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 Calolo assa d ossigeno per la obustione Reazioni eleentari di obustione: C+ S+ S 1+ kg + 6 kg 1 H + H kg Massa di ossigeno teoria per 1 kg di obustibile: _ teoria _ teoria _ teoria ( ) + ( ) + ( ) ( ) 8 C + 8h+ s o o + 8 h 8, h, o, s razioni ponderali (kg oponente / kg obustibile ) 8 + 8h + s H 8 S + s 1

2 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 % obustibili solidi Calolo volue d ossigeno per la obustione (1).1 /kol (in ondizioni di rieriento : T 7.15 K, p 115 Pa) Cobustione stehioetria: 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 i kol i /kg obustibile 1.5 nh n S S s h

3 Calolo volue aria per la obustione () volue d ossigeno teorio per la obustione [ ] ( ) ( ) + ( ) + ( ) h s ( ) + + /kgobustibi le 1 C H volue d aria teorio per la obustione S aria _ teoria /kg obustibile _ teorio.1 volue d aria eettivo per la obustione aria _ eettiva aria _ teoria (1+ e) 5 olue dei ui 6

4 olue dei ui sehi (1) obustione teoria opleta a e, (assenza di zolo) [ ] t h h h kg ui ob at [ t ] volue di nei ui 1 kg ob 7 Conentrazione ui sehi (1) obustione teoria opleta a e, (assenza di zolo) 1 kg ob [ ] t h kg ui ob [ ] h h t ob Il valore alolato rappresenta la assia onentrazione di ottenibile nei prodotti della obustione 8

5 [ ] 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 volue di nei ui 1 /kg ob ui ob [ t ] il volue di nei ui è lo stesso della!!! 9 Conentrazione ui sehi (1) obustione teoria opleta a e, (assenza di zolo) 1 kg ob [ ] t h kg ui ob [ ] h h t Il valore alolato rappresenta la assia onentrazione di ottenibile nei prodotti della obustione ui 1 5

6 Cobustione reale (1) obustione teoria opleta a obustione teoria opleta a aria indisturbata (in eesso) Cobustione reale () ; ;.1 olue totale dei ui sehi Conentrazioni nei ui sehi ; ; 1 6

7 STWALD Wilhel F. Riga, settebre Lipsia, aprile 19 Dalla seonda delle due espressioni preedenti ottenute per si riava la relazione seguente: I tre valori di onentrazione non sono quindi indipendenti! Nobel 199 (Chiia) 1 Diagraa di STWALD per CH 1 7

8 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 Riduzione di volue per ondensazione dell aqua proveniente dall idrogeno 15 Eesso d aria () Cobustione a on eesso aria a_reale ( e) ( 1+ e) [ t] ( 1+ e) 1 h h 1 h ui h 16 8

9 Eesso d aria () Intersezione asse ordinate ( ):. + e (1 ).79 ( e, _ ) e [ ] 1+ 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 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 96/11.81 h 18 / h/ 18/ [ ] h ( ) t ob. [ ] h ( ) t ob 18 9

10 Diagraa di STWALD per isottano C8H % K.16 e. e.678 Rette a eesso aria ostante 19 Potere aloriio Energia rierita ad 1 kg di obustibile (kj/kg) Ks Potere aloriio superiore Ki K s r a Ki 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 1

11 Calorietro di Junkers 1 Calorietro ( Boba ) di Mahler Cobustibili solidi Atosera di ossigeno Inneso elettrio 11

12 Deterinazione del potere Caloriio Deterinazione del potere Caloriio (esepio) Calorietro di Junkers - obustibile CH a 9 kg assa aqua rerigerante (pesata) t e 15.5 C teperatura ingresso aqua t u. 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) 1

13 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 K s Deterinazione del potere Caloriio (esepio) Potere aloriio superiore g a ( t t ) (. 15.5) 6 u e g.98 assa aqua ondensata speiia ( rierita a 1 di gas) 1 g Potere aloriio ineriore g 11 kj K i K s r kj