Методом последовательных приближений рассчитать адиабатическую температуру горения для стехиометрической смеси горючего вещества с воздухом

Бутанол-1 С4Н10О

Для расчета адиабатической температуры горения стехиометрической смеси горючего вещества с воздухом (в данном случае бутанол-1 C4H10O) можно использовать метод последовательных приближений.

Шаг 1: Запишем уравнение реакции горения бутанола-1:

C4H10O + (6.5 * (O2 + 3.76 * N2)) -> 4CO2 + 5H2O + (6.5 * 3.76 * N2)

где 6.5 - это стехиометрический коэффициент для бутанола-1, O2 - кислород, N2 - азот.

Шаг 2: Рассчитаем тепловой эффект реакции горения бутанола-1:

ΔH_реакции = Σ(ΔH_образования продуктов) - Σ(ΔH_образования реагентов)

ΔH_образования CO2 = -393.5 кДж/моль
ΔH_образования H2O = -285.8 кДж/моль
ΔH_образования C4H10O = -288.7 кДж/моль

ΔH_реакции = 4 * (-393.5) + 5 * (-285.8) - (-288.7) = -2876.7 кДж/моль

Шаг 3: Рассчитаем адиабатическую температуру горения с помощью формулы:

T_ад = T_нач + (ΔH_реакции / Cp_смеси)

где T_нач - начальная температура смеси (обычно комнатная температура), Cp_смеси - теплоемкость смеси горючего вещества с воздухом.

Теплоемкость смеси горючего вещества с воздухом можно приближенно рассчитать, учитывая массовые доли компонентов:

Cp_смеси = (Cp_бутанола * массовая доля бутанола) + (Cp_кислорода * массовая доля кислорода) + (Cp_азота * массовая доля азота)

Cp_бутанола = 0.67 кДж/(г*К)
Cp_кислорода = 0.92 кДж/(г*К)
Cp_азота = 1.04 кДж/(г*К)

Массовая доля бутанола = (молярная масса бутанола * количество бутанола) / (молярная масса бутанола * количество бутанола + молярная масса кислорода * количество кислорода + молярная масса азота * количество азота)

Молярная масса бутанола = 74.12 г/моль
Молярная масса кислорода = 32 г/моль
Молярная масса азота = 28 г/моль

Количество бутанола = 1 моль (по стехиометрии реакции)
Количество кислорода = 6.5 моль (по стехиометрии реакции)
Количество азота = 6.5 * 3.76 моль (по стехиометрии реакции)

Подставим значения в формулу:

Массовая доля бутанола = (74.12 * 1) / (74.12 * 1 + 32 * 6.5 + 28 * (6.5 * 3.76)) = 0.008

Cp_смеси = (0.67 * 0.008) + (0.92 * 6.5) + (1.04 * (6.5 * 3.76)) = 18.77 кДж/(г*К)

Теперь можно рассчитать адиабатическую температуру горения:

T_ад = T_нач + (-2876.7 / 18.77)

Подставьте значения начальной температуры и выполните расчет для получения значения адиабатической температуры горения бутанола-1 с воздухом.