – straty kominowe, które powstają pod wpływem dostarczenia
zbyt dużej ilości powietrza gorącego.
Idealna wartość współczynnika nadmiaru powietrza ( = 1.
dla paliw stałych: ( = 1,6 ÷ 2,5
dla paliw ciekłych: ( = 1,2 ÷ 1,5
dla paliw gazowych: ( = 1,05 ÷ 1,2
APARAT ORSATA.
Zasadniczymi elementami aparatu Orsata są:
biureta gazowa (miernica) z płaszczem wodnym
trzy naczynia do kolejnej absorbcji CO2, CO i O2
naczynie poziomowe
przewody (rurki gumowe)
Analizowane spaliny odpyla się za pomocą U-rurki absorpcyjnej
wypełnionej watą szklaną połączonej rurką gumową z wylotem
aparatu. Kurki muszą być szczelne.
Zasada oznaczania polega na izobarycznym i izotermicznym pomiarze zmian
(zmniejszanie się) objętości badanej próby spalin po każdej
kolejnej ilościowo przeprowadzonej absorpcji jednego ze składników
(CO2, O2 i CO). Objętość badanej próby jest równa pojemności
miernicy i wynosi 100 cm3. Zwężona część miernicy jest wyskalowana
w cm3, tak jak biureta. Działka elementarna odpowiada 0,1 cm3.
Objętość zaabsorbowanego gazu może być odczytana z dokładnością
do 0,1%. Pomiar musi być wykonany w stałej temperaturze i przy stałym
ciśnieniu.
WYNIKI POMIARÓW
Miernica 100 cm3. Spaliny ze spalania gazu ziemnego DZ 50.
Poziom wody Różnica
w miernicy poziomów
Po napełnieniu miernicy
Spalinami 0,0 cm3 -
Po absorpcji CO2 6,1 cm3 6,1 cm3
Po absorpcji O2 13,5 cm3 7,4 cm3
Stąd zawartość:
CO2 - 6,1 % oznaczone
O2 - 7,4 % oznaczone
CO - 1,4 % (odczyt z wykresu Ostwalda)
N2 - 85,1 % (obliczone jako reszta do 100%)
= 0,70 (z wykresu Ostwalda)
WNIOSKI
Współczynnik ( = 1,43 otrzymany z obliczeń odbiega o ok. 0,2 od
przyjętej ogólnie normy: (dla paliw gazowych: ( = 1,05 ÷ 1,2). Jedną
z przyczyn jest fakt, iż wykres odniesienia jest wykresem sporządzonym
dla spalania węgla kamiennego. Badane spaliny miały inne pochodzenie.
Współczynnik obliczony ( = 1,43 nieznacznie przekracza wartość
idealną ( = 1, co wskazuje na to, iż nie dopuszczono do strat
powietrza w procesie spalania, którego spaliny badaliśmy.
Tlenek węgla nie był oznaczany w ćwiczeniu ze względu na zużycie
(rozwarstwienie) czynnika.
PAGE
PAGE 3
