Enthalpie gasmengsel berekenen
Geplaatst: vr 22 mar 2013, 09:39
Geachte lezers,
Van een gas probeer ik de enthalpie te berekenen, aan de hand van de samenstelling. Het gaat om een praktijkvraagstuk i.v.m. het berekenen van een warmtewisselaar.
Mijn vraag gaat voornamelijk over het berekenen van de enthalpie van een gasmengsel. Bij lucht gebruiken we bijvoorbeeld 1,006 kJ/kg.K, maar waar komt die 1,006 vandaan?? Het gas waar het nu om gaat is een mengsel van zuurstof, stikstof, waterdamp en koolstofdioxide.
Mocht iemand het excelmodel willen ontvangen, dan kan dat uiteraard.
Het gas bestaat uit de volgende volumefracties:
Volumefractie nat rookgas:
O2 10,64050613 %
N2 74,84423801 %
H2O 9,826219268 %
CO2 4,689036598 %
Eerst heb ik het molair volume berekend van een gas van 87°C:
p
101325 Pa
v
1 m3
R
8,314472 J/K.mol
T
360 K
K
n
33,85162 mol/m3
Vervolgens met de molmassa, molair volume en volumeprocenten het aantal mol/m3 en berekend:
Stof
Molmassa
O2
31,998 g/mol
N2
28,0134 g/mol
H2O
17,999 g/mol
CO2
44,009 g/mol
Aantal mol in 1 m3:
O2 3,601987862 mol/m3
N2
25,33601632 mol/m3
H2O 3,32633825 mol/m3
CO2 1,587316685 mol/m3
33,85165911 mol/m3
Hiermee heb ik de dichtheid van het gas berekend en het gewicht per kg gas:
Gewicht per 1 m3 nat gas:
O2 115,2564076 gram/m3
N2 709,7479595 gram/m3
H2O 59,87067217 gram/m3
CO2 59,85621998 gram/m3
954,7313492 gram/m3
0,954731349 kg/m3
Vervolgens weer het aantal kilogrammen in 1 kg gas, en het aantal mol per kilogram gas:
Aantal mol per kg gas:
O2 3,772776 mol/kg
N2 26,53733 mol/kg
H2O 3,484057 mol/kg
CO2 1,662579 mol/kg
35,45674 mol/kg
Vervolgens met de onderstaande formule uit een andere post op dit forum het aantal joule per mol bepaald:
Cp(koolstofmonoxide) = 26.6 + 0.76*10^-2 T (J/molK)
Cp(koolstofdioxide) = 26.4 + 4.26*10^-2 T (J/molK)
Cp(stikstof) = 27.1 + 0.58*10^-2 T (J/molK)
Cp(zuurstof) = 25.6 + 1.32*10^-2 T (J/molK)
Hi = Ai·(T-298) + 0,5·Bi·(T2- 2982)
Hiermee kom ik op onderstaande energie inhouden:
Energie inhoud bij 87°C:
O2
1762,3344 J/mol 6,648894 kJ/kg
N21984,3808 J/mol 52,66016 kJ/kg
CO2 1965,4074 J/mol 6,847591 kJ/kg
66,15664 kJ/kg
Enthalpie water:
185,1543 kJ/kg
251,3109
kJ/kg
Als ik de enthalpie van lucht van 87°C en 69,5 gram vocht per kilogram lucht bereken, kom ik op ca. 272,5 kJ/kg. De enthalpie van de waterdamp klopt wel, echter het gaat volgensmij mis bij het berekenen van de energie inhoud in Joule/mol.
Ik hoop dat iemand (Fred??) me hierbij kan helpen. Alvast hartelijk dank.
Met vriendelijke groet,
Arnout
Van een gas probeer ik de enthalpie te berekenen, aan de hand van de samenstelling. Het gaat om een praktijkvraagstuk i.v.m. het berekenen van een warmtewisselaar.
Mijn vraag gaat voornamelijk over het berekenen van de enthalpie van een gasmengsel. Bij lucht gebruiken we bijvoorbeeld 1,006 kJ/kg.K, maar waar komt die 1,006 vandaan?? Het gas waar het nu om gaat is een mengsel van zuurstof, stikstof, waterdamp en koolstofdioxide.
Mocht iemand het excelmodel willen ontvangen, dan kan dat uiteraard.
Het gas bestaat uit de volgende volumefracties:
Volumefractie nat rookgas:
O2 10,64050613 %
N2 74,84423801 %
H2O 9,826219268 %
CO2 4,689036598 %
Eerst heb ik het molair volume berekend van een gas van 87°C:
p
101325 Pa
v
1 m3
R
8,314472 J/K.mol
T
360 K
K
n
33,85162 mol/m3
Vervolgens met de molmassa, molair volume en volumeprocenten het aantal mol/m3 en berekend:
Stof
Molmassa
O2
31,998 g/mol
N2
28,0134 g/mol
H2O
17,999 g/mol
CO2
44,009 g/mol
Aantal mol in 1 m3:
O2 3,601987862 mol/m3
N2
25,33601632 mol/m3
H2O 3,32633825 mol/m3
CO2 1,587316685 mol/m3
33,85165911 mol/m3
Hiermee heb ik de dichtheid van het gas berekend en het gewicht per kg gas:
Gewicht per 1 m3 nat gas:
O2 115,2564076 gram/m3
N2 709,7479595 gram/m3
H2O 59,87067217 gram/m3
CO2 59,85621998 gram/m3
954,7313492 gram/m3
0,954731349 kg/m3
Vervolgens weer het aantal kilogrammen in 1 kg gas, en het aantal mol per kilogram gas:
Aantal mol per kg gas:
O2 3,772776 mol/kg
N2 26,53733 mol/kg
H2O 3,484057 mol/kg
CO2 1,662579 mol/kg
35,45674 mol/kg
Vervolgens met de onderstaande formule uit een andere post op dit forum het aantal joule per mol bepaald:
Cp(koolstofmonoxide) = 26.6 + 0.76*10^-2 T (J/molK)
Cp(koolstofdioxide) = 26.4 + 4.26*10^-2 T (J/molK)
Cp(stikstof) = 27.1 + 0.58*10^-2 T (J/molK)
Cp(zuurstof) = 25.6 + 1.32*10^-2 T (J/molK)
Hi = Ai·(T-298) + 0,5·Bi·(T2- 2982)
Hiermee kom ik op onderstaande energie inhouden:
Energie inhoud bij 87°C:
O2
1762,3344 J/mol 6,648894 kJ/kg
N21984,3808 J/mol 52,66016 kJ/kg
CO2 1965,4074 J/mol 6,847591 kJ/kg
66,15664 kJ/kg
Enthalpie water:
185,1543 kJ/kg
251,3109
kJ/kg
Als ik de enthalpie van lucht van 87°C en 69,5 gram vocht per kilogram lucht bereken, kom ik op ca. 272,5 kJ/kg. De enthalpie van de waterdamp klopt wel, echter het gaat volgensmij mis bij het berekenen van de energie inhoud in Joule/mol.
Ik hoop dat iemand (Fred??) me hierbij kan helpen. Alvast hartelijk dank.
Met vriendelijke groet,
Arnout