stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

Moderator: ArcherBarry

Reageer

Bericht 02-05-'13, 10:27

salsaguy

Berichten: 6

stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

Beste,

ik wens de NEN-EN 12952-15 (water-tube boilers and auxiliary installations part 15: Acceptance tests) normering te gebruiken voor een ketelrendement te bepalen van een kolencentrale.

op p.42 staan enkele formules voor stoichiometrisch verbranding:

zo staat er:

µAod = 11,5122 . yC + 34,2974 . yH + 4,3129 . yS - 4.3212 . yO

µAod = stoichiometrische hoeveelheid droge LUCHT nodige voor de verbranding van kolen samengesteld als voorbeeld uit volgende brandstof componenten:

yC = 65% op massa basis

yH = 5%

yS = 1%

yO = 10%

yH2O = 10%

yN = 2%

yAs= 7%

Afleiding:

µAod = mstoich = 100/23.14 * (2.67C + 8. (H- O/8) + S)

Tot hier lukt het me om de vergelijking af te leiden... maar dan:

µGod = stoichiometrische rookgas hoeveelheid in kg/kg:

µGod = 12,5122 . yC + 26.3604 . yH + 5,3129 . yS - 3.3212 . yO + 1,0 . yN

C + O2 => CO2

1kg C + 32/12 kg O2 => 44 kg CO2

3.667 . yC = x kg CO2

Zo kom ik op een vergelijking voor de stoichiometrische rookgas hoeveelheid in kg/kg:

3.66 . yC + 8.93 . yH + yH2O + 1.998 . yS + yN + 0.77 . µAod
  1. Weet iemand van jullie hoe ik de µGod formule kan afleiden?
  2. Verder nog de vraag hoe je van µGod tot VGod kan geraken:
VGod = flue gas volume (STP condition), in m³/kg

VGod = 8.8930 . yC + 20.9724. yH + 3.3190 . yS - 2.6424 . yO + 0.7997 . yN

Deze formules zullen wel kloppen daar twijfel ik niet aan maar ik zou graag willen weten waarop de formules gebasseerd zijn die ik gebruik. Mijn achtergrond is elektronica vandaar dat mijn kennis van chemie wat minder is geworden door de jaren. Hopelijk kunnen jullie mij verder helpen.

Bedankt bij voorbaat!
Omhoog

Bericht 02-05-'13, 17:25

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.168

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

yC = 65% op massa basis
yC = 0,65 (kg/kg).

Idem voor de anderen.
Weet iemand van jullie hoe ik de µGod formule kan afleiden?
Totale (vochtige) Rookgas (kg/kg) = brandstof (1 kg) + lucht (kg/kg) = 1 + µAod

Die 1 is yC + ...... + yN dus alle coefficienten in de formule van µAod hogen met 1 op (en er komt 1•yH2O bij).

Echter: µGod = Droog Rookgas (kg/kg), dus je moet de gevormde waterdamp (uit die yH) verwijderen (en die 1•yH2O)
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 03-05-'13, 10:13

salsaguy

Berichten: 6

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

Dag Fred,

bedankt voor je reactie, nu begrijp ik hoe men aan µGod komt.

Weet jij toevallig een antwoord op de 2de vraag?

Ik zou denken bv voor: 12.5122 .yc (hoeveelheid CO2):

12.5122 .yC kg / 44 kg CO2/kmol * 22400 l/kmol = 6370 l of 6,370 m³/kg

Toch staat bij VGod: 8.8930 . yC...

met vriendelijke groeten
Omhoog

Bericht 03-05-'13, 17:31

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.168

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

12.5122 .yc (hoeveelheid CO2)
Dat is niet de hoeveelheid CO2 maar de hoeveelheid rookgas (CO2 + N2 uit lucht) door verbranding van C.

Met 21 mol% O2 in droge lucht: yC kg/kg / (12 kg/kmol) * (100/21) kmol/kmol * 22,4 m3/kmol = 8,893 yC m3/kg
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 08-05-'13, 13:39

salsaguy

Berichten: 6

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

juist ja, in termen van lucht is het dus iets complexer. Fred bedankt voor de snelle respons van je antwoorden! Ze helpen me enorm voort.

Met vriendelijke groeten.
Omhoog

Bericht 10-05-'13, 17:18

salsaguy

Berichten: 6

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

Dag Fred,

ik zit nog met enkele onduidelijkheden betreffende de laatste formule:

VGod = 8.8930 . yC + 20.9724. yH + 3.3190 . yS - 2.6424 . yO + 0.7997 . yN
[/i] Dat is niet de hoeveelheid CO2 maar de hoeveelheid rookgas (CO2 + N2 uit lucht) door verbranding van C. Met 21 mol% O2 in droge lucht: yC kg/kg / (12 kg/kmol) * (100/21) kmol/kmol * 22,4 m3/kmol = 8,893 yC m3/kg
Bereken je met deze formule niet de benodigde lucht volume hoeveelheid?

yC *1/12 kmol O2 * 22.4 m³/kmol = 1.866 m³ * yC O2 of 1.866 m³/0.21 = 8.889 m³ * yC lucht?

of voor zwavel:

yS * 1/32 kmol O2 * 22.4 m³/kmol = 0,7 m³ * yS O2 of 0.7/0.21 = 3.33 m³* yS lucht

of voor waterstof:

yH * 1/4 kmol O2 * 22,4 m³/kmol = 5.6 m³ * yH O2 of 5.6/0.21 = 26.67 m³ * yH lucht

Ik zou maw verwachten dat het rookgasvolume groter is dan enkel de luchthoeveelheid, de brandstof zit er toch ook in? Nu via jouw vergelijkingen kom ik wel op de coefficienten bij de vergelijking van Vgod maar ik snap de link dus niet helemaal...

Verder snap ik ook niet hoe ik voor het droog rookgasvolume het gevormde water in mindering moet brengen... dus maw van de hierboven berekende 26.67 m³ * yH moet nog het volume van het water afgetrokken worden neem ik aan waardoor we komen tot 20.9724. yH ? Maar hoe bereken ik dit?

verder begrijp ik ook de link niet waarom bij de droge rookgashoeveelheid in kg rookgas per kg brandstof we de faktor yN * 1 doen en bij droog rookgasvolume: 0.7997 * yN? Dit is toch de stikstofhoeveelheid in de kolen?

Om van massa naar mol te gaan delen we het gewicht toch door de molaire massa dus 1* Yn / 28 kg/kmol *100/21 kmol/kmol *22.4 m³/kmol ...

Sorry als ik het erg mis heb maar ik kan er maar van leren!

Bedankt alvast voor de moeite.

met vriendelijke groeten
Omhoog

Bericht 14-05-'13, 21:29

rwwh

Gebruikersavatar
Berichten: 6.853

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

Als je zuivere koolstof zou verbranden zou 1 mol koolstof met 1 mol zuurstof leiden tot 1 mol koolzuur. Aangezien het volume van een mol gas in goede benadering gelijk is voor alle gassen onder dezelfde omstandigheden verandert bij deze verandering dus het totale gasvolume niet. Verbranding levert dus niet altijd meer gas op!

Voor het bepalen van het "droge" volume moet je de totale hoeveelheid water eraf halen. Dit is dus water dat in je brandstof zat plus het water dat ontstaat door verbranding van de waterstof.
Omhoog

Bericht 14-05-'13, 23:25

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.168

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

Bereken je met deze formule niet de benodigde lucht volume hoeveelheid?

yC *1/12 kmol O2 * 22.4 m³/kmol = 1.866 m³ * yC O2 of 1.866 m³/0.21 = 8.889 m³ * yC lucht?

of voor zwavel:

yS * 1/32 kmol O2 * 22.4 m³/kmol = 0,7 m³ * yS O2 of 0.7/0.21 = 3.33 m³* yS lucht

of voor waterstof:

yH * 1/4 kmol O2 * 22,4 m³/kmol = 5.6 m³ * yH O2 of 5.6/0.21 = 26.67 m³ * yH lucht
Nee, dat is niet lucht maar totaal rookgas (inclusief eventueel gevormde waterdamp)
Ik zou maw verwachten dat het rookgasvolume groter is dan enkel de luchthoeveelheid, de brandstof zit er toch ook in?
Op massabasis van vochtig rookgas, ja, maar volume is heel iets anders dan massa, bovendien gaat het om droog rookgas.
Verder snap ik ook niet hoe ik voor het droog rookgasvolume het gevormde water in mindering moet brengen... dus maw van de hierboven berekende 26.67 m³ * yH moet nog het volume van het water afgetrokken worden neem ik aan waardoor we komen tot 20.9724. yH ? Maar hoe bereken ik dit?
Simpel: hoeveel m3 waterdamp wordt gevormd uit yH kg ?

Of simpeler: 20,9724 / 26,67 = 0,79
verder begrijp ik ook de link niet waarom bij de droge rookgashoeveelheid in kg rookgas per kg brandstof we de faktor yN * 1 doen en bij droog rookgasvolume: 0.7997 * yN?
Eerste factor is 1 omdat 1 kg nou eenmaal 1 kg oplevert.

Tweede factor is anders omdat het daar nou eenmaal om m3 (droog) rookgas per kg gaat.
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 15-05-'13, 14:33

salsaguy

Berichten: 6

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

Beste rwwh en Fred,

bedankt al weer voor jullie reactie.

Ik had ook al wel door dat de factor om van 26.67m³ naar 20.9724m³ = 0.79.

De vraag was eerder hoe komen we aan deze factor = 0.79...

Kloppen deze redeneringen:

2 kmol H2 + 1 kmol O2 reageert tot 2 kmol H2O

4 kg H2 + 32 kg O2 reageert tot 36 kg H2O

de verhouding waterdamp is dus = 36kg H2O / 44.8m³ H2O = 0.8 of +/- 0.79?

De 2de factor: 0,7997 komt gewoon van het feit dat er 79% N2 zit in de aangevoerde lucht?

Bedankt nogmaals voor jullie geduld, maar ik stel liever een vraag te veel als één te weinig.

Wil deze materie echt door hebben vandaar.

Groeten!
Omhoog

Bericht 15-05-'13, 18:27

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.168

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

Ik had ook al wel door dat de factor om van 26.67m³ naar 20.9724m³ = 0.79.

De vraag was eerder hoe komen we aan deze factor = 0.79...
Bij verbranding van H is het droge rookgas alleen de N2 uit de lucht, vandaar die factor 0,79

Anders gezegd: je vermenigvuldigt in dit geval dus niet met 100/21 maar met 79/21 om

de coefficient voor ...... yH in de formule voor VGod (droog rookgas m3/kg) te bepalen.
De 2de factor: 0,7997 komt gewoon van het feit dat er 79% N2 zit in de aangevoerde lucht?
Nee. Lucht doet hier helemaal niet mee want er is immers bij yN geen verbranding. Het gaat immers om de N in de brandstof die gewoon als N2 in het rookgas terecht komt.
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 21-05-'13, 10:58

salsaguy

Berichten: 6

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

Bedankt Fred voor je antwoord,

tot hiertoe ben ik met alles mee!

Echter heb ik weer een nieuwe vraag voor je klaar. In de norm staat volgende formule voor de hoeveelheid CO2 bij stoich. verbranding:

carbon dioxide content in kg/kg

µCO2 = 3.6699. yC + 0.0173 . yH + 0.0022 . yS - 0.0022 . yO

Ik snap dat CO2 ontstaat door de verbranding van C en kan dus ook die coeff. 3.67 afleiden.

Maar hoe kan dat dit ook afhankelijk zijn van H,S en O?

Met vriendelijke groeten,
Omhoog

Bericht 21-05-'13, 12:15

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.168

Re: stoichiometrisch verbranding (reactievergelijkingen)

De verbrandingslucht bevat een klein beetje CO2 dus dat betekent dat de lucht die bijvoorbeeld door yH verbruikt is ook wat CO2 in het rookgas ten gevolge heeft. Et cetera.

Die factor 3.6699 voor yC bevat ook een klein beetje CO2 uit de lucht.
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog
Reageer

Terug naar “Fysische chemie en structuurchemie”