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硫磺燃烧中风量及炉气温度求解
本文合理利用热量计算公式、体积计算公式、物质的量计算公式等,以定量求变量的方式推导硫磺燃烧过程中风量及炉气温度值。结合S(正交晶)+O2(g)=SO2 (g)化学反应中能量的释放和吸收来探讨不同物质的能量转化。在运算推导中不同温度下硫磺的形态及其比热容常数是计算的关键因素。本文章在计算时全部采用国际单位制(SI)。
1.已知磺量和SO2气浓求风量及炉气温度
我们假设硫磺的总质量为1.6×104 Kg,采用以定质量求其物质的量计算硫磺总燃烧热的方式得出硫磺燃烧时总热量。通过查表获得硫的摩尔质量,摩尔质量与相对原子质量两者在数值上相等但单位不同,相对原子质量是一个无单位的比值,虽然两者在数值上相等,但是单位不同,不能完全等同。再根据1mol硫磺的燃烧热为296 KJ/mol来得出硫磺总燃烧热。(热量损失计1%,燃烧热取绝对值,忽略压力变化)
n=物质的量,是表示物质所含微粒数目多少的物理量,符号为n,单位为mol。
m=物质的质量,即表示物质固有的属性,不随形状和空间地理位置的变化而变化,是物体的基本属性之一,通常用m表示,在国际单位制中,质量的基本单位是千克,符号为Kg
M=摩尔质量,表示单位物质的量的物质的质量,符号为M,单位为g/mol。
ΔH=燃烧反应中的热量变化,其单位通常是千焦每摩尔(kJ/mol),表示一摩尔物质完全燃烧时释放的热量。
热量是指系统在热力学过程中由于温度差而传递的能量。而硫磺燃烧反应过程中不同温度条件下涉及到多个热量传递的过程。查表可得硫磺在140℃时的比热容为0.73173 kJ/kg·K,根据已知参数,利用热量公式Q=cm△t计算得出硫磺在140℃时的总焓热。(忽略压力变化)
Q=吸收或放出的热量,单位是焦耳简称焦,符号为J。
m=物质的质量,单位是千克,符号Kg。
c=物质的比热容,单位焦耳每千克开尔文,符号J/kg·K。
Δt =温度的变化,单位是摄氏度,符号℃。
空气质量的计算可应用密度计算公式,根据已知量空气密度,氧气约占空气总体积的20.98%等数量关系中进行推导。(输入量SO2气浓计10%)
m=表示物质的质量,单位是千克,符号Kg。
V=表示物质体积,单位是立方米,符号m3。
ρ=表示物质的密度,单位是千克每立方米,符号Kg/m3。
采用热量公式计算空气的总热量Q=cm△t,查表可得空气的比热容。(温度计为80℃,忽略压力变化)
炉气温度的计算采用热量计算公式,根据上文得出数据,硫磺总燃烧热、硫磺总焓热,空气总热量、空气的比热容和空气质量等几个数据进行混合运算。(忽略压力变化)
2. 结语
在工业实际生产中,硫磺与氧气燃烧时会放出大量热量,为了防止硫磺燃烧不充分而生成升华硫,因此常采取空气过剩的燃烧方法。但炉内空气过剰,硫磺燃烧除了生成SO2外,还有可能生成SO3。三氧化硫在正常生产的情况下不会对锅炉产生腐蚀,一旦系统开车不正常,锅炉中的气温忽高忽低和锅炉的压力忽高忽低,这时候三氧化硫易在锅炉的管壁形成结露,也就是在锅炉管的表面形成硫酸,就易对锅炉产生腐蚀。因此焚硫炉内硫磺燃烧的过程中需注意硫磺雾化效果、通入合适的磺量和风量,确定合适的氧硫比等是解决升华硫产生的良好决策。