Расчёт значения константы равновесия для интервала температур. Расчёт средней теплоемкости парогазовой смеси. Расчёт степени окисления NO в NO2

Задание на РГЗ по ХТНВ заочн 33ХТ-51

Расчетно-графическое задание состоит из четырех задач. Для задач 1,2,3 имеется два варианта, для задачи 4 – вариант для каждого студента.

ФИО студента	Вариант для задач 1,2,3	Вариант для задачи 4
Буланова Светлана Александровна	1	1
Качанов Дмитрий Евгеньевич	2	2
Косулина Наталья Александровна	1	3
Лошкова Мария Владимировна	2	4
Опарина Ирина Владимировна	1	5
Разумова Эльвира Николаевна	2	6
Смирнова Юлия Владимировна	1	7

Оформление: на компьютере. Содержание отчета: титульный лист (на титульном листе обязательно должна быть подпись студента, дата сдачи на проверку и вариант задания), решение задач, ответы, таблицы, графики, список использованной литературы.  Поля: верхнее, нижнее 15; левое 25; правое 10. Лист с рамкой и основной надписью. Оглавление не требуется. Шрифт 12 пт, интервал полуторный, текст с абзацем 12 мм выравнивание по ширине, таблицы, рисунки, формулы нумеруются, нумерация сквозная. Величины, входящие в формулы расшифровываются непосредственно после формулы.

РГЗ должно быть сдано на проверку перед зимней сессией.

Задача 1

Рассчитать значение константы равновесия для интервала температур t, построить график зависимости K = f(T) и сделать вывод. Указать все способы смещения равновесия указанной реакции вправо, т.е. в сторону образования продуктов реакции.

Вариант 1. Реакция конверсии метана:

CH₄ + H₂O « CO + 3H₂, DH>0

,

где Т – температура, К.

t = 600; 700; 800; 900; 1000  ^оС.

Вариант 2. Реакция конверсии СО:

CO + H₂O « CO₂ + H₂, DH<0

,

где Т – температура, К.

t = 250; 350; 450; 550; 650 ^оС.

Задача 2

Рассчитать среднюю теплоемкость парогазовой смеси (ПГС), подаваемой на паровую конверсию метана, при температурах t. Состав ПГС, м³: CH₄ – 93,8; C₂H₆ – 3,3; C₃H₈ – 1,6; N₂ – 3,854; H₂ – 7,416; Ar – 0,03; H₂O – 370.

Вариант 1: 525, 535, 545 ^оС. Вариант 2: 500, 520, 560 °С.

Расчет теплоемкости выполнить по правилу аддитивности:

,

где V_i – объем компонента в смеси газов, м³; с_i – средняя объемная теплоемкость компонента в смеси газов, кДж/(м³×К).

Теплоемкости компонентов смеси рассчитать по следующим формулам в кДж/(кмоль×К) и перевести в кДж/(м³×К):

Для H₂ (при 298-3000 К):

Для N₂ (при 298-2500 К):

Для H₂O (при 298 – 2500 К):

Для CH₄ (при 298-1500 К):

Для C₂H₆ (при 298-1500 К):

Для C₃H₈ (при 298-1500 К):

Для Ar:

,

где R – универсальная газовая постоянная.

Привести подробное решение для одной температуры, для остальных температур – только результаты. Ответ представить в кДж/(м³×К).

Задача 3

Рассчитать степень окисления NO в NO₂ для следующих исходных данных.

Параметр	Вариант 1	Вариант 2
1. Расход нитрозных газов (НГ), нм3/ч	20000	60000
2. Окислительный объем, м3	20	50
3. Давление, ат	5	7
4. Температура, оС	70	110
5. Начальная концентрация NO в НГ, % об.	3	4
6. Начальная концентрация O2 в НГ, % об.	5	5

Рассчитать состав НГ на выходе из окислителя. Для расчетов использовать уравнение:

,

где a - степень окисления NO, доли ед.; t - время окисления, с; K – константы скорости реакции, 1/[(% об.)²×с]; а – половина начальной концентрации NO, % об.; Р – общее давление газа, ат;  - отношение концентрации кислорода к половинной концентрации NO.

Зависимость константы скорости реакции окисления NO от температуры

Температура, оС	0	30	60	100
К,	34800	26500	21800	18000
К,	0,00693	0,00428	0,00292	0,00195

Расчет по данному уравнению выполняется в следующей последовательности:

Определяются t, К, а, Р, g. Вычисляется левая часть уравнения . По номограмме Каржавина (см. справочный материал рис. 164) по значениям  и g определяется интервал a. Например, a изменяется от 0,6 до 0,7.

Затем уточняют a подстановкой значений границ интервала (для указанного в примере интервала границами являются 0,6 и 0,7) и значения середины интервала (0,65) в правую часть уравнения и находят значение правой части. Таким образом, получаеются три точки, по которым строится график: на оси абсцисс откладывается a, на оси ординат правая часть уравнения при соответствующих значениях a. По графику находится точное значение a по значению левой части уравнения , вычесленной ранее.

Далее вычисляется состав НГ на выходе.

Задача 4

Вариант 1

Составить материальный и тепловой баланс среднетемпературного конвертора СО производительностью по аммиаку 1320 т/сут. Расчет вести на 100 м³ сухого газа на входе.

Исходные данные:

Состав сухого газа на входе, % об.: Н₂ – 57,12, N₂ – 22,22, СО – 11,75, СО₂ – 8,33, CH₄ – 0,30, Ar – 0,28.

Объемное отношение на входе в реактор пар:сухой газ определить расчетом материального баланса.

Температура ПГС на входе в реактор 385 ^оС.

Соотношение между компонентами газа на выходе при условии достижения равновесия задается величиной константы равновесия реакции при 400 ^оС.

Степень превращения СО составляет 0,85.

Давление газа на выходе 27,2 атм.