- Văn bản
- Lịch sử
Chapter 15CHEMICAL REACTIONS in the
Chapter 15
CHEMICAL REACTIONS
in the preceding chapters we limited our consideration to nonreacting systems—systems whose chemical composi- tion remains unchanged during a process. This was the case even with mixing processes during which a C mixture is formed from two or more fluids without the occurrence of any chemical reactions. In this chapter, we specifically deal with systems whose chemical composition changes during a process, that is, systems that involve chem-
ical reactions.
When dealing with nonreacting systems, we need to con- sider only the sensible internal energy (associated with tem- perature and pressure changes) and the latent internal energy (associated with phase changes). When dealing with reacting systems, however, we also need to consider the chemical internal energy, which is the energy associated with the destruction and formation of chemical bonds between the atoms. The energy balance relations developed for nonreact- ing systems are equally applicable to reacting systems, but the energy terms in the latter case should include the chemi- cal energy of the system.
In this chapter we focus on a particular type of chemical reaction, known as combustion, because of its importance in engineering. But the reader should keep in mind, however, that the principles developed are equally applicable to other chemical reactions.
We start this chapter with a general discussion of fuels and combustion. Then we apply the mass and energy balances to reacting systems. In this regard we discuss the adiabatic flame temperature, which is the highest temperature a react- ing mixture can attain. Finally, we examine the second-law aspects of chemical reactions.
Objectives
The objectives of Chapter 15 are to:
• Give an overview of fuels and combustion.
• Apply the conservation of mass to reacting systems to determine balanced reaction equations.
• Define the parameters used in combustion analysis, such as air–fuel ratio, percent theoretical air, and dew-point temperature.
• Apply energy balances to reacting systems for both steady- flow control volumes and fixed mass systems.
• Calculate the enthalpy of reaction, enthalpy of combustion, and the heating values of fuels.
• Determine the adiabatic flame temperature for reacting mixtures.
• Evaluate the entropy change of reacting systems.
• Analyze reacting systems from the second-law perspective.
| 751
FIGURE 15–1
Most liquid hydrocarbon fuels are obtained from crude oil by distillation.
15–1 ■ FUELS AND COMBUSTION
Any material that can be burned to release thermal energy is called a fuel. Most familiar fuels consist primarily of hydrogen and carbon. They are called hydrocarbon fuels and are denoted by the general formula CnHm. Hydrocarbon fuels exist in all phases, some examples being coal, gasoline, and natural gas.
The main constituent of coal is carbon. Coal also contains varying amounts of oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur, moisture, and ash. It is diffi- cult to give an exact mass analysis for coal since its composition varies considerably from one geographical area to the next and even within the same geographical location. Most liquid hydrocarbon fuels are a mixture of numerous hydrocarbons and are obtained from crude oil by distillation (Fig. 15–1). The most volatile hydrocarbons vaporize first, forming what we know as gasoline. The less volatile fuels obtained during distillation are kerosene, diesel fuel, and fuel oil. The composition of a particular fuel depends on the source of the crude oil as well as on the refinery.
Although liquid hydrocarbon fuels are mixtures of many different hydro- carbons, they are usually considered to be a single hydrocarbon for conve- nience. For example, gasoline is treated as octane, C8H18, and the diesel fuel as dodecane, C12H26. Another common liquid hydrocarbon fuel is methyl alcohol, CH3OH, which is also called methanol and is used in some gasoline blends. The gaseous hydrocarbon fuel natural gas, which is a mix- ture of methane and smaller amounts of other gases, is often treated as methane, CH4, for simplicity.
Natural gas is produced from gas wells or oil wells rich in natural gas. It is composed mainly of methane, but it also contains small amounts of ethane, propane, hydrogen, helium, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sul- fate, and water vapor. On vehicles, it is stored either in the gas phase at pressures of 150 to 250 atm as CNG (compressed natural gas), or in the liq-
uid phase at —162°C as LNG (liquefied natural gas). Over a million vehi- cles in the world, mostly buses, run on natural gas. Liquefied petroleum gas
(LPG) is a byproduct of natural gas processing or the crude oil refining. It consists mainly of propane and thus LPG is usually referred to as propane. However, it also contains varying amounts of butane, propylene, and butylenes. Propane is commonly used in fleet vehicles, taxis, school buses, and private cars. Ethanol is obtained from corn, grains, and organic waste. Methonal is produced mostly from natural gas, but it can also be obtained from coal and biomass. Both alcohols are commonly used as additives in oxygenated gasoline and reformulated fuels to reduce air pollution.
Vehicles are a major source of air pollutants such as nitric oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons, as well as the greenhouse gas carbon dioxide, and thus there is a growing shift in the transportation industry from the tra- ditional petroleum-based fuels such as gaoline and diesel fuel to the cleaner burning alternative fuels friendlier to the environment such as natural gas, alcohols (ethanol and methanol), liquefied petroleum gas (LPG), and hydrogen. The use of electric and hybrid cars is also on the rise. A compari- son of some alternative fuels for transportation to gasoline is given in Table 15–1. Note that the energy contents of alternative fuels per unit volume are lower than that of gasoline or diesel fuel, and thus the driving range of a
TABLE 15–1
A comparison of some alternative fuels to the traditional petroleum-based fuels used in transportation
Fuel Energy content kJ/L Gasoline equivalence,* L/L-gasoline
Gasoline 31,850 1
Light diesel 33,170 0.96
Heavy diesel 35,800 0.89
LPG (Liquefied petroleum gas,
primarily propane) 23,410 1.36
Ethanol (or ethyl alcohol) 29,420 1.08
Methanol (or methyl alcohol) 18,210 1.75
CNG (Compressed natural gas,
primarily methane, at 200 atm) 8,080 3.94
LNG (Liquefied natural gas,
primarily methane) 20,490 1.55
*Amount of fuel whose energy content is equal to the energy content of 1-L gasoline.
vehicle on a full tank is lower when running on an alternative fuel. Also, when comparing cost, a realistic measure is the cost per unit energy rather than cost per unit volume. For example, methanol at a unit cost of $1.20/L may appear cheaper than gasoline at $1.80/L, but this is not the case since the cost of 10,000 kJ of energy is $0.57 for gasoline and $0.66 for methanol.
A chemical reaction during which a fuel is oxidized and a large quantity of energy is released is called combustion (Fig. 15–2). The oxidizer most often used in combustion processes is air, for obvious reasons—it is free and readily available. Pure oxygen O2 is used as an oxidizer only in some specialized applications, such as cutting and welding, where air cannot be used. Therefore, a few words about the composition of air are in order.
On a mole or a volume basis, dry air is composed of 20.9 percent oxygen,
78.1 percent nitrogen, 0.9 percent argon, and small amounts of carbon diox- ide, helium, neon, and hydrogen. In the analysis of combustion processes, the argon in the air is treated as nitrogen, and the gases that exist in trace amounts are disregarded. Then dry air can be approximated as 21 percent oxygen and 79 percent nitrogen by mole numbers. Therefore, each mole of oxygen entering a combustion chamber is accompanied by 0.79/0.21 = 3.76 mol of nitrogen (Fig. 15–3). That is,
FIGURE 15–2
Combustion is a chemical reaction during which a fuel is oxidized and a large quantity of energy is released.
© Reprinted with special permission of King Features Syndicate.
1 kmol O2 + 3.76 kmol N2 = 4.76 kmol air
(15–1)
During combustion, nitrogen behaves as an inert gas and does not react with other elements, other than forming a very small amount of nitric oxides. However, even then the presence of nitrogen greatly affects the outcome of a combustion process since nitrogen usually enters a combustion chamber in large quantities at low temperatures and exits at considerably higher tempera- tures, absorbing a large proportion of the chemical energy released during combustion. Throughout this chapter, nitrogen is assumed to remain perfectly
FIGURE 15–3
Each kmol of O2 in air is accompanied by 3.76 kmol of N2.
CHEMICAL REACTIONS
in the preceding chapters we limited our consideration to nonreacting systems—systems whose chemical composi- tion remains unchanged during a process. This was the case even with mixing processes during which a C mixture is formed from two or more fluids without the occurrence of any chemical reactions. In this chapter, we specifically deal with systems whose chemical composition changes during a process, that is, systems that involve chem-
ical reactions.
When dealing with nonreacting systems, we need to con- sider only the sensible internal energy (associated with tem- perature and pressure changes) and the latent internal energy (associated with phase changes). When dealing with reacting systems, however, we also need to consider the chemical internal energy, which is the energy associated with the destruction and formation of chemical bonds between the atoms. The energy balance relations developed for nonreact- ing systems are equally applicable to reacting systems, but the energy terms in the latter case should include the chemi- cal energy of the system.
In this chapter we focus on a particular type of chemical reaction, known as combustion, because of its importance in engineering. But the reader should keep in mind, however, that the principles developed are equally applicable to other chemical reactions.
We start this chapter with a general discussion of fuels and combustion. Then we apply the mass and energy balances to reacting systems. In this regard we discuss the adiabatic flame temperature, which is the highest temperature a react- ing mixture can attain. Finally, we examine the second-law aspects of chemical reactions.
Objectives
The objectives of Chapter 15 are to:
• Give an overview of fuels and combustion.
• Apply the conservation of mass to reacting systems to determine balanced reaction equations.
• Define the parameters used in combustion analysis, such as air–fuel ratio, percent theoretical air, and dew-point temperature.
• Apply energy balances to reacting systems for both steady- flow control volumes and fixed mass systems.
• Calculate the enthalpy of reaction, enthalpy of combustion, and the heating values of fuels.
• Determine the adiabatic flame temperature for reacting mixtures.
• Evaluate the entropy change of reacting systems.
• Analyze reacting systems from the second-law perspective.
| 751
FIGURE 15–1
Most liquid hydrocarbon fuels are obtained from crude oil by distillation.
15–1 ■ FUELS AND COMBUSTION
Any material that can be burned to release thermal energy is called a fuel. Most familiar fuels consist primarily of hydrogen and carbon. They are called hydrocarbon fuels and are denoted by the general formula CnHm. Hydrocarbon fuels exist in all phases, some examples being coal, gasoline, and natural gas.
The main constituent of coal is carbon. Coal also contains varying amounts of oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur, moisture, and ash. It is diffi- cult to give an exact mass analysis for coal since its composition varies considerably from one geographical area to the next and even within the same geographical location. Most liquid hydrocarbon fuels are a mixture of numerous hydrocarbons and are obtained from crude oil by distillation (Fig. 15–1). The most volatile hydrocarbons vaporize first, forming what we know as gasoline. The less volatile fuels obtained during distillation are kerosene, diesel fuel, and fuel oil. The composition of a particular fuel depends on the source of the crude oil as well as on the refinery.
Although liquid hydrocarbon fuels are mixtures of many different hydro- carbons, they are usually considered to be a single hydrocarbon for conve- nience. For example, gasoline is treated as octane, C8H18, and the diesel fuel as dodecane, C12H26. Another common liquid hydrocarbon fuel is methyl alcohol, CH3OH, which is also called methanol and is used in some gasoline blends. The gaseous hydrocarbon fuel natural gas, which is a mix- ture of methane and smaller amounts of other gases, is often treated as methane, CH4, for simplicity.
Natural gas is produced from gas wells or oil wells rich in natural gas. It is composed mainly of methane, but it also contains small amounts of ethane, propane, hydrogen, helium, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sul- fate, and water vapor. On vehicles, it is stored either in the gas phase at pressures of 150 to 250 atm as CNG (compressed natural gas), or in the liq-
uid phase at —162°C as LNG (liquefied natural gas). Over a million vehi- cles in the world, mostly buses, run on natural gas. Liquefied petroleum gas
(LPG) is a byproduct of natural gas processing or the crude oil refining. It consists mainly of propane and thus LPG is usually referred to as propane. However, it also contains varying amounts of butane, propylene, and butylenes. Propane is commonly used in fleet vehicles, taxis, school buses, and private cars. Ethanol is obtained from corn, grains, and organic waste. Methonal is produced mostly from natural gas, but it can also be obtained from coal and biomass. Both alcohols are commonly used as additives in oxygenated gasoline and reformulated fuels to reduce air pollution.
Vehicles are a major source of air pollutants such as nitric oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons, as well as the greenhouse gas carbon dioxide, and thus there is a growing shift in the transportation industry from the tra- ditional petroleum-based fuels such as gaoline and diesel fuel to the cleaner burning alternative fuels friendlier to the environment such as natural gas, alcohols (ethanol and methanol), liquefied petroleum gas (LPG), and hydrogen. The use of electric and hybrid cars is also on the rise. A compari- son of some alternative fuels for transportation to gasoline is given in Table 15–1. Note that the energy contents of alternative fuels per unit volume are lower than that of gasoline or diesel fuel, and thus the driving range of a
TABLE 15–1
A comparison of some alternative fuels to the traditional petroleum-based fuels used in transportation
Fuel Energy content kJ/L Gasoline equivalence,* L/L-gasoline
Gasoline 31,850 1
Light diesel 33,170 0.96
Heavy diesel 35,800 0.89
LPG (Liquefied petroleum gas,
primarily propane) 23,410 1.36
Ethanol (or ethyl alcohol) 29,420 1.08
Methanol (or methyl alcohol) 18,210 1.75
CNG (Compressed natural gas,
primarily methane, at 200 atm) 8,080 3.94
LNG (Liquefied natural gas,
primarily methane) 20,490 1.55
*Amount of fuel whose energy content is equal to the energy content of 1-L gasoline.
vehicle on a full tank is lower when running on an alternative fuel. Also, when comparing cost, a realistic measure is the cost per unit energy rather than cost per unit volume. For example, methanol at a unit cost of $1.20/L may appear cheaper than gasoline at $1.80/L, but this is not the case since the cost of 10,000 kJ of energy is $0.57 for gasoline and $0.66 for methanol.
A chemical reaction during which a fuel is oxidized and a large quantity of energy is released is called combustion (Fig. 15–2). The oxidizer most often used in combustion processes is air, for obvious reasons—it is free and readily available. Pure oxygen O2 is used as an oxidizer only in some specialized applications, such as cutting and welding, where air cannot be used. Therefore, a few words about the composition of air are in order.
On a mole or a volume basis, dry air is composed of 20.9 percent oxygen,
78.1 percent nitrogen, 0.9 percent argon, and small amounts of carbon diox- ide, helium, neon, and hydrogen. In the analysis of combustion processes, the argon in the air is treated as nitrogen, and the gases that exist in trace amounts are disregarded. Then dry air can be approximated as 21 percent oxygen and 79 percent nitrogen by mole numbers. Therefore, each mole of oxygen entering a combustion chamber is accompanied by 0.79/0.21 = 3.76 mol of nitrogen (Fig. 15–3). That is,
FIGURE 15–2
Combustion is a chemical reaction during which a fuel is oxidized and a large quantity of energy is released.
© Reprinted with special permission of King Features Syndicate.
1 kmol O2 + 3.76 kmol N2 = 4.76 kmol air
(15–1)
During combustion, nitrogen behaves as an inert gas and does not react with other elements, other than forming a very small amount of nitric oxides. However, even then the presence of nitrogen greatly affects the outcome of a combustion process since nitrogen usually enters a combustion chamber in large quantities at low temperatures and exits at considerably higher tempera- tures, absorbing a large proportion of the chemical energy released during combustion. Throughout this chapter, nitrogen is assumed to remain perfectly
FIGURE 15–3
Each kmol of O2 in air is accompanied by 3.76 kmol of N2.
0/5000
Chapter 15CHEMICAL REACTIONS in the preceding chapters we limited our consideration to nonreacting systems—systems whose chemical composi- tion remains unchanged during a process. This was the case even with mixing processes during which a C mixture is formed from two or more fluids without the occurrence of any chemical reactions. In this chapter, we specifically deal with systems whose chemical composition changes during a process, that is, systems that involve chem-ical reactions.When dealing with nonreacting systems, we need to con- sider only the sensible internal energy (associated with tem- perature and pressure changes) and the latent internal energy (associated with phase changes). When dealing with reacting systems, however, we also need to consider the chemical internal energy, which is the energy associated with the destruction and formation of chemical bonds between the atoms. The energy balance relations developed for nonreact- ing systems are equally applicable to reacting systems, but the energy terms in the latter case should include the chemi- cal energy of the system.In this chapter we focus on a particular type of chemical reaction, known as combustion, because of its importance in engineering. But the reader should keep in mind, however, that the principles developed are equally applicable to other chemical reactions.We start this chapter with a general discussion of fuels and combustion. Then we apply the mass and energy balances to reacting systems. In this regard we discuss the adiabatic flame temperature, which is the highest temperature a react- ing mixture can attain. Finally, we examine the second-law aspects of chemical reactions. Objectives The objectives of Chapter 15 are to:• Give an overview of fuels and combustion.• Apply the conservation of mass to reacting systems to determine balanced reaction equations.• Define the parameters used in combustion analysis, such as air–fuel ratio, percent theoretical air, and dew-point temperature.• Apply energy balances to reacting systems for both steady- flow control volumes and fixed mass systems.• Calculate the enthalpy of reaction, enthalpy of combustion, and the heating values of fuels.• Determine the adiabatic flame temperature for reacting mixtures.• Evaluate the entropy change of reacting systems.• Analyze reacting systems from the second-law perspective. | 751 FIGURE 15–1Most liquid hydrocarbon fuels are obtained from crude oil by distillation. 15–1 ■ FUELS AND COMBUSTIONAny material that can be burned to release thermal energy is called a fuel. Most familiar fuels consist primarily of hydrogen and carbon. They are called hydrocarbon fuels and are denoted by the general formula CnHm. Hydrocarbon fuels exist in all phases, some examples being coal, gasoline, and natural gas.The main constituent of coal is carbon. Coal also contains varying amounts of oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur, moisture, and ash. It is diffi- cult to give an exact mass analysis for coal since its composition varies considerably from one geographical area to the next and even within the same geographical location. Most liquid hydrocarbon fuels are a mixture of numerous hydrocarbons and are obtained from crude oil by distillation (Fig. 15–1). The most volatile hydrocarbons vaporize first, forming what we know as gasoline. The less volatile fuels obtained during distillation are kerosene, diesel fuel, and fuel oil. The composition of a particular fuel depends on the source of the crude oil as well as on the refinery.
Although liquid hydrocarbon fuels are mixtures of many different hydro- carbons, they are usually considered to be a single hydrocarbon for conve- nience. For example, gasoline is treated as octane, C8H18, and the diesel fuel as dodecane, C12H26. Another common liquid hydrocarbon fuel is methyl alcohol, CH3OH, which is also called methanol and is used in some gasoline blends. The gaseous hydrocarbon fuel natural gas, which is a mix- ture of methane and smaller amounts of other gases, is often treated as methane, CH4, for simplicity.
Natural gas is produced from gas wells or oil wells rich in natural gas. It is composed mainly of methane, but it also contains small amounts of ethane, propane, hydrogen, helium, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sul- fate, and water vapor. On vehicles, it is stored either in the gas phase at pressures of 150 to 250 atm as CNG (compressed natural gas), or in the liq-
uid phase at —162°C as LNG (liquefied natural gas). Over a million vehi- cles in the world, mostly buses, run on natural gas. Liquefied petroleum gas
(LPG) is a byproduct of natural gas processing or the crude oil refining. It consists mainly of propane and thus LPG is usually referred to as propane. However, it also contains varying amounts of butane, propylene, and butylenes. Propane is commonly used in fleet vehicles, taxis, school buses, and private cars. Ethanol is obtained from corn, grains, and organic waste. Methonal is produced mostly from natural gas, but it can also be obtained from coal and biomass. Both alcohols are commonly used as additives in oxygenated gasoline and reformulated fuels to reduce air pollution.
Vehicles are a major source of air pollutants such as nitric oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons, as well as the greenhouse gas carbon dioxide, and thus there is a growing shift in the transportation industry from the tra- ditional petroleum-based fuels such as gaoline and diesel fuel to the cleaner burning alternative fuels friendlier to the environment such as natural gas, alcohols (ethanol and methanol), liquefied petroleum gas (LPG), and hydrogen. The use of electric and hybrid cars is also on the rise. A compari- son of some alternative fuels for transportation to gasoline is given in Table 15–1. Note that the energy contents of alternative fuels per unit volume are lower than that of gasoline or diesel fuel, and thus the driving range of a
TABLE 15–1
A comparison of some alternative fuels to the traditional petroleum-based fuels used in transportation
Fuel Energy content kJ/L Gasoline equivalence,* L/L-gasoline
Gasoline 31,850 1
Light diesel 33,170 0.96
Heavy diesel 35,800 0.89
LPG (Liquefied petroleum gas,
primarily propane) 23,410 1.36
Ethanol (or ethyl alcohol) 29,420 1.08
Methanol (or methyl alcohol) 18,210 1.75
CNG (Compressed natural gas,
primarily methane, at 200 atm) 8,080 3.94
LNG (Liquefied natural gas,
primarily methane) 20,490 1.55
*Amount of fuel whose energy content is equal to the energy content of 1-L gasoline.
vehicle on a full tank is lower when running on an alternative fuel. Also, when comparing cost, a realistic measure is the cost per unit energy rather than cost per unit volume. For example, methanol at a unit cost of $1.20/L may appear cheaper than gasoline at $1.80/L, but this is not the case since the cost of 10,000 kJ of energy is $0.57 for gasoline and $0.66 for methanol.
A chemical reaction during which a fuel is oxidized and a large quantity of energy is released is called combustion (Fig. 15–2). The oxidizer most often used in combustion processes is air, for obvious reasons—it is free and readily available. Pure oxygen O2 is used as an oxidizer only in some specialized applications, such as cutting and welding, where air cannot be used. Therefore, a few words about the composition of air are in order.
On a mole or a volume basis, dry air is composed of 20.9 percent oxygen,
78.1 percent nitrogen, 0.9 percent argon, and small amounts of carbon diox- ide, helium, neon, and hydrogen. In the analysis of combustion processes, the argon in the air is treated as nitrogen, and the gases that exist in trace amounts are disregarded. Then dry air can be approximated as 21 percent oxygen and 79 percent nitrogen by mole numbers. Therefore, each mole of oxygen entering a combustion chamber is accompanied by 0.79/0.21 = 3.76 mol of nitrogen (Fig. 15–3). That is,
FIGURE 15–2
Combustion is a chemical reaction during which a fuel is oxidized and a large quantity of energy is released.
© Reprinted with special permission of King Features Syndicate.
1 kmol O2 + 3.76 kmol N2 = 4.76 kmol air
(15–1)
During combustion, nitrogen behaves as an inert gas and does not react with other elements, other than forming a very small amount of nitric oxides. However, even then the presence of nitrogen greatly affects the outcome of a combustion process since nitrogen usually enters a combustion chamber in large quantities at low temperatures and exits at considerably higher tempera- tures, absorbing a large proportion of the chemical energy released during combustion. Throughout this chapter, nitrogen is assumed to remain perfectly
FIGURE 15–3
Each kmol of O2 in air is accompanied by 3.76 kmol of N2.
Although liquid hydrocarbon fuels are mixtures of many different hydro- carbons, they are usually considered to be a single hydrocarbon for conve- nience. For example, gasoline is treated as octane, C8H18, and the diesel fuel as dodecane, C12H26. Another common liquid hydrocarbon fuel is methyl alcohol, CH3OH, which is also called methanol and is used in some gasoline blends. The gaseous hydrocarbon fuel natural gas, which is a mix- ture of methane and smaller amounts of other gases, is often treated as methane, CH4, for simplicity.
Natural gas is produced from gas wells or oil wells rich in natural gas. It is composed mainly of methane, but it also contains small amounts of ethane, propane, hydrogen, helium, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sul- fate, and water vapor. On vehicles, it is stored either in the gas phase at pressures of 150 to 250 atm as CNG (compressed natural gas), or in the liq-
uid phase at —162°C as LNG (liquefied natural gas). Over a million vehi- cles in the world, mostly buses, run on natural gas. Liquefied petroleum gas
(LPG) is a byproduct of natural gas processing or the crude oil refining. It consists mainly of propane and thus LPG is usually referred to as propane. However, it also contains varying amounts of butane, propylene, and butylenes. Propane is commonly used in fleet vehicles, taxis, school buses, and private cars. Ethanol is obtained from corn, grains, and organic waste. Methonal is produced mostly from natural gas, but it can also be obtained from coal and biomass. Both alcohols are commonly used as additives in oxygenated gasoline and reformulated fuels to reduce air pollution.
Vehicles are a major source of air pollutants such as nitric oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons, as well as the greenhouse gas carbon dioxide, and thus there is a growing shift in the transportation industry from the tra- ditional petroleum-based fuels such as gaoline and diesel fuel to the cleaner burning alternative fuels friendlier to the environment such as natural gas, alcohols (ethanol and methanol), liquefied petroleum gas (LPG), and hydrogen. The use of electric and hybrid cars is also on the rise. A compari- son of some alternative fuels for transportation to gasoline is given in Table 15–1. Note that the energy contents of alternative fuels per unit volume are lower than that of gasoline or diesel fuel, and thus the driving range of a
TABLE 15–1
A comparison of some alternative fuels to the traditional petroleum-based fuels used in transportation
Fuel Energy content kJ/L Gasoline equivalence,* L/L-gasoline
Gasoline 31,850 1
Light diesel 33,170 0.96
Heavy diesel 35,800 0.89
LPG (Liquefied petroleum gas,
primarily propane) 23,410 1.36
Ethanol (or ethyl alcohol) 29,420 1.08
Methanol (or methyl alcohol) 18,210 1.75
CNG (Compressed natural gas,
primarily methane, at 200 atm) 8,080 3.94
LNG (Liquefied natural gas,
primarily methane) 20,490 1.55
*Amount of fuel whose energy content is equal to the energy content of 1-L gasoline.
vehicle on a full tank is lower when running on an alternative fuel. Also, when comparing cost, a realistic measure is the cost per unit energy rather than cost per unit volume. For example, methanol at a unit cost of $1.20/L may appear cheaper than gasoline at $1.80/L, but this is not the case since the cost of 10,000 kJ of energy is $0.57 for gasoline and $0.66 for methanol.
A chemical reaction during which a fuel is oxidized and a large quantity of energy is released is called combustion (Fig. 15–2). The oxidizer most often used in combustion processes is air, for obvious reasons—it is free and readily available. Pure oxygen O2 is used as an oxidizer only in some specialized applications, such as cutting and welding, where air cannot be used. Therefore, a few words about the composition of air are in order.
On a mole or a volume basis, dry air is composed of 20.9 percent oxygen,
78.1 percent nitrogen, 0.9 percent argon, and small amounts of carbon diox- ide, helium, neon, and hydrogen. In the analysis of combustion processes, the argon in the air is treated as nitrogen, and the gases that exist in trace amounts are disregarded. Then dry air can be approximated as 21 percent oxygen and 79 percent nitrogen by mole numbers. Therefore, each mole of oxygen entering a combustion chamber is accompanied by 0.79/0.21 = 3.76 mol of nitrogen (Fig. 15–3). That is,
FIGURE 15–2
Combustion is a chemical reaction during which a fuel is oxidized and a large quantity of energy is released.
© Reprinted with special permission of King Features Syndicate.
1 kmol O2 + 3.76 kmol N2 = 4.76 kmol air
(15–1)
During combustion, nitrogen behaves as an inert gas and does not react with other elements, other than forming a very small amount of nitric oxides. However, even then the presence of nitrogen greatly affects the outcome of a combustion process since nitrogen usually enters a combustion chamber in large quantities at low temperatures and exits at considerably higher tempera- tures, absorbing a large proportion of the chemical energy released during combustion. Throughout this chapter, nitrogen is assumed to remain perfectly
FIGURE 15–3
Each kmol of O2 in air is accompanied by 3.76 kmol of N2.
đang được dịch, vui lòng đợi..
Chương 15
PHẢN ỨNG HÓA trong các chương trước, chúng tôi giới hạn việc xem xét của chúng tôi để nonreacting hệ thống hệ thống mà hóa tion composi- vẫn không thay đổi trong suốt một quá trình. Đây là trường hợp ngay cả với quá trình pha trộn trong đó một hỗn hợp C được hình thành từ hai hay nhiều chất lỏng mà không xảy ra bất kỳ phản ứng hóa học. Trong chương này, chúng tôi đặc biệt đối phó với các hệ thống có thành phần hoá học thay đổi trong suốt một quá trình, có nghĩa là, các hệ thống có liên quan đến chem- phản ứng ical. Khi làm việc với các hệ thống nonreacting, chúng ta cần phải con- SIDER chỉ có năng lượng nội bộ hợp lý (kết hợp với tem- perature và áp suất thay đổi) và năng lượng tiềm ẩn bên trong (gắn với thay đổi pha). Khi đối phó với phản ứng hệ thống, tuy nhiên, chúng ta cũng cần phải xem xét năng lượng nội tại hóa chất, mà là năng lượng liên kết với sự tàn phá và hình thành các liên kết hóa học giữa các nguyên tử. Các mối quan hệ cân bằng năng lượng được phát triển cho hệ thống ing nonreact- là bằng nhau đối với phản ứng hệ thống, nhưng các điều khoản năng lượng trong trường hợp này nên bao gồm các hoá học cal năng lượng của hệ thống. Trong chương này, chúng tôi tập trung vào một loại phản ứng hóa học, được biết đến như đốt, vì tầm quan trọng của nó trong kỹ thuật. Nhưng người đọc nên lưu ý, tuy nhiên, các nguyên tắc phát triển là bằng nhau đối với các phản ứng hóa học khác. Chúng tôi bắt đầu chương này với một thảo luận chung về nhiên liệu và đốt. Sau đó, chúng tôi áp dụng các cân đối khối lượng và năng lượng để hệ thống phản ứng. Về vấn đề này, chúng tôi thảo luận về nhiệt độ ngọn lửa đoạn nhiệt, đó là nhiệt độ cao nhất mà một hỗn hợp ing react- có thể đạt được. Cuối cùng, chúng ta xem xét các khía cạnh thứ hai-pháp luật của các phản ứng hóa học. Mục tiêu Các mục tiêu của Chương 15 là:. • Cung cấp cho một cái nhìn tổng quan về nhiên liệu và đốt • Áp dụng bảo toàn khối lượng để phản ứng hệ thống để xác định phương trình phản ứng cân bằng. • Xác định các thông số được sử dụng trong phân tích đốt, chẳng hạn như tỷ lệ không khí-nhiên liệu, tỷ lệ không khí lý thuyết, và nhiệt độ điểm sương. • Áp dụng cân đối năng lượng để phản ứng hệ thống cho cả khối lượng kiểm soát dòng chảy steady- và hệ thống khối lượng cố định. • Tính entanpi của phản ứng, enthalpy của . đốt, và các giá trị nhiệt của nhiên liệu • Xác định nhiệt độ ngọn lửa đoạn nhiệt cho phản ứng hỗn hợp. • Đánh giá sự thay đổi entropy của phản ứng hệ thống. • Phân tích hệ thống phản ứng từ quan điểm thứ hai của pháp luật. | 751 Hình 15-1 nhiên liệu hydrocarbon lỏng Hầu hết thu được từ dầu thô bằng cách chưng cất. 15-1 ■ NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY Bất kỳ tài liệu nào có thể được đốt cháy để giải phóng năng lượng nhiệt được gọi là nhiên liệu. Hầu hết nhiên liệu quen thuộc bao gồm chủ yếu là hydro và carbon. Họ được gọi là nhiên liệu hydrocarbon và được biểu thị bằng công thức chung CnHm. Nhiên liệu hydrocarbon tồn tại trong tất cả các giai đoạn, một số ví dụ là than đá, xăng dầu, khí tự nhiên. Các thành phần chính của than là carbon. Than đá cũng chứa hàm lượng khác nhau của oxy, hydro, nitơ, lưu huỳnh, độ ẩm, và tro. Nó là sùng bái khăn để đưa ra một phân tích khối lượng chính xác cho than vì thành phần của nó thay đổi đáng kể từ một khu vực địa lý tiếp theo và thậm chí trong cùng một vị trí địa lý. Hầu hết nhiên liệu hydrocarbon lỏng là một hỗn hợp của nhiều hydrocacbon và được lấy từ dầu thô bằng cách chưng cất (Fig. 15-1). Các hydrocacbon dễ bay hơi nhất bốc hơi đầu tiên, tạo thành những gì chúng ta biết là xăng. Các loại nhiên liệu ít biến động thu được trong quá trình chưng cất là dầu hỏa, nhiên liệu diesel, dầu nhiên liệu. Các thành phần của một loại nhiên liệu đặc biệt phụ thuộc vào nguồn dầu thô cũng như trên các nhà máy lọc dầu. Mặc dù nhiên liệu hydrocarbon lỏng là hỗn hợp của nhiều nguyên tử cacbon thủy khác nhau, chúng thường được coi là một hydrocarbon đơn cho nience conve-. Ví dụ, xăng được coi là chỉ số octan, C8H18, và các nhiên liệu diesel như dodecane, C12H26. Một nhiên liệu hydrocarbon lỏng thông thường là methyl alcohol, CH3OH, còn được gọi là methanol và được sử dụng trong một số hỗn hợp xăng. Khí thiên nhiên nhiên liệu hydrocarbon ở dạng khí, mà là một ture mix- mêtan và số lượng nhỏ các khí khác, thường được coi như mêtan, CH4, vì đơn giản. Khí thiên nhiên được sản xuất từ các giếng khí đốt hoặc giếng dầu giàu khí đốt tự nhiên. Nó bao gồm chủ yếu là khí mêtan, nhưng nó cũng chứa một lượng nhỏ của ethane, propane, hydrogen, helium, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sul- số phận, và hơi nước. Trên xe, nó được lưu trữ hoặc trong pha khí ở áp suất 150-250 atm như CNG (khí nén thiên nhiên), hoặc trong liq- giai đoạn uid ở -162 ° C như LNG (khí tự nhiên hóa lỏng). Hơn một triệu Cles vehi- trên thế giới, chủ yếu là xe buýt, chạy khí thiên nhiên. Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) là một sản phẩm phụ của chế biến khí tự nhiên hoặc lọc dầu thô. Nó bao gồm chủ yếu là propane và do đó LPG thường được gọi tắt là propane. Tuy nhiên, nó cũng chứa hàm lượng khác nhau của butan, propylene, và butylenes. Propane thường được sử dụng trong các xe taxi, xe buýt, và xe hơi riêng. Ethanol là thu được từ ngô, ngũ cốc, và chất thải hữu cơ. Methonal lớn được sản xuất từ khí tự nhiên, nhưng nó cũng có thể được lấy từ than đá và sinh khối. Cả hai loại cồn thường được sử dụng làm phụ gia trong xăng oxy hóa và xác định lại các loại nhiên liệu để giảm ô nhiễm không khí. Phương tiện đi lại là một nguồn chính của chất gây ô nhiễm không khí như oxit nitric, carbon monoxide, và các hydrocacbon, cũng như carbon dioxide khí nhà kính, và do đó có một sự thay đổi ngày càng tăng trong các ngành công nghiệp vận chuyển từ nhiên liệu dầu mỏ ditional tra- như gaoline và nhiên liệu diesel cho các đốt sạch nhiên liệu thay thế thân thiện với môi trường như khí tự nhiên, cồn (ethanol và methanol), khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) , và hydrogen. Việc sử dụng xe điện và hybrid cũng đang tăng lên. Một người con trai compari- của một số nhiên liệu thay thế cho giao thông vận tải với xăng được đưa ra trong Bảng 15-1. Lưu ý rằng các nội dung năng lượng của nhiên liệu thay thế cho mỗi đơn vị khối lượng là thấp hơn so với xăng hoặc nhiên liệu diesel, và do đó phạm vi lái xe của một TABLE 15-1 Một so sánh của một số loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu xăng dầu dựa trên truyền thống được sử dụng trong giao thông vận tải năng lượng nhiên liệu nội dung kJ / L xăng tương đương, * L / L-xăng xăng 31.850 1 diesel nhẹ 33.170 0,96 diesel nặng 35.800 0,89 LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng, chủ yếu là propane) 23.410 1,36 Ethanol (hoặc rượu ethyl) 29.420 1,08 Methanol (hoặc methyl alcohol) 18.210 1,75 CNG (Compressed khí tự nhiên, chủ yếu là methane, ở 200 atm) 8080 3,94 LNG (khí tự nhiên hóa lỏng, chủ yếu là metan) 20.490 1,55 * Lượng nhiên liệu có năng lượng nội dung tương đương với hàm lượng năng lượng của 1-L xăng. xe trên toàn bể là thấp hơn khi chạy trên nhiên liệu thay thế. Ngoài ra, khi so sánh chi phí, một biện pháp thực tế là chi phí cho mỗi đơn vị năng lượng chứ không phải là chi phí cho mỗi đơn vị thể tích. Ví dụ, methanol với chi phí đơn vị của $ 1,20 / L có thể xuất hiện rẻ hơn so với xăng tại $ 1,80 / L, nhưng đây không phải là trường hợp vì chi phí 10.000 kJ năng lượng là 0,57 $ cho xăng và $ 0,66 cho methanol. Một phản ứng hóa học trong đó nhiên liệu bị oxy hóa và một lượng lớn năng lượng được phát hành được gọi là đốt (Hình. 15-2). Các chất oxy hóa thường được sử dụng trong quá trình đốt cháy là không khí, cho rõ ràng lý do, nó là miễn phí và có sẵn. O2 oxy tinh khiết được sử dụng như một chất ôxi hóa chỉ trong một số ứng dụng chuyên ngành, chẳng hạn như cắt và hàn, nơi không khí không thể được sử dụng. Vì vậy, một vài lời về các thành phần của không khí theo thứ tự. Trên một nốt ruồi hoặc một cơ sở khối lượng, không khí khô gồm 20,9 phần trăm oxy, 78,1 phần trăm nitơ, argon 0,9 phần trăm, và một lượng nhỏ ide diox- carbon, helium, neon, và hydrogen. Trong phân tích của quá trình đốt cháy, argon trong không khí được đối xử như nitơ, và các loại khí tồn tại trong một lượng nhỏ được bỏ qua. Sau đó, không khí khô có thể được xấp xỉ là 21 phần trăm và 79 phần trăm oxy nitơ bằng số mol. Do đó, mỗi mol oxy vào buồng đốt được đi kèm với 0,79 / 0,21 = 3,76 mol của nitơ (Fig. 15-3). Đó là, Hình 15-2 Combustion là một phản ứng hóa học trong đó một loại nhiên liệu bị oxy hóa và một lượng lớn năng lượng được giải phóng. © In lại với sự cho phép đặc biệt của King Features Syndicate. 1 kmol O2 + 3,76 kmol N2 = 4,76 kmol không khí (15 -1) Trong quá trình đốt cháy, nitơ cư xử như một loại khí trơ và không phản ứng với các yếu tố khác, trừ trường hình thành một số lượng rất nhỏ của oxit nitric. Tuy nhiên, ngay sau đó sự hiện diện của nitơ ảnh hưởng lớn đến kết quả của một quá trình đốt cháy kể từ nitơ thường đi vào buồng đốt với số lượng lớn ở nhiệt độ thấp và tồn tại đáng kể của nhiệt độ cao hơn, hấp thụ một lượng lớn năng lượng hóa học được giải phóng trong quá trình đốt cháy. Trong suốt chương này, nitơ được giả định là không hoàn hảo HÌNH 15-3 Mỗi kmol của O2 trong không khí được đi kèm với 3,76 kmol của N2.
PHẢN ỨNG HÓA trong các chương trước, chúng tôi giới hạn việc xem xét của chúng tôi để nonreacting hệ thống hệ thống mà hóa tion composi- vẫn không thay đổi trong suốt một quá trình. Đây là trường hợp ngay cả với quá trình pha trộn trong đó một hỗn hợp C được hình thành từ hai hay nhiều chất lỏng mà không xảy ra bất kỳ phản ứng hóa học. Trong chương này, chúng tôi đặc biệt đối phó với các hệ thống có thành phần hoá học thay đổi trong suốt một quá trình, có nghĩa là, các hệ thống có liên quan đến chem- phản ứng ical. Khi làm việc với các hệ thống nonreacting, chúng ta cần phải con- SIDER chỉ có năng lượng nội bộ hợp lý (kết hợp với tem- perature và áp suất thay đổi) và năng lượng tiềm ẩn bên trong (gắn với thay đổi pha). Khi đối phó với phản ứng hệ thống, tuy nhiên, chúng ta cũng cần phải xem xét năng lượng nội tại hóa chất, mà là năng lượng liên kết với sự tàn phá và hình thành các liên kết hóa học giữa các nguyên tử. Các mối quan hệ cân bằng năng lượng được phát triển cho hệ thống ing nonreact- là bằng nhau đối với phản ứng hệ thống, nhưng các điều khoản năng lượng trong trường hợp này nên bao gồm các hoá học cal năng lượng của hệ thống. Trong chương này, chúng tôi tập trung vào một loại phản ứng hóa học, được biết đến như đốt, vì tầm quan trọng của nó trong kỹ thuật. Nhưng người đọc nên lưu ý, tuy nhiên, các nguyên tắc phát triển là bằng nhau đối với các phản ứng hóa học khác. Chúng tôi bắt đầu chương này với một thảo luận chung về nhiên liệu và đốt. Sau đó, chúng tôi áp dụng các cân đối khối lượng và năng lượng để hệ thống phản ứng. Về vấn đề này, chúng tôi thảo luận về nhiệt độ ngọn lửa đoạn nhiệt, đó là nhiệt độ cao nhất mà một hỗn hợp ing react- có thể đạt được. Cuối cùng, chúng ta xem xét các khía cạnh thứ hai-pháp luật của các phản ứng hóa học. Mục tiêu Các mục tiêu của Chương 15 là:. • Cung cấp cho một cái nhìn tổng quan về nhiên liệu và đốt • Áp dụng bảo toàn khối lượng để phản ứng hệ thống để xác định phương trình phản ứng cân bằng. • Xác định các thông số được sử dụng trong phân tích đốt, chẳng hạn như tỷ lệ không khí-nhiên liệu, tỷ lệ không khí lý thuyết, và nhiệt độ điểm sương. • Áp dụng cân đối năng lượng để phản ứng hệ thống cho cả khối lượng kiểm soát dòng chảy steady- và hệ thống khối lượng cố định. • Tính entanpi của phản ứng, enthalpy của . đốt, và các giá trị nhiệt của nhiên liệu • Xác định nhiệt độ ngọn lửa đoạn nhiệt cho phản ứng hỗn hợp. • Đánh giá sự thay đổi entropy của phản ứng hệ thống. • Phân tích hệ thống phản ứng từ quan điểm thứ hai của pháp luật. | 751 Hình 15-1 nhiên liệu hydrocarbon lỏng Hầu hết thu được từ dầu thô bằng cách chưng cất. 15-1 ■ NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY Bất kỳ tài liệu nào có thể được đốt cháy để giải phóng năng lượng nhiệt được gọi là nhiên liệu. Hầu hết nhiên liệu quen thuộc bao gồm chủ yếu là hydro và carbon. Họ được gọi là nhiên liệu hydrocarbon và được biểu thị bằng công thức chung CnHm. Nhiên liệu hydrocarbon tồn tại trong tất cả các giai đoạn, một số ví dụ là than đá, xăng dầu, khí tự nhiên. Các thành phần chính của than là carbon. Than đá cũng chứa hàm lượng khác nhau của oxy, hydro, nitơ, lưu huỳnh, độ ẩm, và tro. Nó là sùng bái khăn để đưa ra một phân tích khối lượng chính xác cho than vì thành phần của nó thay đổi đáng kể từ một khu vực địa lý tiếp theo và thậm chí trong cùng một vị trí địa lý. Hầu hết nhiên liệu hydrocarbon lỏng là một hỗn hợp của nhiều hydrocacbon và được lấy từ dầu thô bằng cách chưng cất (Fig. 15-1). Các hydrocacbon dễ bay hơi nhất bốc hơi đầu tiên, tạo thành những gì chúng ta biết là xăng. Các loại nhiên liệu ít biến động thu được trong quá trình chưng cất là dầu hỏa, nhiên liệu diesel, dầu nhiên liệu. Các thành phần của một loại nhiên liệu đặc biệt phụ thuộc vào nguồn dầu thô cũng như trên các nhà máy lọc dầu. Mặc dù nhiên liệu hydrocarbon lỏng là hỗn hợp của nhiều nguyên tử cacbon thủy khác nhau, chúng thường được coi là một hydrocarbon đơn cho nience conve-. Ví dụ, xăng được coi là chỉ số octan, C8H18, và các nhiên liệu diesel như dodecane, C12H26. Một nhiên liệu hydrocarbon lỏng thông thường là methyl alcohol, CH3OH, còn được gọi là methanol và được sử dụng trong một số hỗn hợp xăng. Khí thiên nhiên nhiên liệu hydrocarbon ở dạng khí, mà là một ture mix- mêtan và số lượng nhỏ các khí khác, thường được coi như mêtan, CH4, vì đơn giản. Khí thiên nhiên được sản xuất từ các giếng khí đốt hoặc giếng dầu giàu khí đốt tự nhiên. Nó bao gồm chủ yếu là khí mêtan, nhưng nó cũng chứa một lượng nhỏ của ethane, propane, hydrogen, helium, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sul- số phận, và hơi nước. Trên xe, nó được lưu trữ hoặc trong pha khí ở áp suất 150-250 atm như CNG (khí nén thiên nhiên), hoặc trong liq- giai đoạn uid ở -162 ° C như LNG (khí tự nhiên hóa lỏng). Hơn một triệu Cles vehi- trên thế giới, chủ yếu là xe buýt, chạy khí thiên nhiên. Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) là một sản phẩm phụ của chế biến khí tự nhiên hoặc lọc dầu thô. Nó bao gồm chủ yếu là propane và do đó LPG thường được gọi tắt là propane. Tuy nhiên, nó cũng chứa hàm lượng khác nhau của butan, propylene, và butylenes. Propane thường được sử dụng trong các xe taxi, xe buýt, và xe hơi riêng. Ethanol là thu được từ ngô, ngũ cốc, và chất thải hữu cơ. Methonal lớn được sản xuất từ khí tự nhiên, nhưng nó cũng có thể được lấy từ than đá và sinh khối. Cả hai loại cồn thường được sử dụng làm phụ gia trong xăng oxy hóa và xác định lại các loại nhiên liệu để giảm ô nhiễm không khí. Phương tiện đi lại là một nguồn chính của chất gây ô nhiễm không khí như oxit nitric, carbon monoxide, và các hydrocacbon, cũng như carbon dioxide khí nhà kính, và do đó có một sự thay đổi ngày càng tăng trong các ngành công nghiệp vận chuyển từ nhiên liệu dầu mỏ ditional tra- như gaoline và nhiên liệu diesel cho các đốt sạch nhiên liệu thay thế thân thiện với môi trường như khí tự nhiên, cồn (ethanol và methanol), khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) , và hydrogen. Việc sử dụng xe điện và hybrid cũng đang tăng lên. Một người con trai compari- của một số nhiên liệu thay thế cho giao thông vận tải với xăng được đưa ra trong Bảng 15-1. Lưu ý rằng các nội dung năng lượng của nhiên liệu thay thế cho mỗi đơn vị khối lượng là thấp hơn so với xăng hoặc nhiên liệu diesel, và do đó phạm vi lái xe của một TABLE 15-1 Một so sánh của một số loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu xăng dầu dựa trên truyền thống được sử dụng trong giao thông vận tải năng lượng nhiên liệu nội dung kJ / L xăng tương đương, * L / L-xăng xăng 31.850 1 diesel nhẹ 33.170 0,96 diesel nặng 35.800 0,89 LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng, chủ yếu là propane) 23.410 1,36 Ethanol (hoặc rượu ethyl) 29.420 1,08 Methanol (hoặc methyl alcohol) 18.210 1,75 CNG (Compressed khí tự nhiên, chủ yếu là methane, ở 200 atm) 8080 3,94 LNG (khí tự nhiên hóa lỏng, chủ yếu là metan) 20.490 1,55 * Lượng nhiên liệu có năng lượng nội dung tương đương với hàm lượng năng lượng của 1-L xăng. xe trên toàn bể là thấp hơn khi chạy trên nhiên liệu thay thế. Ngoài ra, khi so sánh chi phí, một biện pháp thực tế là chi phí cho mỗi đơn vị năng lượng chứ không phải là chi phí cho mỗi đơn vị thể tích. Ví dụ, methanol với chi phí đơn vị của $ 1,20 / L có thể xuất hiện rẻ hơn so với xăng tại $ 1,80 / L, nhưng đây không phải là trường hợp vì chi phí 10.000 kJ năng lượng là 0,57 $ cho xăng và $ 0,66 cho methanol. Một phản ứng hóa học trong đó nhiên liệu bị oxy hóa và một lượng lớn năng lượng được phát hành được gọi là đốt (Hình. 15-2). Các chất oxy hóa thường được sử dụng trong quá trình đốt cháy là không khí, cho rõ ràng lý do, nó là miễn phí và có sẵn. O2 oxy tinh khiết được sử dụng như một chất ôxi hóa chỉ trong một số ứng dụng chuyên ngành, chẳng hạn như cắt và hàn, nơi không khí không thể được sử dụng. Vì vậy, một vài lời về các thành phần của không khí theo thứ tự. Trên một nốt ruồi hoặc một cơ sở khối lượng, không khí khô gồm 20,9 phần trăm oxy, 78,1 phần trăm nitơ, argon 0,9 phần trăm, và một lượng nhỏ ide diox- carbon, helium, neon, và hydrogen. Trong phân tích của quá trình đốt cháy, argon trong không khí được đối xử như nitơ, và các loại khí tồn tại trong một lượng nhỏ được bỏ qua. Sau đó, không khí khô có thể được xấp xỉ là 21 phần trăm và 79 phần trăm oxy nitơ bằng số mol. Do đó, mỗi mol oxy vào buồng đốt được đi kèm với 0,79 / 0,21 = 3,76 mol của nitơ (Fig. 15-3). Đó là, Hình 15-2 Combustion là một phản ứng hóa học trong đó một loại nhiên liệu bị oxy hóa và một lượng lớn năng lượng được giải phóng. © In lại với sự cho phép đặc biệt của King Features Syndicate. 1 kmol O2 + 3,76 kmol N2 = 4,76 kmol không khí (15 -1) Trong quá trình đốt cháy, nitơ cư xử như một loại khí trơ và không phản ứng với các yếu tố khác, trừ trường hình thành một số lượng rất nhỏ của oxit nitric. Tuy nhiên, ngay sau đó sự hiện diện của nitơ ảnh hưởng lớn đến kết quả của một quá trình đốt cháy kể từ nitơ thường đi vào buồng đốt với số lượng lớn ở nhiệt độ thấp và tồn tại đáng kể của nhiệt độ cao hơn, hấp thụ một lượng lớn năng lượng hóa học được giải phóng trong quá trình đốt cháy. Trong suốt chương này, nitơ được giả định là không hoàn hảo HÌNH 15-3 Mỗi kmol của O2 trong không khí được đi kèm với 3,76 kmol của N2.
đang được dịch, vui lòng đợi..
Các ngôn ngữ khác
Hỗ trợ công cụ dịch thuật: Albania, Amharic, Anh, Armenia, Azerbaijan, Ba Lan, Ba Tư, Bantu, Basque, Belarus, Bengal, Bosnia, Bulgaria, Bồ Đào Nha, Catalan, Cebuano, Chichewa, Corsi, Creole (Haiti), Croatia, Do Thái, Estonia, Filipino, Frisia, Gael Scotland, Galicia, George, Gujarat, Hausa, Hawaii, Hindi, Hmong, Hungary, Hy Lạp, Hà Lan, Hà Lan (Nam Phi), Hàn, Iceland, Igbo, Ireland, Java, Kannada, Kazakh, Khmer, Kinyarwanda, Klingon, Kurd, Kyrgyz, Latinh, Latvia, Litva, Luxembourg, Lào, Macedonia, Malagasy, Malayalam, Malta, Maori, Marathi, Myanmar, Mã Lai, Mông Cổ, Na Uy, Nepal, Nga, Nhật, Odia (Oriya), Pashto, Pháp, Phát hiện ngôn ngữ, Phần Lan, Punjab, Quốc tế ngữ, Rumani, Samoa, Serbia, Sesotho, Shona, Sindhi, Sinhala, Slovak, Slovenia, Somali, Sunda, Swahili, Séc, Tajik, Tamil, Tatar, Telugu, Thái, Thổ Nhĩ Kỳ, Thụy Điển, Tiếng Indonesia, Tiếng Ý, Trung, Trung (Phồn thể), Turkmen, Tây Ban Nha, Ukraina, Urdu, Uyghur, Uzbek, Việt, Xứ Wales, Yiddish, Yoruba, Zulu, Đan Mạch, Đức, Ả Rập, dịch ngôn ngữ.
- Dinner
- navigation key
- Bạn đang làm gì
- В Сибири ничего не купишь
- 前两天美伦把这些照片给我，让我抽奖送给大家，那现在哥来给去不了签售现场的小伙伴儿
- cố lên
- dẫn tới nhiều bệnh tật
- Drink beer everdayMake me broken money
- Xin lỗi bạn tôi đang bệnh, tôi không thể
- Drink beer everdayMake me broken money
- threat blocked
- the computer help us save the time with
- Available with: Documents to be presente
- tiếp tục chuyến đi tại việt nam
- Hi, I love Selena Gomez because she is n
- what was a town crier
- Khi tôi còn ở trường, môn học yêu thích
- Go to safety
- steam must be running to play this game
- Bạn đang làm gì
- ăn nhiều thịt
- create message
- phường hai quận mười
- cái điện thoại này sạc pin phải mất 4 gi
