bilans materiałowy: S1 + S2 = S3 S2 = S21 + S22 S3 = S31 + S32 + S33 gdzie: S1 – strumień metanu, S2 – strumień powietrza, S3 – strumień spalin, S21 – strumień tlenu, S22 – strumień azotu, S31 – strumień dwutlenku węgla, S32 – strumień azotu, S33 – strumień pary wodnej Oblicz stechiometryczną ilość powietrza potrzebną do spalenia 80 kg/h metanu, zakładając 100% wydajność procesu. Dokonaj bilansu masowego w/w procesu. Oblicz stężenia procentowe (masowe) cp produktów oraz ich ciśnienia parcjalne pi jeśli ciśnienie mieszaniny produktów p = 1013 hPa. Narysuj wykres Sankey’a. Skład powietrza: 78.08% obj. azotu i 20.95% obj. tlenu. Pozostałe składniki zaniedbujemy. Rozwiązanie: Przy w/podanym składzie powietrza stosunek molowy tlen:azot = 1:3.76, ponieważ skład objętościowy gazów (doskonałych) jest równy składowi molowemu i wtedy równanie chemiczne jest następujące: CH4 + 2O2 + 7.52N2 => CO2 + 2H2O + 7.52N2 80 kg CH4 = 5 kmoli CH4 1 kmol CH4 – 2 kmole O2 – 7.52 kmoli N2 – 1 kmol CO2 – 2 kmole H2O – 7.52 kmoli N2 5 kmoli CH4 –10 kmoli O2 – 37.6 kmoli N2 – 5 kmol CO2 – 10 kmole H2O – 37.6 kmoli N2 S1 = 80 kg/h S21 = 10 kmoli/h . 32 kg/kmol = 320 kg/h S22 = 37.6 kmoli/h . 28 kg/kmol = 1052.8 kg/h S2 = S21 + S22 = 320 kg/h + 1052.8 kg/h = 1372.8 kg/h S31 = 5 . 44 kg/h = 220 kg/h S33 = 10 . 18 kg/h = 180 kg/h S32 = 37.6 . 28 kg/h = 1052.8 kg/h S3 = S31 + S32 + S33 = 1452.8 kg/h cpi = Si/SSi cp,CO2 = 15.1% cp,H2O = 12.4% cp,N2 = 72.5% pi = xi . p = ni . p/Sni Sni = (5 + 10 + 37.6) kmoli = 52.6 kmoli pCO2 = 5 kmoli . 1013 hPa/52.6 kmoli = 96.3 hPa, pH2O = 192.6 hPa, pN2 = 724.1 hPa