Что выделяется при горении спирта

Что выделяется при горении спирта

Этиловый спирт – бесцветная прозрачная жидкость; молярная масса С2Н5ОН 46 г/моль; температура плавления –114,14°С; температура кипения 78,3°С; критическое давление 6,395 МПа; температура вспышки 13°С; температура самовоспламенения 404°С; плотность 0,7893 г/см3; смешивается с водой в любых соотношениях.

Расчет термодинамических величин

2.1. Реакция горения этилового спирта в воздухе:

СnНmOr + ×(O2 + 3,75 N2)

n CO2(г) + H2O(ж) + ×3,75 N2.

C2H5OH(Ж) + 3 (O2 + 3,75N2)(г) 2 CO2(г) + 3H2O(ж) + 11,25 N2.

2.2. Табличное значение стандартной энтальпии сгорания этилового спирта =−1366,91 кДж/моль.

Следовательно, высшая энтальпия сгорания топлива равна:

−1366,91 кДж/моль С2Н5ОН.

2.3. Высшая теплота сгорания топлива QВ:

29715кДж/кг С2Н5ОН≈

2.4. Низшая энтальпия сгорания топлива рассчитывается по уравнению реакции:

СnНmOr + ×(O2+3,75 N2)

n CO2(г) + H2O(г)+ ×3,75 N2.

Для этилового спирта

C2H5OH(Ж) + 3 (O2 + 3,75N2)(г) 2 CO2(г) + 3H2O(г) + 11,25 N2.

Низшая энтальпия сгорания отличается от высшей на энтальпию конденсации водяного пара =−44,01 кДж/моль. Из уравнения реакции горения этилового спирта видно, что образуются три моля воды. Поэтому

−1366,91+3·44,01=

2.5. Низшая теплота сгорания топлива QН:

QН 26845 кДж/кг С2Н5ОН ≈

2.6. Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива:

= 8,9 кг воздуха/кг топлива.

2.7. Количество топливовоздушной смеси:

М1 = 1топлива + 2 + 3,75N2)=1топлива+3(1+3,75)=15,25 моль.

2.8. Низшая теплота сгорания топливовоздушной смеси qн, она же калорийность стехиометрической смеси топлива с воздухом:

кДж/м 3 .

Сравнительные характеристики (QН, , qн)

Этилового спирта и бензина

Характеристики Бензин Этиловый спирт
Справочные данные Расчет
Низшая теплотворная способность, QН (МДж/кг) 43,3 – 44,0 25,0 – 26,8 26,85
Низшая теплота сгорания топливовоздушной смеси, qн (кДж/м 3 ) 3439 − 3910
Стехиометрическая потребность воздуха в процессе сгорания, (кг воздуха / кг топлива) 14,9 9,0 8,9

Выводы

Из приведенных данных (табл. 6) следует, что этиловый спирт и бензин имеют близкую по значению теплотворную способность стехиометрической смеси.

Для этилового спирта характерна меньшая теплотворная способность единицы массы топлива и требуется меньшее стехиометрическое количество воздуха, необходимое для сгорания спирта, что обусловлено меньшим содержанием углерода и большим содержанием кислорода в спирте.

Анализ физико-химических свойств этилового спирта и термодинамических расчетов в сравнении со свойствами бензина показывает возможность его использования в качестве топлива для двигателей с искровым зажиганием.

Проблемой, ограничивающей применение этилового спирта в качестве топлива, являются большие затраты энергии на производство спирта по сравнению с энергией, получаемой в процессе его сгорания.

Кроме того, коррозионная активность спиртов, а также их активность по отношению к ряду пластмасс требует пересмотра материалов топливной системы.

Этиловый спирт применяется в настоящее время для питания автомобилей в виде смеси (90% бензина + 10% С2Н5ОН – газойль).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Варианты заданий для выполнения курсовой работы

Изобретение относится к топливу для декоративных каминов, сгорающее бездымно и без остатка досуха. Топливо содержит низший алифатический спирт, алкилацетат, где алкил — низший алкил, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: низший алифатический спирт — 66-70; указанный алкилацетат — 15-22; вода — остальное. Технический результат — изобретение позволяет получить топливо, сгорающее бездымно, досуха и без выделения при горении вредных веществ. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к продукции бытовой химии — топливу для декоративных каминов.

Декоративные камины предназначены для зрительного восприятия тепла и уюта очага.

Рост объема рынка декоративных каминов требует разработки специальных топлив, отвечающих определенным требованиям потребителя.

Эти требования сводятся к тому, чтобы топлива для декоративных каминов горели бездымно, сгорали без остатков (досуха), не выделяли вредных или плохо пахнущих продуктов сгорания, не представляли опасности для здоровья человека и окружающей среды; пламя имело бы эстетический вид и цвет.

Этим требованиям отвечают низшие алифатические спирты (US 4575379 FA, 1986, № 02003098571 A1, 21.08.2008, № 02006/105923 A1, 12.10.2006). Они обладают достаточно высокой теплотворной способностью, сгорают без запаха и дыма с выделением паров воды и углекислого газа.

Однако спирт C 1 (метанол) запрещен для использования в продукции бытовой химии.

В последнее время предлагаются в большом ассортименте так называемые биокамины (производители Германия, Польша), в качестве топлива в которых используется этиловый спирт (PL 364058 А1 2005; PL 114518 U1, 2005; DE 20303677 U1, 2003; EP 2098786 A1, 2009; EP 2026008 A1, 2009).

Эти камины, безусловно, хороши, так как не требуют дымохода или специальной установки. Они могут размещаться в любом месте. Этиловый спирт горит бездымным пламенем, не выделяет токсичных продуктов при сгорании.

Тем не менее, они не лишены недостатков, обусловленных тем, что этиловые спирты мало доступны для потребителя. Кроме того, этиловые спирты подакцизны, что делает топливо для биокаминов дорогостоящим.

Известно топливо для декоративных каминов на основе изопропилового спирта (ТУ 2389-175-11726438-2007), представляющее собой спиртоводный раствор с концентрацией изопропилового спирта 70% по массе. При большем содержании изопропилового спирта выделяется большое количество копоти. Недостатком известного топлива является недостаточная полнота сгорания, что требует удаления из камина остатков после сгорания. Кроме того, остатки имеют неприятный запах, что снижает комфортное восприятие от камина.

Техническим результатом изобретения является устранение недостатков известного топлива на основе изопропилового спирта за счет расширения возможности использования низших алифатических спиртов в топливе для декоративных каминов.

Согласно изобретению предлагается топливо для декоративных каминов, сгорающее бездымно и без остатка досуха, которое характеризуется тем, что оно содержит низший алифатический спирт, алкилацетат, где алкил — низший алкил, и воду при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Классы МПК: C10L1/182 содержащие гидроксильные группы; их соли
C10L1/19 сложные эфиры
C10L10/02 для снижения дымообразования
Автор(ы): Петрыкин Алексей Анатольевич (RU) , Осипов Леонид Иванович (RU) , Шамонина Алевтина Викторовна (RU)
Патентообладатель(и): Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Химсинтез" (RU)
Приоритеты:
Читайте также:  Окружности касаются внешним и внутренним образом
низший алифатический спирт 66-70
указанный алкилацетат 15-22
вода остальное.

В качестве низшего алифатического спирта топливо целесообразно содержит C 1 -C 3 спирт, а в качестве алкилацетата — этилацетат.

Данное соотношение компонентов обеспечивает бездымное, полное сгорание топлива (досуха).

Известно использование в автомобильных топливах (бензинах) системы спирт — этилацетат или спирт — метилацетат в качестве антидетонационной добавки (RU 2335529 C1, 2008; SU 461512 A1, 1975). Однако использование указанной системы при данном соотношении в топливах для каминов не известно.

При увеличении содержания воды, после сгорания топлива в камере камина остается остаток с неприятным запахом. С уменьшением содержания воды и увеличением содержания спирта C 3 или этилацетата при горении на стенках камеры камина образуется копоть.

Замена части спирта C 3 на этилацетат обеспечивает полное сгорание топлива и практически исключает образование копоти на стенках камеры камина.

Продуктами сгорания топлива являются пары воды и углекислый газ, не имеющие запаха.

Само топливо имеет запах, характерный для ингредиентов топлива, что может ощущаться в момент заправки каминов топливом, при проливе топлива, а также при прерывании процесса горения топлива. С целью устранения данного дискомфорта в топливо можно вводить отдушки (лучше с хвойным запахом) в количестве 0,4-1,7 г/л.

В таблице 1 приведены примеры горения топлива с разным содержанием изопропилового спирта (пропанол-2), воды и этилацетата.

Таблица 1
№ опыта Состав топлива, мас.% Характеристика горения
Пропанол-2 Вода Этилацетат
1 100 Сгорает полностью, горит коптящим пламенем
2 90 10 Сгорает полностью, горит коптящим пламенем
3 88 12 Сгорает полностью, горит коптящим пламенем
4 80 20 При сгорании на стенках камеры камина образуется копоть, остаток после сгорания 3-4% масс.
5 70 30 Копоть образуется в меньшем количестве, остаток после сгорания 6-8% масс.
6 65 35 Количество копоти незначительное, остаток после сгорания 14% масс.
7 72 20 8 Копоть как в опыте 5, остаток после сгорания 1,8% масс.
8 67 12 21 Количество копоти незначительное вверху на внутренней поверхности емкости; сгорает без остатка
9 66 12 22 Количество копоти незначительное вверху на внутренней поверхности емкости; сгорает без остатка
10 70 15 15 Сгорает без остатка
11 70 10 20 Сгорает без остатка
12 77 13 10 Сгорает без остатка
13 67 15 18 Сгорает без остатка
14 73 12 15 Сгорает без остатка, горит с выбросами коптящих языков пламени
Читайте также:  Как долго хранятся записи с камер наблюдения

При использовании в топливе метилацетата достигается аналогичный технический результат.

Термодинамические свойства компонентов топлива для декоративных каминов приведены в таблице 2.

Таблица 2
Наименование компонента M T кип. , °C Сгорание, H сг Испарение, H исп
ккал/моль ккал/кг ккал/моль ккал/кг
Метанол 32 64,7 170,9 5340 8,43 263
Этанол 46 78,5 327,6 7122 9,22 200
Пропанол-1 60 82,3 480,5 8008 11,05 184
Пропанол-2 60 82,3 474,8 7913 9,60 160
Этилацетат 88 77,15 538,77 6122 7,7 87,5
Вода 18 100 9,71 540

Этилацетат, как следует из данных таблицы 2, по массовой теплотворной способности уступает спиртам C 2 -C 3 ; энтальпия испарения этилацетата существенно ниже энтальпии испарения спиртов. По-видимому, этилацетат играет роль регулятора скорости горения топлива, понижая ее и тем самым обеспечивая более полное сгорание топлива. Данное предположение подтверждается результатами, приведенными в таблице 3.

Таблица 3
Массовая доля этилацетата в топливе, % Усредненная скорость горения топлива, г/мин
1,0 2,62
10 2,52
15 2,45
20 2,39
Примечание. Усредненная скорость горения получена делением навески топлива на продолжительность горения.

Топливо для декоративных каминов готовят смешением компонентов при комнатной температуре.

Пример 1. Для приготовления 500 г топлива в 335 г (67% мас.%) изопропилового спирта добавляют 105 г (21 мас.%) этилацетата, 60 г (12 мас.%) воды, 0,2 г отдушки, перемешивают. Горение спокойное, сгорает без остатка, без запаха. Продолжительность горения 500 г топлива в цилиндрической емкости диаметром 100 мм 3 ч 7 мин.

Пример 2. Для приготовления 500 г топлива в 350 г (70 мас.%) изопропилового спирта добавляют 90 г (18 мас.%) этилацетата и 60 г (12 мас.%) воды, перемешивают. Горение спокойное, сгорает без остатка, без запаха. Продолжительность горения 500 г топлива в цилиндрической емкости диаметром 100 мм 3 ч 4 мин.

Читайте также:  Картинки для обложки актуального в инстаграм

Пример 3. Для приготовления 500 г топлива в 440 г(88 мас.%) изопропилового спирта добавляют 60 г (12% мас.%) воды, перемешивают.

Топливо горит с выбросами коптящих языков пламени, остаток после сгорания практически отсутствует (0,09 мас.%). Продолжительность горения 2 ч 40 мин.

Полученное техническое решение расширяет сырьевую базу для использования низших алифатических спиртов в топливах для декоративных каминов. Топливо для декоративных каминов на основе спиртов C 1 -C 3 сгорает досуха, не выделяет при горении вредных веществ, не требует установки дымоходов и может использоваться как в стационарно установленных, так и в переносных декоративных каминах, в фондюшницах и в других настольных горелках.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Топливо для декоративных каминов, сгорающее бездымно и без остатка досуха, характеризующееся тем, что оно содержит низший алифатический спирт, алкилацетат, где алкил — низший алкил, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

низший алифатический спирт 66-70
указанный алкилацетат 15-22
вода остальное

2. Топливо по п.1, отличающееся тем, что в качестве низшего алифатического спирта оно содержит С 1 -С 3 спирт.

3. Топливо по п.1 или 2, отличающееся тем, что в качестве низшего алифатического спирта оно содержит изопропиловый спирт, а в качестве алкилацетата — этилацетат.

14 лет успешной работы в сфере подготовки к ЕГЭ и ОГЭ!

1474 поступивших (100%) в лучшие вузы Москвы

Подготовка к ЕГЭ, ОГЭ и предметным Олимпиадам в Москве

До окончания записи осталось:
Записаться на курсы!
  • home
  • map
  • mail

У Вас возникли вопросы?
Мы обязательно Вам перезвоним:

Описание.
Посмотрим, как горят спирты. Нальем понемногу этилового, бутилового и изоамилового спиртов в фарфоровые чашки. Слева от вас будет чашка с этиловым спиртом, в центре с бутиловым спиртом, справа с изоамиловым спиртом. В том же порядке будем поджигать спирты. Этиловый спирт быстро загорается и горит голубоватым слабосветящимся пламенем. Бутиловый спирт горит светящимся пламенем, загорается он не сразу. Труднее загорается изоамиловый спирт, он горит коптящим пламенем. С увеличением молекулярной массы одноатомных спиртов возрастает светимость пламени.

Родителям и ученикам

  • Записаться на курсы
  • Пройти online тестирование
  • Посмотреть расписание
  • Акции и скидки

Образовательный Центр "ПАРАМИТА"

Адрес: г. Москва, ул. Образцова, 14 (2 этаж)

Рядом с метро Достоевская, Марьина Роща, Белорусская

Телефон: 8 (495) 643-69-44

Электронная почта: info@paramitacenter.ru

© 2005 — 2020 Образовательный Центр Парамита

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector