Gorenje čistih kemijskih tvari

Proračun se izvodi iz jednadžbe gorenja dotične kemijske tvari.Volumen vlažnih produkata izgaranja može se izračunati po formuli:

gdje je:    

V_pi=volumen vlažnih produkata izgaranja pri normalnim uvjetima (m³/kg).

broj kilomola CO, vode odnosno N₂ u jednadžbi  reakcije gorenja dotične tvari.

m = broj kilo mola dotične gorive tvari u jednadžbi reakcije gorenja.

M = količina gorive tvari, brojčano jednako molekularnoj težini dotične  tvari /kg/.

Gorenje složenih kemijskih tvari

Ako je poznat elementarni sastav neke složene gorive tvari, tada je sastav i količina produkata izgaranja 1 kg gorive tvari moguće izračunati prema reakcijama izgaranja pojedinih elemenata koji se nalaze u sastavu dotične složene gorive tvari.  Zbog toga je potrebno prikazati reakcije izgaranja ugljika, vodika, sumpora, i izračunati volumen produkata izgaranja koji nastaju iz jednog /kg/ gorive tvari.
 

Jednadžba izgaranja ugljika je slijedeća:

C + O₂ + 3,76 N₂ = CO₂ + 3,76 N₂

Pri izgaranju 1 kg ugljika /C/ dobije se 22,4/12 =1,86m³CO₂  i 22,4/14x3,76=7,0 m³ N₂

Rezultati tog računanja navedeni su u narednoj tablici:

Odrediti volumen i sastav vlažnih produkata izgaranja 1 kg kamenog uglja koji ima slijedeći sastav u %.

Rješenje:

Volumen produkata izgaranja (m³) bit će slijedeći: 

Iz ukupnog volumena dušika odbije se volumen dušika koji otpada na kisik u sastavu kamenog uglja 0,028x2,63=0,0736 m³. Prikazana tabela govori o sastavu produkata izgaranja i isti iznosi:

V=1,4+0,462+6,6972+0,017=8,576 m³/kg

UTROŠAK KISIKA/ZRAKA PRI GORENJU

Minimalna količina zraka, koja je neophodna za potpuno izgaranja jedinice mase /kg/ ili volumena /m³/ gorive tvari naziva se teoretskom potrebom i označava se V_o.

Čiste kemijske tvari

Za ove kemijske tvari bez obzira na agregatno stanje količina teoretski potrebnog zraka izračunava se iz reakcijske jednadžbe.  Na    /m/  h molova gorive tvari dolazi   /n/  h mola O₂ i 3,76 x n h mola N₂.

Ako masu gorive tvari izrazimo u /kg/ a molekularnu težinu za M tada dobivamo proporciju da na:

Vrlo pogodna jednadžba za izračunavanje teoretski potrebne količine zraka na /m³/ gorive tvari glasi:

V₀ = 4,76/m

Izračunati volumen zraka koji je potreban za izgaranja 1 kg benzena /C₆ H₆/ pri 20 ⁰ C  i pritisku 750 mm Hg.             

Iz jednadžbe reakcije izgaranja benzena dobijemo molarni odnos i potrebnu količinu zraka.

C₆H₆ + 7,5 O₂ + (7,5 X 3,7) N₂ = 6CO₂  + 3H₂O + 28,2 N₂

Ako to uvrstimo u jednadžbu:

V_Z⁰ = (106,6 X 7,5)/ (78 X 1 kg) = 10,25 m³/kg

TOPLINA IZGARANJA

Na taj način dolazimo do zaključka, da je toplina izgaranja kemijskih spojeva (ili njihovih   smjesa)  jednaka razlici suma toplina stvaranja produkata izgaranja i topline otvaranja gorivog kemijskog spoja (ili tvari koje sačinjavaju gorivu smjesu).

Razlikujemo gornju i donju toplinu izgaranja - kaloričnu moć. 
 

Gornja kalorična moć Q_g

• je količina topline koja se oslobađa pri potpunom izgaranju 1 kg ili 1 m³ gorive tvari pri uvjetu da vodik prisutan u gorivoj tvari izgara i stvara tekuću vodu. 

Donja kalorična moć Q_d

• je količina topline koja se oslobađa pri potpunom izgaranju 1 kg ili 1 m³ gorive tvari pri uvjetu da vodik prisutan u gorivoj tvari izgara s tim da voda ostaje u plinovitom stanju.

Q_g = 81(C) + 300(H) – 26(O-S)                             gornja

Q_d = 81(C) + 300(H) – 26(O-S) - 6[(9H) + W]       donja

gdje su:

(C), (H), (O), (S) i (W)  sadržaji ugljika, vodika, kisika, sumpora i vode u % težine.