Labo WKK - oplossing

Verbranding van aardgas in de gasmotor
Reactievergelijkingen
CO2
aardgas + lucht
+ H2O + inerte bestanddelen
x
0.935
0.845 CH4 + 0.038 C2H6 + 0.103 N2 + 0.014 CO2 +
CO2 + 1.804 H2O + 6.957 N2 + (λ λ
1.823 [ O2 + 3.76 N2 ]
- 1) x 1.823 [ O2 + 3.76 N2 ]
=
Hierin is de luchtfactor. Als net voldoende lucht wordt toegevoegd om alle koolwaterstoffen theoretisch volledig
te kunnen verbranden is = 1. In de gasmotor van dit labo is een luchtfactor gekozen van 1.85. λ λ λ
De rookgassen zijn de reactieproducten.
Deze stoechiometrie kan met de molaire massa’s vertaald worden naar volgende massabalansen
26,49
1 kg aardgas + 25,49 kg lucht
Berekening van de stookwaarde
onderste verbrandingswaarde S : waterdamp in rookgassen
kg rookgassen (waarvan 1,79 kg H2O)
bovenste verbrandingswaarde Qp : vloeibaar water in rookgassen
verband tussen S en Qp
" '
: S = Q P − (href − h ref ) ⋅ ξ W
met ξ W de massa water in de rookgassen per kg brandstof
Voor aardgas zijn de stookwaarden (bij Tref = 25°C)
Qp = 821.300 kJ/kmol
= +/- 45.500 kJ/kg
S = +/- 40.200 kJ/kg
Energiebalans
1. Hogere verbrandingswaarde bij de referentietemperatuur ∑ & & & ∑
ref ref ref
Δ H = m ⋅h − m ⋅ h = mAARDGAS ⋅ stookwaarde (met Tref = 25°C)
VERBRANDING r eagentia producten
in uit & &
2. Enthalpie-inhoud in het aardgas (t.o.v. referentietemperatuur)
( )
ref
Δ HAARDGAS = m AARDGAS(hAARDGAS − h ) = mAARDGAS ⋅ cp,aardgas ⋅ TAARDGAS − T
AARDGAS
ref & &
3. Enthalpie-inhoud in de lucht (t.o.v. referentietemperatuur)
( )
ref
Δ HLUCHT = m LUCHT (hLUCHT − h ) = mLUCHT ⋅ cp,lucht ⋅ TLUCHT − T
LUCHT
ref
4. Netto elektriciteitsproductie
L = VERMOGENmotor
&
5. Netto levering warm water
( ) & &
Δ HWATER = mWATER ⋅ cWATER ⋅ TWATER,uit − T WATER,in &
6. Enthalpie-inhoud in de rookgassen (t.o.v. referentietemperatuur)
( )
ref
Δ HROOKGAS = m ROOKGAS(hROOKGAS − h ) = mROOKGAS ⋅ cp,rookgas ⋅ TROOKGAS − T
ROOKGAS
ref
7. Stralingswarmte
energiebalans : 1+2+3-4-5-6