Объём воздуха для сжигания 1 м³ природного газа
Какой объём (м3) воздуха потребуется, чтобы сжечь 1 м3 природного газа (н. у.), имеющего следующий состав: 90% метана, 5% этана, 3% пропана, 2% азота?
Дано
`V(ПГ) = 1 text{ м}^3`
`φ(CH_4) = 90%`
`φ(C_2H_6) = 5%`
`φ(C_3H_8) = 3%`
`φ(N_2) = 2%`
`φ(O_2) = 21%`
Найти
`V(возд.) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнения реакций при сжигании горючих газов:
`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 1 м³ смеси:
`V(CH_4) = (φ(CH_4)*V(ПГ))/100 = (90*1)/100 = 0.9 text{ м}^3`
`V(C_2H_6) = (φ(C_2H_6)*V(ПГ))/100 = (5*1)/100 = 0.05 text{ м}^3`
`V(C_3H_8) = (φ(C_3H_8)*V(ПГ))/100 = (3*1)/100 = 0.03 text{ м}^3`
По уравнениям реакций найдём объёмы кислорода, необходимые для сжигания каждого газа:
`V_1(O_2) = 2*V(CH_4) = 2*0.9 = 1.8 text{ м}^3`
`V_2(O_2) = (7*V(C_2H_6))/2 = (7*0.05)/2 = 0.175 text{ м}^3`
`V_3(O_2) = 5*V(C_3H_8) = 5*0.03 = 0.15 text{ м}^3`
Найдём общий объём кислорода:
`V_text{общ.}(O_2) = V_1(O_2) + V_2(O_2) + V_3(O_2) = 1.8 + 0.175 + 0.15 = 2.125 text{ м}^3`
Рассчитаем объём воздуха, содержащий найденный объём кислорода:
`V(возд.) = (100*V_text{общ.}(O_2))/(φ(O_2)) = (100*2.125)/21 = 10.12 text{ м}^3`
Ответ
`V(возд.) = 10.12 text{ м}^3`