محاسبه کسر جرمی مخلوط گاز هیدروژن و اکسیژن قبل از احتراق

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3266

سپاس: 5491

جنسیت:

تماس:

محاسبه کسر جرمی مخلوط گاز هیدروژن و اکسیژن قبل از احتراق

پست توسط rohamavation »

محاسبه کسر جرمی مخلوط گاز هیدروژن و اکسیژن قبل از احتراق
من سعی می کنم کسر جرمی مخلوط گاز هیدروژن اکسیژن را به عنوان تابعی از نسبت هم ارزی قبل از احتراق محاسبه کنم. کار من به شرح زیر است:
نسبت هم ارزی:
$\phi=\frac{FA}{FA_s}=\frac{\frac{m_f}{m_{air}}}{\frac{m_{fs}}{m_{air,s}}}=\frac{\frac{n_f}{n_{air}}}{\frac{n_{fs}}{n_{air,s}}}$
در جایی که FA نسبت سوخت به هوا است و یک s مخفف واکنش استوکیومتری است.
معادله واکنش احتراق متعادل (با فرض یک مخلوط کاملاً استوکیومتری) به صورت زیر است:
$2H_2+1O_2\rightarrow2H_2O$
بنابراین $n_{fs} = 2$و $n_{air,s}=1$. حالا، وقتی کسرهای جرمی را تابعی از نسبت هم ارزی می نویسم، کار من این است:
$y_{O_2}=\frac{m_{air}}{m_f+m_{air}}=\frac{1}{FA+1}=\frac{1}{\phi\frac{n_{fs}}{n_{air,s}}+1}=\frac{n_{air,s}}{\phi n_{fs}+n_{air,s}}=\frac{1}{2\phi+1}$
با یک محاسبه مشابه:$y_{H_2}=\frac{n_{fs}\phi}{n_{fs}\phi+n_{air,s}}=\frac{2\phi}{2\phi+1}$
یک بررسی سریع که باید درست باشد نشان می دهد که$y_{H_2}+y_{O_2}=1$
دلیل اینکه من در مورد این محاسبه می پرسم این است که من این محاسبه را برای پروژه قبلی انجام دادم و نتایجی که کلاس گفت صحیح است برعکس بود (یعنی عبارت ϕ در صورت حساب برای $y_{O_2}$ بود نه$y_{H_2}$. آیا کاری وجود دارد که من اشتباه انجام داده باشم. /آیا من آنها را اشتباه محاسبه کردم؟$\phi=\frac{FA}{FA_s}=\frac{\frac{m_f}{m_{air}}}{\frac{m_{fs}}{m_{air,s}}}=\frac{\frac{n_f}{n_{air}}}{\frac{n_{fs}}{n_{air,s}}}$
32 افزایش می یابد زیرا جرم مولی O2 به دلایلی در عبارت بود و من نتوانستم دقیقاً بفهمم عبارات کد بالا چگونه مشتق شده اند. فقط می دانم که آنها نتایجی را ارائه کردند که برای کلاسی که من این کار را انجام دادم به درستی علامت گذاری شدند.
من علت اشتباه خود را کشف کرده ام. ببینید
$\phi=\frac{FA}{FA_s}=\frac{\frac{m_f}{m_{air}}}{\frac{m_{fs}}{m_{air,s}}}=\frac{\frac{n_f}{n_{air}}}{\frac{n_{fs}}{n_{air,s}}}$
به خودی خود درست است، اما این بدان معنا نیست که $FA_s=\frac{n_{fs}}{n_{air,s}}$این فرض را بعد از اینکه توده‌های مولی را که برای تبدیل توده‌ها به خال استفاده می‌شد، حذف کردم، در ذهنم ایجاد کردم.
عبارات صحیح عبارتند از:
$y_{O_2} = \frac{n_{o,s}M_O}{\phi n_{f,s}{M_f}+n_{o,s}M_O}$
و
$y_{H_2} = \frac{\phi n_{f,s}M_f}{\phi n_{f,s}{M_f}+n_{O,s}M_O}$
پاسخ
مرتب شده بر اساس:
استخراج معادله $FA = \phi n_{fs}/n_{O2s}$ اشتباه دارد. اصلاح اینجاست. برای سادگی، من از F به جای FA، mO و nO به ترتیب به عنوان جرم و مول برای O2 و یک ⋆ برای استوکیومتری استفاده می کنم. من از عبارت ω برای کسر جرمی و M (M مایه) برای جرم مولی استفاده می کنم.$\phi \equiv \frac{F}{F_s} = \frac{m_f/m_O}{m^\star_f/m^\star_O}$
$\omega_O \equiv \frac{m_O}{m_f + m_O} = \frac{1}{F + 1}$
$F = \phi\ F_s = \phi\ \frac{m^\star_f}{m^\star_O} = \phi\ \frac{n^\star_f\ M_f}{n^\star_O\ M_O}$
برای واکنش داده شده، $n^\star_f = 2$ و $n^\star_O = 1$. از این رو
$\omega_O = \frac{1}{2\phi M_{f/O} + 1}$
که در آن $M_{f/O}$ نسبت جرم مولی سوخت (H2) به اکسیژن O2 است.
عبارت ωf از موازنه جرم$\omega_O + \omega_f = 1$ بدست می آید.
کسر مولی مخلوط قبل از احتراق چقدر است؟اگر هر دو ترکیب با نسبت استوکیومتری با O2 واکنش دهند، کسر مولی C2H6/C3H8 در مخلوط چقدر است؟ جرم CO2 تولید شده 1.819 برابر بزرگتر از جرم H2O است.
$\ce{C2H6_{(g)} + O2_{(g)} -> CO2_{(g)} + H2O_{(g)}}$
$\ce{C3H8_{(g)} + O2_{(g)} -> CO2_{(g)} + H2O_{(g)}}$
من معادلات را متعادل کردم و موارد زیر را امتحان کردم:
$\frac{X4M(CO_2)+(X-1)4M(CO_2)}{X8M(H_2O)+(X-1)6M(H_2O)}=1.819$که من را به نتیجه اشتباهی رساند.
همیشه مفید است که تا آنجایی که می توانید کار را نشان دهید تا بتوانیم ببینیم کجا از مسیر خارج شده اید، در هر صورت به نظر می رسد تلاش کرده اید، بنابراین بیایید از ابتدا شروع کنیم.
ابتدا باید معادلات متعادل را بنویسیم
$\begin{aligned}
\ce{&C2H6(g) + $3.5$~ O2(g) -> 2 CO2(g) + 3 H2O(g)} \\
\ce{&C3H8(g) + 5 O2(g) -> 3 CO2(g) + 4 H2O(g)}
\end{aligned}$دوم به ما داده شده است
جرم (CO2) = 1.819 جرم (H2O)
می توانیم این را به نسبت مولی تبدیل کنیم
$\ce{\frac{[mass ~(CO2)]}{[$44.009$]}~=~ $1.819$ * \frac{[mass~ (H2O)]}{[$18.015$]}}$
و متوجه می شویم که نسبت مولی از
$\ce{\frac{[moles~(CO2)]}{[moles~(H2O)]}~=~ $0.744604$}$اکنون، فقط برای درک چیزها، بیایید به مورد اتان نگاه کنیم و می بینیم که نسبت مول CO2 / H2O 2/3 داریم، در حالی که در مورد پروپان این نسبت 3/4 است. نسبت مولی مشاهده شده 0.74 نشان می دهد که واکنش پروپان عامل اصلی است. می توانیم یک معادله کلی بنویسیم
$\ce{\frac{[2/3 + (r * 3/4)]}{[1+r]}~=~$0.744604$}$
که در آن "r" نسبت مولی پروپان به اتان سوزانده شده است. حل برای "r" بازده$\ce{r~=~$13.59$}$پس $\ce{moles~\frac{[C2H6]}{[C3H8]}~=~ \frac{[1]}{[$13.59$]}}$
hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست