题目
燃料油的元素质量组成为：C 86%；H 14%。在干空气条件下燃烧，烟气分析结果(干烟气)为：O2 1.5%；CO 600×10-6(体积分数)。试计算燃烧过程的空气过剩系数。
燃料油的元素质量组成为：C 86%；H 14%。在干空气条件下燃烧，烟气分析结果(干烟气)为：O2 1.5%；CO 600×10-6(体积分数)。试计算燃烧过程的空气过剩系数。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算燃料油中碳和氢的摩尔数
燃料油中碳的质量分数为86%，氢的质量分数为14%。假设燃料油的质量为1000g，则碳的质量为860g，氢的质量为140g。碳的摩尔质量为12g/mol，氢的摩尔质量为1g/mol。因此，燃料油中碳的摩尔数为860g / 12g/mol = 71.67mol，氢的摩尔数为140g / 1g/mol = 140mol。
步骤 2：计算燃烧过程中消耗的氧气量
根据化学反应方程式，碳燃烧生成二氧化碳，氢燃烧生成水。碳燃烧消耗的氧气量为71.67mol，氢燃烧消耗的氧气量为140mol / 2 = 70mol。因此，燃料油燃烧消耗的氧气总量为71.67mol + 70mol = 141.67mol。
步骤 3：计算燃烧过程中生成的二氧化碳和一氧化碳的摩尔数
根据烟气分析结果，干烟气中氧气的体积分数为1.5%，一氧化碳的体积分数为600×10-6。假设干烟气的总体积为1000L，则氧气的体积为15L，一氧化碳的体积为0.6L。根据理想气体状态方程，氧气的摩尔数为15L / 22.4L/mol = 0.67mol，一氧化碳的摩尔数为0.6L / 22.4L/mol = 0.027mol。因此，燃烧过程中生成的二氧化碳的摩尔数为71.67mol - 0.027mol = 71.64mol。
步骤 4：计算燃烧过程中生成的氮气的摩尔数
根据干空气的组成，氮气的体积分数为79%，氧气的体积分数为21%。假设干空气的总体积为1000L，则氮气的体积为790L，氧气的体积为210L。根据理想气体状态方程，氮气的摩尔数为790L / 22.4L/mol = 35.27mol，氧气的摩尔数为210L / 22.4L/mol = 9.38mol。因此，燃烧过程中生成的氮气的摩尔数为35.27mol。
步骤 5：计算燃烧过程的空气过剩系数
根据《大气污染控制工程》中的公式，空气过剩系数a=1+0.264×N2%-(O2%-0.5×CO%) / (O2%-0.5×CO%)，其中N2%为氮气的体积分数，O2%为氧气的体积分数，CO%为一氧化碳的体积分数。将步骤3和步骤4中的数据代入公式，得到空气过剩系数a=1+0.264×84.62%-(1.5%-0.5×0.06%) / (1.5%-0.5×0.06%)=1.07。
燃料油中碳的质量分数为86%，氢的质量分数为14%。假设燃料油的质量为1000g，则碳的质量为860g，氢的质量为140g。碳的摩尔质量为12g/mol，氢的摩尔质量为1g/mol。因此，燃料油中碳的摩尔数为860g / 12g/mol = 71.67mol，氢的摩尔数为140g / 1g/mol = 140mol。
步骤 2：计算燃烧过程中消耗的氧气量
根据化学反应方程式，碳燃烧生成二氧化碳，氢燃烧生成水。碳燃烧消耗的氧气量为71.67mol，氢燃烧消耗的氧气量为140mol / 2 = 70mol。因此，燃料油燃烧消耗的氧气总量为71.67mol + 70mol = 141.67mol。
步骤 3：计算燃烧过程中生成的二氧化碳和一氧化碳的摩尔数
根据烟气分析结果，干烟气中氧气的体积分数为1.5%，一氧化碳的体积分数为600×10-6。假设干烟气的总体积为1000L，则氧气的体积为15L，一氧化碳的体积为0.6L。根据理想气体状态方程，氧气的摩尔数为15L / 22.4L/mol = 0.67mol，一氧化碳的摩尔数为0.6L / 22.4L/mol = 0.027mol。因此，燃烧过程中生成的二氧化碳的摩尔数为71.67mol - 0.027mol = 71.64mol。
步骤 4：计算燃烧过程中生成的氮气的摩尔数
根据干空气的组成，氮气的体积分数为79%，氧气的体积分数为21%。假设干空气的总体积为1000L，则氮气的体积为790L，氧气的体积为210L。根据理想气体状态方程，氮气的摩尔数为790L / 22.4L/mol = 35.27mol，氧气的摩尔数为210L / 22.4L/mol = 9.38mol。因此，燃烧过程中生成的氮气的摩尔数为35.27mol。
步骤 5：计算燃烧过程的空气过剩系数
根据《大气污染控制工程》中的公式，空气过剩系数a=1+0.264×N2%-(O2%-0.5×CO%) / (O2%-0.5×CO%)，其中N2%为氮气的体积分数，O2%为氧气的体积分数，CO%为一氧化碳的体积分数。将步骤3和步骤4中的数据代入公式，得到空气过剩系数a=1+0.264×84.62%-(1.5%-0.5×0.06%) / (1.5%-0.5×0.06%)=1.07。