Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика»


страница2/3
him.na5bal.ru > Документы > Курсовая
1   2   3

ЛИТЕРАТУРА


Основная:

1. ХИМИЯ: теория, справочные материалы, лабораторные работы, контрольные задания и примеры решения задач: учеб. пособие для вузов / Г.Ю. Остаева, [и др.]; под общей ред. проф. И.М. Паписова. – 3-е изд., дополн. и перераб. – М.: МАДИ, 2013.

2. Коровин, Н.В. Общая химия: учебник / Н.В. Коровин. – М.: Академия, 2012.

Дополнительная:

1. Глинка, Н.Л. Общая химия: учебник / Н.Л. Глинка. – М.: КноРус, 2012.

2. Глинка, Н.Л. Общая химия: учебник / Н.Л. Глинка; под редакцией В.А. Попкова, А.В. Бабкова. – М.: Юрайт, 2013.

3. Колчин, А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие для вузов / А.И. Колчин, Демин В.П. – М.: Высшая школа, 2008.

4. Льотко, В. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / В. Льотко, В.Н. Луканин, А.С. Хачиян. – М.: МАДИ (ТУ), 2000.

5. Мысник, М.И. Анализ теплофизических свойств альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания / М.И. Мысник, А.Е. Свистула / Ползуновский вестник № 1– 2. 2009. С.37– 43.

3. Методика выполнения курсовой работы (примеры)

Задание. На основании зависимости эксплуатационных свойств топлив от их физико-химических характеристик и термодинамических расчетов рассмотреть возможность использования метана СН4(г) (пример 1) и этилового спирта С2Н5ОН(ж) (пример 2) в качестве альтернативного топлива или добавки к традиционным видам топлив.

Пример 1

1. Физико-химические свойства

Метан – бесцветный газ без запаха; температура плавления -182,48 °С; температура кипения – 161,49 °С; молярная масса 16,04 г/моль; плотность по воздуху 0,555 г/см3 (20 °С); критическое давление 4,58 МПа; температура вспышки – 187,9 °С, температура самовоспламенения 537,8 °С; практически нерастворим в воде; хорошо растворим в углеводородах, их галогенопризводных, эфирах.

Метан является компонентом природных (до 99,5%), нефтяных попутных (39 – 91%), болотных (свыше 99%) и рудничных (34 – 48%) газов. Образуется при анаэробном разложении растений («болотный газ»).

2. Расчет термодинамических величин

2.1. Реакция горения в воздухе:

СnНmOr + (O2 + 3,75 N2)

n CO2(г) + H2O(ж) + 3,75 N2.

Для метана СН4: n=1, m=4, r =0:

CH4(г) + 2(O2 + 3,75N2)CO2(г) + 2H2O(ж) + 7,5N2.

2.2. Табличное значение стандартной энтальпии сгорания метана =−890,31 кДж/моль.

Следовательно, высшая энтальпия сгорания топлива равна:

−890,31 кДж/моль СН4.

2.3. Высшая теплота сгорания топлива QВ :

55644 кДж/кг СН4

≈55,6 МДж/кг СН4.

2.4. Низшая энтальпия сгорания топлива рассчитывается по уравнению реакции:

СnНmOr +(O2+3,75 N2)

n CO2(г) + H2O(г)+3,75 N2.

Для метана

CH4(г) + 2(O2 + 3,75N2)CO2(г) + 2H2O(г) + 7,5N2.

Низшая энтальпия сгорания отличается от высшей на энтальпию конденсации водяного пара =−44,01 кДж/моль. Из уравнения реакции горения метана видно, что образуется два моля воды. Поэтому

−890,31+2∙44,01=

=−802,29 кДж/моль.

2.5. Низшая теплота сгорания топлива QН:

QH50143 кДж/кг СН4

≈50,1 МДж/ кг СН4.

2.6. Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг метана:


=17,1 кг воздуха/кг топлива

2.7. Количество топливовоздушной смеси:

М1 = 1топлива + 2 + 3,75N2)=1+2(1+3,75)=10,5 моль.

2.8. Низшая теплота сгорания топливовоздушной смеси qн, она же калорийность стехиометрической смеси топлива с воздухом:

кДж/м3.

Таблица 5

Сравнительные характеристики (QН, , qн)

метана и бензина


Характеристики



Бензин

Метан

Справочные данные

Расчет

Низшая теплотворная способность, Qн (МДж/кг)

43,3 – 44,0


50,0

50,1

Низшая теплота сгорания топливовоздушной смеси, qн (кДж/м3)


3439 − 3910


3400


3411

Стехиометрическая потребность воздуха в процессе сгорания, (кг воздуха / кг топлива)


14,9





17,1

3. Выводы

Приведенные расчеты термодинамических параметров метана показывают, что этот вид топлива превосходит по теплотворной способности бензин, имеет высокую теплоту сгорания, но при сгорании метана требуется подвод большего количества воздуха (табл. 5).

Метан имеет хорошие эксплуатационные характеристики и привлекательные цены.

Метан не токсичен, имеет IV класс опасности. ПДК 300 мг/м3. При использовании метана значительно снижаются вредные выбросы. Например, в отработавших газах оксида углерода меньше в 2 – 3 раза, по сравнению с бензином, а сажа и соединения серы и свинца отсутствуют.

Возможно переоборудование для работы на метане практически любых бензиновых двигателей: карбюраторных, инжекторных и дизельных.

При использовании метана в качестве моторного топлива возникает одна проблема – компактно его можно хранить только в сжатом виде под давлением в 250 атмосфер. Для сжижения, сжатия, хранения и транспортирования метана требуется специальное оборудование.

Пример 2.

1. Физико-химические свойства этилового спирта

Этиловый спирт – бесцветная прозрачная жидкость; молярная масса С2Н5ОН 46 г/моль; температура плавления –114,14°С; температура кипения 78,3°С; критическое давление 6,395 МПа; температура вспышки 13°С; температура самовоспламенения 404°С; плотность 0,7893 г/см3; смешивается с водой в любых соотношениях.

2. Расчет термодинамических величин

2.1. Реакция горения этилового спирта в воздухе:

СnНmOr + (O2 + 3,75 N2)

n CO2(г) + H2O(ж) + 3,75 N2.

Для этилового спирта С2Н5ОН: n=2, m=6, r =1:

C2H5OH(Ж) + 3 (O2 + 3,75N2)(г) 2 CO2(г) + 3H2O(ж) + 11,25 N2.

2.2. Табличное значение стандартной энтальпии сгорания этилового спирта =−1366,91 кДж/моль.

Следовательно, высшая энтальпия сгорания топлива равна:

−1366,91 кДж/моль С2Н5ОН.

2.3. Высшая теплота сгорания топлива QВ:

29715кДж/кг С2Н5ОН≈

≈29,72 МДж/кг С2Н5ОН.

2.4. Низшая энтальпия сгорания топлива рассчитывается по уравнению реакции:

СnНmOr +(O2+3,75 N2)

n CO2(г) + H2O(г)+3,75 N2.

Для этилового спирта

C2H5OH(Ж) + 3 (O2 + 3,75N2)(г) 2 CO2(г) + 3H2O(г) + 11,25 N2.

Низшая энтальпия сгорания отличается от высшей на энтальпию конденсации водяного пара =−44,01 кДж/моль. Из уравнения реакции горения этилового спирта видно, что образуются три моля воды. Поэтому

−1366,91+3·44,01=

=−1234,88 кДж/моль.

2.5. Низшая теплота сгорания топлива QН:

QН26845 кДж/кг С2Н5ОН ≈

≈ 26,85 МДж/кг С2Н5ОН.

2.6. Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива:



= 8,9 кг воздуха/кг топлива.

2.7. Количество топливовоздушной смеси:

М1 = 1топлива + 2 + 3,75N2)=1топлива+3(1+3,75)=15,25 моль.

2.8. Низшая теплота сгорания топливовоздушной смеси qн, она же калорийность стехиометрической смеси топлива с воздухом:

кДж/м3.

Таблица 6

Сравнительные характеристики (QН, , qн)

этилового спирта и бензина


Характеристики



Бензин

Этиловый спирт

Справочные данные

Расчет

Низшая теплотворная способность, QН (МДж/кг)

43,3 – 44,0


25,0 – 26,8

26,85

Низшая теплота сгорания топливовоздушной смеси, qн (кДж/м3)


3439 − 3910


3680


3600

Стехиометрическая потребность воздуха в процессе сгорания, (кг воздуха / кг топлива)


14,9


9,0


8,9
1   2   3

Похожие:

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconКурсовая работа
Курсовая работа самостоятельная разработка конкретной темы с элементами научного анализа, отражающая приобретенные студентом теоретические...

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconКонтрольные вопросы, задачи, тесты к теме
Определите, к какому разделу экономической теории (микро-, макро- или мировой экономике) относится каждое из утверждений

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconУрок 34. Обобщение знаний по разделу «Природа Земли»
Цели и задачи. Обобщить и систематизировать знания по разделу «Природа Земли», по курсу

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconУрок Обобщение знаний по разделу «Что изучает география»
Цели и задачи. Обобщить и систематизировать знания по разделу «Что изучает география»

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconКонтрольная работа №1 Термодинамика. Гетерогенное равновесие. Растворы
Основные понятия термодинамики: система, виды систем (изолированная, закрытая, открытая), функция процесса, функция состояния, самопроизвольные...

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconКурсовая работа по дисциплине «Микроэкономика»
Объем курсовой работы 35-40 страниц печатного текста (формат А4). Шрифт – Times New Roman. Размер шрифта – 14. Интервал междустрочный...

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconИтоговая контрольная работа по химии за курс 10 класса (Новошинский). 1
Ковалентная полярная химическая связь образуется в молекулах веществ, формулы которых

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconКонтрольная работа: Классы неорганических соединений
Задача №34: Составить химические формулы нижеследующих неорганических соединений. Указать, к какому классу относится каждое соединение,...

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconКонтрольная работа №1: Классы неорганических соединений. Вариант № Зайцев
Задача №21: Составить химические формулы нижеследующих неорганических соединений. Указать, к какому классу относится каждое соединение,...

Курсовая работа относится к разделу «Химическая термодинамика» iconХимическая и коллоидная химия
Химическая реакция протекает в газовой фазе по уравнению 2А + в = 3С при 500К. Что можно сказать по поводу направления протекания...


Химия




При копировании материала укажите ссылку © 2000-2017
контакты
him.na5bal.ru
..На главную