Объём воздуха для сжигания природного газа
Рассчитайте объём воздуха (содержащего 20% кислорода), необходимого для сжигания 100 м3 природного газа (н. у.), в котором объёмные доли метана, этана, пропана и азота равны соответственно 80%, 12%, 6% и 2%.
Дано
`V(ПГ) = 100 text{ м}^3`
`φ(CH_4) = 80%`
`φ(C_2H_6) = 12%`
`φ(C_3H_8) = 6%`
`φ(N_2) = 2%`
`φ(O_2) = 20%`
Найти
`V(воздуха) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения горения углеводородов:
`CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O`
`2C_2H_6 + 7O_2 = 4CO_2 + 6H_2O`
`C_3H_8 + 5O_2 = 3CO_2 + 4H_2O`
Найдём объёмы горючих газов в смеси:
`V(CH_4) = (φ(CH_4)*V(ПГ))/100 = (80*100)/100 = 80 text{ м}^3`
`V(C_2H_6) = (φ(C_2H_6)*V(ПГ))/100 = (12*100)/100 = 12 text{ м}^3`
`V(C_3H_8) = (φ(C_3H_8)*V(гПГза))/100 = (6*100)/100 = 6 text{ м}^3`
По уравнениям реакций найдём объёмы кислорода для каждого газа:
`V_1(O_2) = 2*V(CH_4) = 2*80 = 160 text{ м}^3`
`V_2(O_2) = (7*V(C_2H_6))/2 = (7*12)/2 = 42 text{ м}^3`
`V_3(O_2) = 5*V(C_3H_8) = 5*6 = 30 text{ м}^3`
Найдём общий объём кислорода:
`V_text{общ.}(O_2) = V_1(O_2) + V_2(O_2) + V_3(O_2) = 160 + 42 + 30 = 232 text{ м}^3`
Рассчитаем объём воздуха, содержащий 232 м³ кислорода:
`V(воздуха) = (100*V_text{общ.}(O_2))/(φ(O_2)) = (100*232)/20 = 1160 text{ м}^3`
Ответ
`V(воздуха) = 1160 text{ м}^3`