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爆炸温度计算
【大纲考试内容要求】:
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【教材内容】:

1)根据反应热计算爆炸温度
理论上的爆炸最高温度可根据反应热计算。
[例]求乙醚与空气的混合物的爆炸温度。
[解](1)先列出乙醚在空气中燃烧的反应方程式:
C4H100 + 602 + →4C02 + 5H2O +
式中,氮的摩尔数是按空气中N2∶O2=79∶21的比例确定的,即602对应的N2应为:
6×79/21 =
由反应方程式可知,,。
(2)计算燃烧各产物的热容。
气体平均摩尔定容热容计算式见表2—5。
表2-5气体平均摩尔定容热容计算式
    气    体
热容/(/(kmol·℃))
 
单原子气体(Ar、He、金属蒸气等)
双原子气体(N2、O2、H2、CO、NO等)
    C02、S02

+
+
    H2O、H2S
 所有口原子气体(NH3及其他)
所有五原于气体(CH4及其他)
+
+
+
根据表中所列计算式,燃烧产物各组分的热容为:
N:的摩尔定容热容为[( + )×]J/(kmol·℃)
H20的摩尔定容热容为[( + )]J/(kmol·℃)
CO。的摩尔定容热容为[( + )]J/(kmol·℃)
燃烧产物的热容为:
[(+)×]J/(kmol·℃) = [(454+)×1O3]J/(kmol·℃)
[5(+)×4186,8]J/(kmol·℃) = [(+) ×1O3]J/(kmol·℃)
[4(+)×]J/(kmol·℃)=E(+) ×1O3]J/(kmol·℃)
燃烧产物的总热容为(+)×103J/(kmol·℃)。这里的热容是定容热容,符合于密闭容器中爆炸情况。
(3)求爆炸最高温度。
×lO6J/mol,×109J/kmol。
因为爆炸速度极快,是在近乎绝热情况下进行的,所以全部燃烧热可近似地看作用于提高燃烧产物的温度,也就是等于燃烧产物热容与温度的乘积,即:
×lO9 = [(+)×103]·t
解上式得爆炸最高温度t=2826℃。
上面计算是将原始温度视为0℃。爆炸最高温度非常高,虽然与实际值有若干度的误差,但对计算结果的准确性并无显著的影响。
2)根据燃烧反应方程式与气体的内能计算爆炸温度
可燃气体或蒸气的爆炸温度可利用能量守恒的规律估算,即根据爆炸后各生成物内能之和与爆炸前各种物质内能及物质的燃烧热的总和相等的规律进行计算。用公式表达为:
∑u 2=∑Q+∑u l              (2--6)
式中∑u 2——燃烧后产物的内能之总和;
    ∑u l——燃烧前物质的内能之总和;    
    ∑Q——燃烧物质的燃烧热之总和。
 [例]已知一氧化碳在空气中的浓度为20%,求CO与空气混合物的爆炸温度。爆炸混合物的最初温度为300K。
 [解]通常空气中氧占21%,氮占79%,所以混合物中氧和氮分别占
由于气体体积之比等于其摩尔数之比,所以将体积百分比换算成摩尔数,即l mol一氧化碳、 mol氮。
 从表2—6查得一氧化碳、氧、氮在300K时, J/mol、 J/,混合物的摩尔内能为:
表2—6不同温度下几种气体和蒸气的摩尔内能    J/mol
T/K
H2
O2
N2
CO
CO2
H2O
200




——
——
300






400






600