Chuong i qua trinh chay nhien lieu chinh sua

QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU NHIỆT ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG CHÁY Cháy khí oxit cacbon (CO) Khí oxit cacbon thành phần chủ yếu nhiên liệu khí Trong luyện kim CO có hai cơng dụng: Đốt cháy để cung cấp nhiệt dùng làm chất hoàn nguyên oxit kim loại Vì cháy CO tỏa nhiều nhiệt, đồng thời khí CO có lực mạnh với oxy nên lấy oxy nhiều oxit kim loại Phản ứng cháy CO: 2CO + O2 = 2CO2 (1 - 1) H0298(1-1) = -566108J Theo quy luật pha: C=k–p+2=2–1+2=3 Bậc tự 3, có nghĩa thành phần pha khí xác định ba yếu tố %CO, %CO2, %O2 = f(T, P, C) Theo nguyên lý Lơsactơliê ảnh hưởng nhiệt độ áp suất làm thay đổi thành phần cân bằng: áp suất tăng CO cháy mạnh cho nhiều CO2, nhiệt độ tăng CO2 phân hóa mạnh, cho nhiều CO • Để làm sở phân tích quy luật nhiệt động học phản ứng, thiết lập phương trình quan hệ G số cân K phản ứng với nhiệt độ CO P KP(1) = (1 - 2) PCO2 PO2 G0T = H0T - TS0T (1 - 3) Trong H0T G0T hàm số nhiệt độ: T H = H T 298 + C 298 T S0T = S0298 + P dT (1 – 4) C P dT  (1 –T 5) 298 Ở Cp biến thiên nhiệt dung đẳng áp chất tham gia phản ứng tạo thành phản ứng, Cp hàm nhiệt độ Các tính sau: CP = 2CPCO2 - 2CPCO – CPO2 CP = 2.36,53 – 2.29,08 – 29,08 = -14,18J/mol.K S0298 (1-1) = 2.213,72 – 2.198.00 – 205,15 = -174,71 J/mol.K H0298(1-1) = -566108J T G0T = H0298 + C 298 P dT - T(S0298 + T C P dT  T 298 ) = H0298 + CP(T-298) - TS0298 -TCp(lnT-ln298) = H0298 + CPT - 298CP- TS0298 -TCpln(T/298) Thay giá trị H0298(1-1) S0298 (1-1) vào công thức Vanhốp G0T = -RTlnkp hay GoT = -2,3RTlgkp Ta có: H0298 + CPT - 298CP- TS0298 -TCpln(T/298) = -2,3RTlgkp 0 C pT 298C p TS 298 H 298 TC P  T  lg k p      ln  2,3RT 2,3RT 2,3RT 2,3RT 2,3RT  298  0 H 298 S 298 C P   T  298  lg k p     ln  1  2,3RT 2,3R 2,3R   298  T  lgkP(1-1) = 29574 T 298    9,08  0,74 ln   1 T  298 T  Trong công thức (1-6) đặt lgkP(1-1) = T 298     1  (T )  ln  298 T  29574  9,08  0,74 (T ) T (1-7) (1-6) ta có: Nếu tính đơn giản: lgkP(1-1) = lgkP(1-1) = lgkP(1-1) =   H 298 (1 1) 4,575T H 298 (1 1) 19,155T   S 298 (1 1) 4,575 S 298 (1 1) 19,155 (Tính theo cal) (Tính theo J) PCO 29574 lg   9,08 PCO PO2 T (1-8) Bảng Giá trị số cân Kp(1-1) Nhiệt độ, 0K 1000 1600 2000 2600 Theo (1-7) 20,118 8,760 4,912 1,342 Theo (1-8) 20,42 9,37 5,68 2,28 • Từ bảng 1-1 đồ thị hình 1-1 ta thấy nhiệt độ tăng số cân phản ứng cháy CO cảng giảm, nghĩa cháy CO khơng hồn tồn Trong pha khí cân bằng, ngồi CO2 O2 cịn có phần CO chưa cháy Hay nói cách khác nhiệt độ cao, khí CO2 bị phân ly phần, mức độ phân ly tăng nhiệt độ cao Từ đến kết luận rằng, nhiệt độ cao lực hóa học CO O giảm, nên khả hồn ngun giảm • Sự phân ly CO2 (hay cháy không hoàn toàn CO) Ở nhiệt độ cao làm cho nhiệt độ cháy tính theo lý thuyết (là nhiệt độ sản phẩm cháy giả thiết CO cháy hoàn tồn khơng có mát nhiệt mơi trường xung quanh) nhiệt độ cháy thực tế có sai khác Nhiệt độ cháy lý thuyết theo phương trình: Q T  y.c Ở : y – Khối lượng chất khí sản phẩm cháy (gam) c – Nhiệt dung riêng sản phẩm cháy (J/g.oK) Q - Nhiệt lượng phản ứng cháy CO (J) Nếu CO cháy hồn tồn Q = nCO H (J) nCO - Số phân tử gam khí CO bị cháy H - Hiệu ứng nhiệt phản ứng 2CO + O2 = 2CO2 (tức nhiệt phát có phân tử gam CO cháy hồn tồn) Trong trường hợp CO cháy khơng hồn tồn (hay CO2 bị phân ly phần mức độ phân ly CO2  với giả thiết phản ứng viết cho phân tử CO tham gia Q tính sau: Q’ = nCO (1 - ) H = (1 - )Q Khi nhiệt độ cháy là: T’ = (1   )Q (1   )T  y.c Vì  nhỏ nên T’ < T Vậy phân ly CO2 tính theo số cân phản ứng ( - ) Giả sử lúc đầu hệ thống có phân tử gam CO2 nguyên chất Nếu gọi độ phân ly CO  phản ứng cân pha khí ta có:  - phân tử gam CO (1 - ) - phân tử gam CO2 0,5 - phân tử gam O2 Vậy tổng số phân tử gam chất khí sản phẩm cháy (l - ) +  + 0,5 = + 0,5