03a_Combustione Calorimetri

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1 Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Dipartiento di Ingegneria delle Costruzioni Meanihe, Nuleari, Aeronautihe e di Metallurgia a_cobustione Calorietri rev. sett. 9 1

2 Calolo assa d ossigeno per la obustione Reazioni eleentari di obustione: Massa di ossigeno teoria per 1 kg di obustibile:, h, o, s razioni ponderali (kg oponente / kg obustibile ) ( ) ( ) ( ) ( ) s h s o h o s h teoria teoria S H C teoria _ 44 kg 1 C 64 kg S S 18 kg 16 1 H H

3 Massa d aria per la obustione - Eesso d aria Massa di aria teoria (per 1 kg di obustibile): Massa di aria eettiva (per 1 kg di obustibile): aria _ teoria _ teoria. aria _ eettiva aria _ teoria aria _ eesso Eesso d aria: e aria _ eettiva aria _ teoria aria _ teoria aria _ eettiva aria _ teoria 1 e 5 1 % obustibili gassosi e 1 15 % obustibili liquidi e 15 4 % obustibili solidi

4 Calolo volue d ossigeno per la obustione (1).414 /kol (in ondizioni di rieriento : T 7.15 K, p 115 Pa) Cobustione stehioetria: n i kol i /kg obustibile C 1 ol 1 ol 1 ol 1 H H 1 ol.5 ol 1 ol S S 1 ol 1 ol 1 ol ( ) n C C ( ) ( ) H n S S 1.5 nh s h 4 4

5 Calolo volue aria per la obustione () volue d ossigeno teorio per la obustione [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) 1 h 4 ( ) /kgobustibi le C H s S /kg obustibile volue d aria teorio per la obustione aria _ teoria _ teorio.1 volue d aria eettivo per la obustione aria _ eettiva aria _ teoria (1 e) 5

6 olue dei ui 6

7 olue dei ui sehi (1) obustione teoria opleta a e, (assenza di zolo) [ ] t h h 4 h kg ui ob at volue di nei ui [ t ] 1 kg ob 7

8 Conentrazione ui sehi (1) obustione teoria opleta a e, (assenza di zolo) 1 kg ob [ ] t h kg ui ob 1.1 [ ] h h t ob Il valore alolato rappresenta la assia onentrazione di ottenibile nei prodotti della obustione 8

9 [ ] t olue dei ui sehi () obustione teoria opleta a!!! e, (assenza di zolo) h h kg ui ob Inreento di volue rispetto a quello orrispondente alle oli di ossigeno at [ ] t h kg ui ob volue di nei ui 1 /kg ob [ t ] il volue di nei ui è lo stesso della!!! 9

10 Conentrazione ui sehi (1) obustione teoria opleta a e, (assenza di zolo) 1 kg ob [ ] t h kg ui ob 1 [ ] h h t ui Il valore alolato rappresenta la assia onentrazione di ottenibile nei prodotti della obustione 1

11 Cobustione reale (1) obustione teoria opleta a obustione teoria opleta a aria indisturbata (in eesso).1.1

12 Cobustione reale () ; ;.1 olue totale dei ui sehi Conentrazioni nei ui sehi.1 ; ; 1

13 STWALD Wilhel F. Dalla seonda delle due espressioni preedenti ottenute per si riava la relazione seguente: Riga, settebre Lipsia, 4 aprile 19.1 I tre valori di onentrazione non sono quindi indipendenti! 1 Nobel 199 (Chiia) 1

14 Diagraa di STWALD per CH 4 14

15 Eesso d aria (1) Cobustione a on eesso aria a_reale ( e) ( 1 e) [ ] t ( 1 e).1 h 1 h.1 1 h ui h 4 Riduzione di volue per ondensazione dell aqua proveniente dall idrogeno 15

16 Eesso d aria () Cobustione a on eesso aria a_reale ( e) ( 1 e) [ ] t ( 1 e) 1 h h 1 h.1 ui 4 h 4 16

17 _ e Eesso d aria () Intersezione asse ordinate ( ): [ ] 1 e (1 ) e,.4.79 e (1 ) ( e, ) ui e ost Cobustione on eesso aria a (assenza totale di ) Intersezione asse asisse ( ): : _ e _ e ( e, ) [ ] e, _ e ui P(1,-) 17

18 Diagraa di STWALD per isottano C 8 H 18 nell aria ( si assua il valore approssiato.1) assa olare edia: M C 8 H g/ol 96/ h 18 / h/ 18/ [ ] h ( ) ob. [ ] h ( ) t t ob 18

19 Diagraa di STWALD per isottano C 8 H 18 e K 1.15%.146. e.678 Rette a eesso aria ostante 19

20 Potere aloriio Energia rierita ad 1 kg di obustibile (kj/kg) K s Potere aloriio superiore K i K s r a K i Potere aloriio ineriore r alore latente di vaporizzazione H : (5 kj/kg) a H prodotta per kg di obustibile obustibili gassosi: idrogeno, etano obustibili liquidi: benzina, alool, olio obustibile obustibili solidi: legna, arbone, RSU, CDR

21 Calorietro di Junkers 1

22 Calorietro ( Boba ) di Mahler Cobustibili solidi Atosera di ossigeno Inneso elettrio

23 Deterinazione del potere Caloriio

24 Deterinazione del potere Caloriio (esepio) Calorietro di Junkers - obustibile CH 4 a 94 kg assa aqua rerigerante (pesata) t e 15.5 C teperatura ingresso aqua t u 4. C teperatura usita aqua t e 18. C teperatura del gas g 1 L volue gas (ontatore voluetrio 1 giri) p at 75 Hg pressione atoseria d p H aduta di pressione al ontatore 1. g assa aqua ondensata Deterinare il potere aloriio ineriore in kj/ (ond. Norali p 76 Hg, t C) 4

25 Deterinazione del potere Caloriio (esepio) T g K teperatura assoluta del gas d p / H g aduta di pressione al ontatore p g Hg pressione del gas g volue gas norale p T g g.1.98 g p Tg

26 K s Deterinazione del potere Caloriio (esepio) Potere aloriio superiore g a ( t t ) ( ) 64 kj u e g.98 assa aqua ondensata speiia ( rierita a 1 di gas) 1 g Potere aloriio ineriore g K i K s r kj 6