Überschätzung der Adiabationsflammentemperatur (Wasserstoffgas)

Ich arbeite an einem Code, der die adiabatische Flammentemperatur bei einer ausgewogenen Gleichung und den relevanten thermodynamischen Eigenschaften berechnet, und ich beginne mit der einfachsten Verbrennungsreaktion, die ich mir vorstellen kann: stöchiometrische Verbrennung von reinem Wasserstoff mit reinem Sauerstoff.

2 H 2 + Ö 2 2 H 2 Ö

Ich verwende diese thermodynamischen Werte:

H F , H 2 = 0,0  kJ/kmol

H F , Ö 2 = 0,0  kJ/kmol

H F , H 2 Ö = 241820  kJ/kmol

C P = 1.864 kJ/kg-K bei 300K für H 2 Ö ( G )

C P = 3.217 kJ/kg-K bei 4000K für H 2 Ö ( G )

Wenn die Verbrennungsgleichung, die ich geschrieben habe, auf kmol-Basis ist, erhalte ich eine Gesamtänderung der Enthalpie von 483640 kJ bei der Verbrennung. Wenn diese Wärme zum Erhitzen des Produkts (Wasserdampf) verwendet wird, erhalte ich Temperaturerhöhungen im Bereich von 4173 K bis 7201 K (Endtemperaturen von 4471 K und 7499 K), je nach dem von Ihnen verwendeten spezifischen Heizwert.

483640  kJ ( 3.217  kJ/kg-K ) ( 36.03  kg ) = 4173  K

483640  kJ ( 1.864  kJ/kg-K ) ( 36.03  kg ) = 7201  K

Wenn ich den Code ausführe, der tatsächlich Änderungen der spezifischen Wärme während des gesamten Erwärmungsprozesses berücksichtigt (Interpolation basierend auf einer Tabelle bei jedem Schritt), erhalte ich 5024K. Selbst mein niedrigster Wert ergibt unter der Annahme einer konstanten spezifischen Wärme beim höchsten Wert einen Temperaturanstieg, der höher ist als die auf Wikipedia angegebene Zahl, ~ 3500 K. Mache ich einen Fehler oder gibt es einen Faktor, der die Realität von der Idealisierung unterscheidet? Danke.

Sie gehen von einer vollständigen Verbrennung aus, aber selbst unter idealen Bedingungen verbietet das Prinzip von Le Chatelier dies. en.wikipedia.org/wiki/… .Hohe Temperaturen beeinflussen die Reaktionsgleichgewichtskonstanten.

Antworten (1)

Ich dachte, es hängt mit der Dissoziation zusammen und bestätigte das aus dem Buch von Michael Liberman.

Die angenommene Reaktion 2 H 2 + Ö 2 2 H 2 Ö gilt nicht bei hoher Temperatur. Die Moleküle dissoziieren zu H 2 , H , Ö 2 , Ö , Ö H , H Ö 2 . Die Dissoziationsreaktionen (z H 2 Ö Ö H + H + Ö ) sind endotherm und senken somit die Flammentemperatur.

Um die adiabatische Flammentemperatur zu berechnen, benötigen Sie möglicherweise ein Programm wie Stanjan, um mehr Arten einzubeziehen.