Yanma sırasında ortaya çıkan su buharı kütlesi ile bu suyun üretilmesi ile kaybedilen enerji arasındaki ilişki nedir?

Etkilerini değerlendirmek için yakıt hattının etrafındaki manyetik alanın uygulanmasıyla birkaç basit ısı transferi deneyi yapıyorum. Sistemdeki ısı kayıplarının bir kısmını ölçmeye çalışmak için, bir bütan-propan gazı karışımının havada tutulmasıyla kaç mol su üretileceğini araştırdım. Bu su kütlesi ile sistemden kaybedilen enerji arasında o suyu üreterek bir ilişki bulmayı umuyorum.

HHV ve LHV arasındaki ilişkiyi biliyorum ama bu sadece sıvının içinde yoğunlaşmış olan su buharı ile ilgili görünüyor, bu yüzden herhangi bir kullanım olup olmadığından emin değilim.

— James Dawson
kaynak

Sorunuz bana biraz açık değil. Yanma işleminde ne kadar toplam ısı verildiğini veya suyun ne kadar ısı taşıdığını hesaplamaya çalışıyorsunuz . İlk vakayı soruyorsanız, bütan ve propan için yanma ısısını aradınız mı?

— Chris Mueller

Özür dilerim, ikinci dava ile ilgileniyorum, su nedeniyle ne kadar ısı kaybedilmiş.

— James Dawson

Eldeki sorudan ayrı tutun. Yakıt hattına mıknatıs koymaktan hiçbir değişiklik beklememeniz konusunda sizi uyarmalıyım. Böyle bir cihazın en ufak bir etkiye sahip olacağı fiziksel bir mekanizma (farkında olduğum gibi) yoktur. Yakıt geçerken neredeyse hiç bir şey yapmaz (nükleer dönüşlerde hafif değişiklikler) ve bu değişikliklerin hiçbiri kalıcı olmayacaktır. Bunun neden bir şeyleri değiştireceğine dair bir çalışma teorisiniz var mı?

— Dan

Katılıyorum, yapılan testlerin çoğu gözle görülür bir etki gözlenmediğini gösterdi. Bununla birlikte, birkaç akış hızı testi, neodim mıknatıslarının tatbik edilmesi üzerine akışta bir artış göstermiştir. Bunun gaz ağırlığındaki vb. Hafif değişikliklerden dolayı daha muhtemel olması dışında, ancak manyetik alanların borulardaki laminer akışkan akışı üzerindeki etkilerini tartışan bir araştırma makalesi buldum.

— James Dawson

Yanıtlar:

Herhangi bir hidrokarbon yakıtın tamamen yanması durumunda, ürünleriniz öncelikle $CO_2$ ve $H_2O$ . Diğer ürünler, baktığınız ısı kayıplarıyla ilgili olamayacak kadar küçük miktarlarda bulunacaktır.

Bu iki gaz, alevin ve egzoz gazlarınızın ısı kapasitesini, iletkenliğini ve yoğunluğunu değiştirir. Bu nedenle, konveksiyon ve iletimle ilgili yaptığınız ısı ısı transferi hesaplamaları buna göre değişmelidir. Bu özelliklerin, ilgilendiğiniz aralığın üzerindeki sıcaklığa göre değiştiğine dikkat edin (300-2.000 K, kabaca), bu nedenle yalnızca bir değer seçmemek en iyisidir.

Yakıttaki toplam enerji, yanma ısısından hesaplanmalıdır ( $\Delta H_C$ yanmakta olan gazın). Kimyasal denklemlerin dengelenmesinden her mol yakıt için üretilen su miktarını belirleyebilirsiniz. Suda depolanan ısı, sıcaklığına bağlıdır (bir tabloya bakın ya da $c_p$ artı buharlaşma ısısı). Oran $H_{H_2O}/\Delta H_c$ Suyun içine ne kadar enerji girdiğini söyler.

Bu gazlar termal olarak da yayılır ve alev tabakasının kendisi (hala yanma işleminde iken) daha önemli bir radyatör olma ihtimaline rağmen, emisyonlarını dikkate almak isteyebilirsiniz.

HHV-LHV farkı, egzoz gazlarınızdan mümkün olduğunca fazla ısı çekmeye çalışıyorsanız anlamlıdır. Örneğin, bir türbin motoru yanma ürünlerinden iş çıkardıktan sonra, mekanik iş üretmek için çok soğuk olurlar, ancak bir binayı ısıtmak için kullanılabilirler. Suyun yoğunlaşması için yeterince soğuk olması gerekir, böylece buharlaşma ısısı serbest bırakılabilir (<100 ° C).

İlgili termal özelliklerin çoğunu çevrimiçi olarak bulabilmelisiniz ( NIST Chem Web Kitabında 'akışkan özellikleri' girişlerinde). Projenizde zaten bunlardan en az birine yoğun şekilde başvurmuş olmalısınız).

— Dan
kaynak

Katkıların için teşekkür ederim. Danışmanım tarafından önerilen bir yanma mühendisliği kitabından çok fazla bilgi aldım.

— James Dawson

Reaksiyondan çıkan su kütlesini, karışımım için yanma ısısına kıyasla kullanacağım ve umarım enerji kaybı için faydalı bir değer elde edeceğim. Tekrar teşekkürler.

— James Dawson

Neden hakkında net değilim

H_{2} O

$H_2O$ zarar oluşturur. Tıpkı gibi sıcak bir gaz

C O_{2}

$CO_2$ ve

N_{2}

$N_2$ . Amaçlarınız için farklı kılan nedir?

— Dan

Sadece üretilmesi gereken teorik enerji miktarını, enerjinin bir kısmının kaybolduğu / transfer edildiği yerin muhasebeleştirilmesi yoluyla ısıtma yoluyla aktarılan miktarla karşılaştırmaya çalışıyorum. Bunu reaksiyonda üretilen su için yapmak iyi bir başlangıç noktası gibi görünüyordu.

— James Dawson

Üretilen suyun buharlaşma gizli sıcağını dikkate almanız gerekir. Bu kaynaktan bu alıntıdan :

Yüksek yanma sıcaklıklarından dolayı, bu su yanma sırasında açığa çıkan enerjinin küçük bir kısmını buharlaşmanın gizli ısısı olarak depolayan buhar biçimini alır; Basit bir ifadeyle, buharlaştırılmış su hacminde depolanan ısı enerjisi olarak.

Bir yakıt biriminin (HHV veya HCV) yanması sırasında açığa çıkan toplam ısı miktarı buharlaştırılmış suda depolanan gizli ısıyı içerir.

Su latent ısı buharlaşma 2260 kJ / kg.

— Fred
kaynak

Bu, yanma denkleminin dengelenmesinden elde edilen su kütlesinin (1 grol kanşım için 0.279kg) 2260kJ / kg ile çarpılarak kullanılması, 1 grol kanşımın 1 mol yakılmasını sağlamak için kullanılan enerji miktarını verecektir. ? Öyleyse (0.279 x 2260) = 630.54kJ

— James Dawson