Задачи для самостоятельного решения

1. Рассчитайте стехиометрические коэффициенты для реакции горения октана С₈Н₁₈ в среде воздуха для случаев: а) соотношение горючего и окислителя является стехиометрическим; б) избыток воздуха составляет 75%.

2. Для предыдущей задачи определите массовые и мольные соотношения горючего и окислителя.

3. Смесь, состоящая из 4 моль СН₃ОН и б моль С₂Нг;ОН, сгорает в атмосфере воздуха, причем количество воздуха на 25% больше теоретически необходимого. Запишите уравнение реакции и определите стехиометрические коэффициенты.

4. Ацетилен С₂Н₂ сгорает в атмосфере кислорода. Определите массовые доли горючего и окислителя, если избыток кислорода равен 20% (мольн.) от теоретически необходимого.

5. Горючее, состоящее из метана СН₄ и этанола С₂Н₆0 в пропорции 1:4 (но массе), сгорает в атмосфере воздуха, причем количество воздуха равно теоретически необходимому. Определите поток массы воздуха, если поток массы горючего равен 200 г/с.

6. Рассчитайте энтальпию продуктов сгорания метана в среде воздуха (стехиометрическое соотношение) на 1 кг топлива при: а) р = 1 бар, Т = 298 К, вода жидкая; б) р = 1 бар, Т = 298 К, вода в виде пара.

7. Жидкий октан С₈Н₁₈ поступает в двигатель с постоянной скоростью 2 г/с и смешивается с воздухом в стехиометрическом соотношении. Параметры октана и воздуха на входе в двигатель одинаковы: р= 1 бар, t=20°С. Смесь сгорает полностью, температура продуктов сгорания на выходе из двигателя равна 900 К. Определите тепловые потери, если мощность двигателя 35 кВт.

8. Метан с параметрами/? = 1 бар, t = 100 °C поступает в камеру сгорания, где смешивается с воздухом (р = 1 бар, t = 10(ГС). Определите тепловой поток от камеры сгорания, если температура продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания равна 1500 °C, а давление — 1 бар.

9. Газовая смесь, состоящая из 1 моля СН₄ и 2 моль 0₂ при давлении 1 бар и температуре 300 К, полностью сгорает в сосуде с недеформируемыми стенками. В результате теплообмена с окружающей средой продукты сгорания остывают до 1000 К. Определите количество теплоты, переданной в окружающую среду, и давление продуктов сгорания при 1000 К.

10.1 кг метана полностью сгорает в атмосфере воздуха (теоретически необходимое количество) в сосуде с недеформируемыми стенками. Какое количество тепловой энергии отведено от продуктов сгорания, если начальная температура реагентов — 25 °C, давление — 1 бар, температура продуктов сгорания — 700 К?

11. Пропан С₃Н₈ сгорает в атмосфере воздуха при давлении 1 бар. Отношение воздух/горючее (массовое) равно 20. Определите количество теплоты, выделяемое на 1 кг горючего, при условии, что продукты сгорания охлаждаются до 90 °C и пары воды конденсируются.

12. Жидкий октан С₈Н₁₈ поступает в теплоизолированный реактор, где смешивается с воздухом в стехиометрическом соотношении, при этом давление смеси равно 1 бар, а температура — 300 К. Определите температуру продуктов сгорания.

13. Этилен С₂Н₄ поступает в теплоизолированный реактор проточного типа при давлении 1 бар, температуре 20 °C и сгорает в атмосфере воздуха с избытком воздуха 20% (мольи.). Определите температуру адиабатного горения.

14. Получить выражение закона сохранения энергии для случая, когда реакция горения протекает в цилиндре под поршнем и совершается работа расширения при постоянном давлении.

15. В камере сгорания проточного типа газотурбинной установки сгорает октан в атмосфере воздуха, причем избыток воздуха составляет 350% (мольи.) от теоретически необходимого количества. Воздух и топливо поступают в камеру сгорания при температуре 300 К, расход топлива составляет 300 r/с на мегаватт мощности газотурбинной установки. Определите величину теплового потока, уносимого с выхлопными газами, на единицу массы топлива.

16.1 г полиэтилена С₂Н₄ находится в манометрической бомбе, имеющей объем 1 дм³. Бомба заполнена кислородом с давлением 10 бар при температуре 25 °C. Определите максимальное давление продуктов сгорания полиэтилена.

17. Манометрическая бомба заполнена жидким октаном и кислородом. Масса октана — 10 г, избыток кислорода составляет 50% от теоретически необходимого количества. Определите максимальное давление продуктов сгорания, если объем бомбы равен 1,5 дм³.

18. Напишите программу расчета температуры адиабатного горения метана в атмосфере воздуха в реакторе проточного типа. Важно предусмотреть возможность задания соотношений метан/воздух.

19. Напишите программу расчета температуры адиабатного горения октана в среде кислорода в замкнутом объеме. Важно предусмотреть возможность задания соотношений октан /кислород.

20. Напишите реферат на тему «Программы расчета равновесного состава сложных термодинамических систем».