Дано: φ(O2)=20%, V(смеси)=100 м3, φ(CH4)=80%, φ(C2H6)=12%, φ(C3H8)=6%, φ(N2)=2%
Найти: V(воздуха)-?
Решение
В смеси природного газа азот не поддерживает горение.
1. Вычисляем объём метана, этана и пропана в смеси природного газа:
V(CH4)=φ(СН4)•V(смеси):100%=80%•100 м3:100%=80 м3
V(C2H6)=φ(C2H6)•V(смеси):100%=12%•100 м3:100%=12 м3
V(C3H8)=φ(С3Н8)•V(смеси):100%=6%•100 м3:100%=6 м3
2. Составляем химические уравнения сжигания метана, этана и пропана:
СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О (1)
2С2Н6 + 7О2 → 4СО2 + 6Н2О (2)
2С3Н8 + 10О2 → 6СО2 + 8Н2О (3)
Согласно закону объёмных отношений Гей-Люссака по уравнению реакции (1) имеем V(СН4):V1(О2)=1:2, поэтому
V1(О2)=2•V(CH4)=2•80 м3=160 м3
Согласно закону объёмных отношений Гей-Люссака по уравнению реакции (2) имеем V(С2Н6):V2(О2)=2:7, отсюда по свойству пропорции имеем 2•V(O2)=7•V(C2H6), поэтому V2(О2)=7•V(C2H6):2=7•12 м3 : 2=42 м3
Согласно закону объёмных отношений Гей-Люссака по уравнению реакции (3) имеем V(С3Н8):V3(О2)=2:10=1:5, поэтому
V3(О2)=5•V(C3H8)=5•6 м3=30 м3
3. Рассчитываем общий объём кислорода, необходимый для сжигания 100 м3 природного газа:
V(О2)=V1(O2)+V2(O2)+V3(O2)=160 м3 + 42 м3 + 30 м3 =232 м3
4. Вычисляем объёмную долю воздуха:
V(воздуха)=(V(О2)/φ(О2))•100%=(232 м3 : 20%)•100%=1160 м3
Ответ: необходимо 1160 м3 воздуха.