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简答题 某工厂生产中产生的燃烧气的组成为甲烷64％，丙烷36％（均为质量分率）。与空气混合燃烧，量组分的转化率均为90％（以摩尔数计），其中甲烷有30％生成CO，其余生成CO2；丙烷有25％生成CO，其余生成CO2。空气过剩50％。试计算 ①燃烧气的干基组成； ②进入燃烧器的燃烧气量为500kg/h，燃烧后各组分的质量流率
  • 先将各组分的质量流率百分数转化为摩尔数流率百分数。
    CH4：500×0.64÷16＝20kmol/h
    C3H8：500×0.36÷44＝4.09kmol/h
    摩尔百分数为：CH4：83.02％；C3H8：16.98％
    以24.09kmol/h为衡算基准，各化学反应方程式如下：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O；CH4＋（3/2）O2＝CO＋2H2O；C3H8＋5O2＝3CO2＋4H2O；C3H8＋（7/2）O2＝3CO＋4H2O
    根据上述反应方程式，在CH4、C3H8完全燃烧时，
    理论耗氧量为：20×2＋4.09×5＝60.45kmol/h
    因此，实际氧气量Q＝1.5×60.45＝90.675kmol/h
    N2气量q4＝3.76×90.675＝340.938kmol/h
    对于不完全燃烧情况
    CH4衡算：输入＝输出＋消耗：20＝q1＋20×0.9；q1＝2kmol/h
    C3H8：衡算：输入＝输出＋消耗：4.09＝q2＋4.09×0.9；q2＝0.409kmol/h
    CO衡算：产生＝输出：0.9×（20×0.3＋4.09×0.25×3）＝q5；q5＝8.16kmol/h
    CO2衡算：产生＝输出：0.9×（20×0.7＋4.09×0.75×3）＝q6；q6＝20.88kmol/h
    H2O衡算：产生＝输出：0.9×（20×2＋4.09×4）＝q7；q7＝50.724kmol/h
    O元素衡算：输入＝输出：90.675×2＝q3×2＋q5＋q6×2＋q7；q3＝40.353kmol/h
    除去水蒸气后，烟气的总摩尔数为q
    q=∑qi＝q1＋q2＋q3＋q4＋q5＋q6＝412.74kmol/h
    则各组分在干基烟气的摩尔比为：CH4为0.48%；C3H8为0.099%；O2为9.78%；N2为82.38%；CO为1.98%；CO2为5.06%；
    燃烧后各组分的质量流率为：CH4为2×16＝32kg/h；C3H8为0.409×44＝17.996kg/h；O2为40.353×32＝1291.296kg/h；N2为340.938×28＝9546.264kg/h；CO为8.16×28＝228.48kg/h；CO2为20.88×44＝918.72kg/h；H2O为50.724×18＝913.032kg/h。
    输入实际空气量：4.76×90.675×29＝12516.777kg/h.

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