7/24/2019 BLM 13 YANMA

1/22

Sayfa 308BLM 13YANMA13.1 YANMA DENKLEMLER

ncelememize kimyasal reaksiyon denklemlerinin zel bir tr olan propann

saf oksijenle yanmasn gz nne alarak balayalm. Bu kimyasal reaksiyonaadaki denklemle gsterilmektedir.

3 8 2 2 2C H + 5O 3CO + 4H O (13.1)Denklemin sol-tarafndaki elementlerin mol saylarnn, sa-tarafndaki elementlerinmol saylarna eit olamayabilecei unutulmamaldr. Buna karn, denklemdeki birelementin atomlarnn says bir kimyasal reaksiyon srasnda, reaksiyondan nce vesonra ayn kalmaldr: bu, her bir elementin ktlesinin yanma ilemi srasndakorunmas iin gereklidir.

Yukarda yazlan denklem bize reaksiyon rnleri hakknda biraz n bilgivermektedir. Aksi belirtilmedii srece, tam yanma varsaym yapldnda birhidrokarbon yaktn yanma rnleri H2O ve CO2den oluur. Eksik yanmada ise H2,CO, C ve/veya OH gibi rnler oluur.

Denklem (13.1)deki gibi basit bir kimyasal reaksiyon iin kimyasal dengedenklemi kolayca yazlabilir. Daha karmak reaksiyonlar iin ise aadakisistematik yntemi uygulamak yararl olacaktr.

1. Yaktn mol says 1e eitlenir.2. CO2yaktn C atomu says ile denkletirilir.3. H2O yaktn H atomu says ile denkletirilir.4. O2ise CO2ve H2Odan denkletirilir.

Yukardaki denklemde propann saf oksijenle yand kabul edilmitir.Aslnda, byle bir yanma ilemi normal olarak havayla gerekleir. Yanma ilemindehavann hacimsel olarak % 21 O2 ve % 79 N2den olutuu varsaylarak birreaksiyondaki her bir mol O2iin aadaki deer elde edilir.

2

2

mol N793.76

21 mol O= (13.2)

Bylece, N2nin herhangi bir kimyasal reaksiyona girmedii varsaym altnda, (13.1)denklemi aadaki forma dnr.

( )3 8 2 2 2 2 2C H + 5 O + 3.76N 3CO + 4H O +18.8N (13.3)

Sayfa 309Yaktn tam yanmas iin gerekli O2yi salayan minimum hava miktarna

teorik veya stokiyometrik hava miktar denir. Teorik havayla tam yanmagerekletiinde, (13.3) yanma denkleminde olduu gibi yanma rnleri ierisindeO2 bulunmaz. Gerekte ise tam yanmann salanmas iin rnlerin ve girenlerinmolekler aktiviteleri ve kimyasal kinetii sebebiyle teorik olarak gerekenden dahafazla hava kullanlmaldr. Bu nedenle, teorik hava yzdesi (teorik hava oran) veyafazla hava yzdesi (fazla hava oran) terimleri sk sk kullanlr ve teorik hava

yzdesi aadaki gibi belirlenir.% teorik hava = % 100 + % fazla hava (13.4)

7/24/2019 BLM 13 YANMA

2/22

ok az miktarda hava eksiklii (yetersizlii) durumunda CO oluur, daha fazlamiktarda hava eksiklii ise baz hidrokarbonlarn oluumuna neden olabilir.

Bir yanma ileminde gerekte kullanlan hava miktar, hava ktlesinin yaktktlesine orann ifade eden hava-yakt oran (HY) ile ifade edilir. Bunun tersi iseyakt-hava oran (YH) olup, bunlar aadaki gibidirler.

hava hava

yakt yakt

m m

HY YHm m

= = (13.5)

(13.3)de verilen propann teorik havayla yanmas denklemi tekrar gz nnealnarak hava-yakt oran aadaki gibi yazlabilir.

( ) ( ) ( )( ) ( )

hava

yakt

5 4.76 29 kg hava 15.69

1 44 kg yakt

mHY

m= = = (13.6)

Burada, havann molekler arl (mol veya kmol ktlesi) 29 kg/kmol ve propannmolekler arl 44 kg/kmol olarak alnmtr. Eer, propan HY > 15.69 ile yanarsabuna fakir karm ve propan HY < 15.69 ile yanarsa buna zengin karm denir.

Hidrokarbon yaktlarn yanmas sonucunda yanma rnleri ierisinde H2Ooluur. Yanma hesaplarnda, su buharnn belli bir ksmi basntaki doyma scaklolan iy noktasnn belirlenmesi ile sklkla karlalr. Eer scaklk iy noktasnnaltna derse su buhar youmaya balar. Youan su buhar korozyona nedenolan elementler ierdiinden, yanma rnlerinin scaklnn iy noktasnn altnadmediinden emin olunmas ounlukla nemlidir.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

3/22

2

Btan, 20 hava - yakt orannda kuru hava ile yaklmaktadr. ( ) fazla

hava yzdesini, ( ) CO 'nin yanma rnleri ierisindeki hacimsel orann ve ( ) rnlerin

iy noktas scakln hesapl

a

b c

RNEK 13.1

( )4 10 2 2 2 2 2

havateorik

yak

aynz.

Teorik hava iin yanma denklemi :

C H 6.5 O 3.76N 4CO 5H O 24.44N

( ) Teorik hava - yakt oran :a

mHY

m

+ + + +

=

ZM :

( )( )( )( ) ( )t

gerek

6 4.76 29 kg hava15.47

1 58 kg yakt

Bu deer %100 teorik havay gstermektedir. Gerek hava - yakt oran ise 20'dir.

Bu durumda fazla hava yzdesi :

% fazla hava HY HY

= =

= ( ) ( )

( )( ) ( )

teorik

teorik

4 10 2 2 2 2 2 2

20 15.47%100 %100 %29.28

20

( ) %129.28 teorik havayla reaksiyon denklemi :

C H 6.5 1.2928 O 3.76N 4CO 5H O 1.903O 31.6N

Yanma rnlerinin toplam

HY

b

= =

+ + + + +

( )

2

2

mol says kullanlarak CO 'nin rnler iindeki hacimsel yzdesi :

4 %CO %100 %9.41 olarak elde edilir.

42.5

( ) Yanma rnlerinin iy noktas scakln bulmak iinc

= =

( )2v,su H O atm

su buharnn ksmi basncn

bilmemiz gerekir. Su buharnn ksmi basnc mol oranndan aadaki gibi belirlenir.

5

100 11.76 kPa42.5

Burada atmosferi

P y P

= = =

iy

k basn 100 kPa olarak alnmtr.

Tablo C - 2'den iy noktas scakl 49 C olarak belirlenir.T =

7/24/2019 BLM 13 YANMA

4/22

Sayfa 310Btan, %90 teorik hava ile yaklmaktadr. CO'nun yanma rnleri ierisindeki

hacimsel orann hesaplaynz. Yanma rnleri iinde hidrokarbon bulunmadn kabul ediniz.

Eksik yanma ol

RNEK 13.2

ZM :

( )( ) ( )4 10 2 2 2 2 2

duu iin yanma rnlerine CO'yu eklemeliyiz.

rnek 13.1'deki yanma denklemini kullanarak, C H 6.5 0.9 O 3.76N CO 5H O 22N CO

Atom dengesinden C ve O iin :

a b+ + + + +

( )

C : 42.7, 1.3

O : 11.7 2 5

Bu durumda CO'nun hacimsel yzdesi :

1.3 % %100 %4.19 ola

31

a ba b

a b

CO

= + = =

= + +

= =

( ) ( )( )( )( )( )

hava

yakt

rak elde edilir.

Hava - yakt oran :0.9 6.5 4.76 29 kg hava

13.92 olarak elde edilir.1 58 kg yakt

mHY

m= = =

2 2 2

Btan, kuru hava ile yaklmaktadr. Kuru yanma rnlerinin analizinde (su buhar

llmez) %11.0 CO , %1.0 CO, %3.5 O ve %84.5 N olarak llmtr. Teorik hava

yzdesini hesaplaynz. Ya

RNEK 13.3

4 10 2

nma rnleri iinde hidrokarbon bulunmadn kabul ediniz.

Bu problem kuru yanma rnlerinin toplamnn 100 mol olduu kabulyle zlr.

Yanma denklemi :

C H Oa b+ +

ZM :

( )2 2 2 2 2

3.76N 11CO 1CO 3.5O 84.5N H O

Atom dengesinden C, H ve O iin :

C : 4 11 1 3

H : 10 2 15

c

a a

a c c

+ + + +

= + =

= =

O : 2 22 1 7 22.5

Azotun atom dengesinden kontrol yaplabilir : 3.76 84.5 veya 22.47. Bu deer yukaridaki

deere olduka yakndr ve yuardaki deer kabul e

b c b

b b

= + + + =

= =

( )4 10 2 2 2 2 2 2

dilebilir. Yanma denkleminin tmn 'ya

blerek 1 mol yakt elde ederiz,

C H 7.5 O 3.76N 3.67CO 0.33CO 1.17 O 28.17N 5H O

Bu denklemi rnek 13.1'deki denklemle kar

a

+ + + + + +

( )

latrarak, teorik hava yzdesi :

7.5 % teorik hava %100 %107.7 olarak elde edilir.

6.5

= =

2 2 2

Bileimi bilinmeyen bir hidrokarbon yaktn kuru yanma rnlerinin analizinde

%10.4 CO , %1.2 CO, %2.8 O ve %85.6 N llmtr. Hidrokarbon yaktn bileimini ve

teorik hava yzdesini bel

RNEK 13.4

( )2 2 2 2 2 2

irleyiniz.

Kuru yanma rnlerinin toplamnn 100 mol olduu dikkate alnarak yanma denklemi :

C H O 3.76N 10.4CO 1.2CO 2.8O 85.6N H Oa b c d+ + + + + +

ZM :

7/24/2019 BLM 13 YANMA

5/22

Sayfa 311Her bir elementin atom dengesinden :

C : 10.4 1.2 11.6

N: 3.76 85.6 22.8

a a

c c

= + =

= =

11.6 37.9

O: 2 20.8 1.2 5.6 18.9 H : 2 37.9

Bylece yaktn kimyasal (kapal) forml C H olur. Bu forml

c d db d b

= + + + == =

eitli hidrokarbonlarn

karmn ifade eder, ancak Ek B'de verilenler yaktlardan herhangi birine karlk gelmez.

nk hidrojen atomlarnn karbon atomlarna oran 3.27 13/4'tr.

Yzde teorik

( )11.6 37.9 2 2 2 2 2

havay bulmak iin yanma denklemi %100 teorik havaya gre yazlmaldr :

C H 21.08 O 3.76N 11.6CO 18.95H O 79.26N

Gerek yanma denklemindeki havann mol saysn k

+ + + +

( )

ullanarak :

22.8 % teorik hava %100 %108 olarak elde edilir.21.08

= =

13.2 OLUUM ENTALPS, YANMA ENTALPS VE 1. YASABir kimyasal reaksiyon gerekletiinde, bir sistemin kimyasal bileiminde

nemli deiiklikler olabilir. Bu, kontrol hacminden kan karm giren karmdanfarkl olduu iin problem oluturur. Farkl tablolarda entalpi iin farkl sfrnoktalar kullanld iin bir standart referans durum belirlemek gereklidir. Bukitapta standart referans durum 25 C (77 F) ve 1 atm koullar seilerek, rnein holduu gibi st indisi ile gsterilecektir.

H2nin O2ile yanmas gz nne alndnda aadaki denklemdeki gibi H2Ooluur.( )12 2 2 22H O 3CO H O l+ + (13.7)

Eer H2ve O2yanma odasna 25 C (77 F) ve 1 atmde girer ve H2O(l) yanma odasn25 C (77 F) ve 1 atmde terk ederse, oluan her bir kmol H2O(l) iin llen stransferi 285830 kJ olur. [Burada, kimyasal bileikten sonra gelen (l) sembol svfaz ve (g) sembol ise gaz faz ifade eder. Eer herhangi bir sembol yoksa bu da gazfaz anlamna gelir.] Is transferinin nndeki () iareti ise ekil 13.1de gsterildiigibi, enerjinin (snn) kontrol hacmini terk ettii anlamna gelir.

Yanma ileminin olduu bir kontrol hacmine Termodinamiin 1. Yasas

uygulanarak aadaki denklem elde edilir.P R

Q H H= (13.8)Burada HP yanma odasn terk eden yanma rnlerinin entalpisi ve HR yanmaodasna giren reaktanlarn (girenlerin) entalpisidir. Eer ekil 13.1de verilenrnekteki gibi girenler kararl elementlerse ve sre (yanma) sabit basn vescaklkta gerekleirse, sre srasndaki entalpi deiimine oluum entalpisidenir ve

o

fh ile gsterilir.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

6/22

ekil 13-1 Yanma ileminde kullanlan kontrol hacmi

Sayfa 312Tablo B-6da ok sayda bileiin oluum entalpisi deerleri verilmitir. Tabloda bazbileikler pozitif oh deerine sahip olup bu onlarn olumas iin enerjiye ihtiya

olduunu gsterir (endotermik reaksiyon), dierleri ise negatif ofh deerine sahip olup

bu onlarn oluurken enerji verdiini gsterir (egzotermik reaksiyon).

Oluum entalpisi, bir bileiin oluumu srasnda entalpisindeki deiimdir.Bir bileik sabit basn ve scaklkta tam yanma ileminden geerken entalpisindemeydana gelen deiime ise yanma entalpisidenir. rnein, H2nin oluum entalpisisfrdr, H2bir tam yanma prosesine girdii zaman H2O(l)ya dnerek 285830 kJ sverir ve H2nin yanma entalpisi 285830 kJ/kmoldr. Baz bileiklerin yanmaentalpileri Tablo B-7de verilmitir. Yanma rnleri iindeki su sv fazda ise yanmaentalpisine st sl deer (ID), yanma rnleri iindeki su gaz fazda ise yanmaentalpisine alt sl deer (AID) denir. st sl deer ile alt sl deer arasndaki farkasuyun standart koullarda buharlama ss denir ve fgh ile gsterilir.

Herhangi bir reaksiyon iin, Denklem (13.8)de verilen 1. Yasa, bir kontrol

hacmine uygulanabilir. Eer rnler ve girenler birka bileenden oluuyorsa 1. Yasakinetik ve potansiyel enerji deiimleri ihmal edilerek aadaki gibi yazlabilir.

( ) ( )o o o os i f i fi i

P R

Q W N h h h N h h h = + + (13.9)

Burada Niler iile gsterilen maddelerin mol saylardr. Yaplan i genelde sfrdr,ancak bazen rnein bir yanma trbininde olduu gibi i sfrdan farkl olabilir.

Eer yanma ilemi bir bomba kalorimetresinde olduu gibi rijit bir yanmaodasnda gerekleirse 1. Yasa aadaki gibi yazlr.

( ) ( )o o o oP R i f i fi i

P R

Q U U N h h h Pv N h h h Pv= = + + (13.10)

Burada, ofh deerleri tablo eklinde verildiinden i enerji yerine entalpikullanlmtr. Bir kat veya sv maddenin hacmi bir gazn hacmine kyasla ihmaledilebilir olduundan, (13.10) denklemi aadaki gibi yazlabilir.

( ) ( )o o o oi f u i f ui iP R

Q N h h h R T N h h h R T = + + (13.11)

EerP R

N= ise izotermal bir sre iin sabit bir hacme ait Q deeri kontrolhacmine ait Q deerine eit olur.

Yukardaki denklemlerde ( )oh h elde etmek iin aadaki yntemlerdenbirisi kullanlabilir.

Katlar ve svlar iin:p

C T kullanlr.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

7/22

Gazlar iin:1. Yntem: deal gaz ve sabit zgl s varsaym ile o ph h C T = .

2. Yntem: deal gaz varsaym yaplr ve h iin tablo deerlerikullanlr.

3. Yntem: Gerek gaz varsaym yaplr ve genel tablo deerlerikullanlr.4. Yntem: Buharlar iin kzgn buhar tablosuna benzer buhar tablolarkullanlr.

zellikle gazlar iin hangi yntemin kullanlaca karar mhendise aittir. Bukitaptaki rneklerde gazlar iin genellikle 2. Yntem kullanlmtr. nk yanmaileminde scaklk genellikle byk lde deitiinden 1. Yntem ciddi hatalarverebilmektedir.

Girenlerin ve rnlerin 25 C ve 1 atm'de olduunu kabul ederek gaz ve sv

fazdaki propann yanma entalpisini hesaplaynz. Daimi akl yanma odasndaki rnler iinde

bulunan suyun sv f

RNEK 13.5

azda olduunu kabul ediniz.

Sayfa 313

( ) ( )3 8 2 2 2 2

Teorik hava (yanma ilemi sabit scaklkta gerekletiinden fazla hava kullanmnn

sonucu etkilemeyecei) varsaymyla yanma denklemi :

C H 5 O 3.76N 3CO 4H O l+ + + +

ZM :

( ) ( )

218.8N

burada rnler iindeki su sv fazda olduundan ID hesaplanr.

Sabit scaklktaki sre iin olup 1. Yasa aagdaki ekle dnr.

o

o o

P R i f i fi iP R

h h

Q H H N h N h

=

= =

( ) ( ) ( )( ) ( )

( )

3 393520 4 285830 103850 2220000 kJ/kmol yakt

Bu deer yanma entalpisidir ve negatif iaretle gsterilir. ID iin iareti kaldrlr ve

propan iin yanma entalpisi her

= + =

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

bir kmol yakt iin 2220 MJ'dr.

Sv propan iin yanma entalpisi aadaki gibi hesaplanr.

3 393520 4 285830 103850 15060 2205000 kJ/kmol yakt

Bu deer gas propane ait ID'den ok a

Q= + =

z miktarda kktr. nk bir miktar enerji sv yakt

buharlatrmaya harcanr.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

8/22

Daimi akl bir yanma odasna propan ve hava 25 C ve 1 atm'de girdiine ve

rnler 600K ve 1 atm'de ktna gre s transferini hesaplaynz. Teorik hava kullannz.

Yksek k

RNEK 13.6

ZM :

( ) ( )

( )

2

3 8 2 2 2 2 2

scakl nedeniyle H O buhar faznda olup yanma denklemi :

C H 5 O 3.76N 3CO 4H O 18.8N

Denklem verilen 1. Yasa aagdaki ekle dnr.

g

13.9

+ + + +

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

( )( ) ( )

3 393520 22280 9360 4 285830 20400 9900

18.8 17560 8670 103850 1796000 kJ/kmol yakt

Burada gazlar i

o o o o

i f i f i iP R

Q N h h h N h h h= + +

= + + +

+ =

in verilen 2. Yntem kullanlmtr. Bu s transferi deeri beklendii gibi

propann yanma entalpisinden daha kktr. nk snn bir ksm rnleri 600 K'e

karmak iin kullanlr.

25 C'deki sv oktan bir jet motoruna girmektedir. Hava ise yaltlm

yanma odasna 600K girmekte ve rnler 1000 K'de kmaktadr. Basn 1 atm'de sa it

olduuna gre teorik hava kullana

RNEK 13.7

( ) ( )

( )8 18 2 2 2 2 2

giri

rak k hzn bulunuz.

Yanma denklemi : C H 12.5 O 3.76N 8CO 9H O 47N

= 0 ve kinetik enerji deiimi ihmal edilerek dikate alnarak 1. Yasa :

0

s

P

l

Q W V

H

+ + + +

=

=

ZM :

( )

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )

22 2veya

2

burada kmol yakt bana rnlerin ktlesidir.

rnler iin : 8 393520 42770 9360 9 241810 35880 9900

47 30130 8670 3814700 kJ/kmol

R P P R

P

P

P

VH M V H H

M

M

H

+ =

= + + +

+ =

( ) ( ) ( )

( ) ( )

( )( ) ( )( ) ( )( )

2

yakt

Reaktanlar iin : 249910 42770 9360 12.5 17930 8680

47 17560 8670 283540 kJ/kmol yakt

rnler ktlesi : 8 44 9 18 47 28 1830 kg/kmol yakt

2Bylece :

R

P

H

M

V

= + +

+ =

= + + =

= ( ) 90.28354 3.8147 10 2120 m/s1830

V + =

Sayfa 314Sv oktan %300 fazla hava ile yaklmaktadr. Hava ve oktan daimi akl

yanma odasna 25 C ve 1 atm'de girmekte ve rnler 1000 K ve 1 atm'de kmaktadr. Is

transferini hesaplaynz.

RNEK 13.8

Z

( ) ( )

( ) ( ) ( )

8 18 2 2 2 2 2

Teorik hava kullanlarak yanma denklemi :

C H 50 O 3.76N 8CO 37.5H O 188N

Yanma odasna 1. Yasa uygulanarak :

8 393520 42770 9360 9 241810 3P R

l

Q H H

+ + + +

= = + + +

M :

( )

( )( ) ( )( )

5880 9900

37.5 31390 8680 188 30130 8670 312500 kJ/kmol yaktBu durumda istenilen k scakln elde etmek iin yanma odasna s verilmelidir.

+ + =

7/24/2019 BLM 13 YANMA

9/22

Sabit hacimli bir bomba kalorimetresinin etrafnda 77 F'de su bulunmaktadr.

Kalorimetre iinde sv propan saf oksijenle yaklarak s transferi 874000 Btu/lbmol

olarak belirlenmitir. P

RNEK 13.9

( ) ( )3 8 2 2 2

ropann oluum entalpisini hesaplaynz ve Tablo B - 6'da verilen

deerle karlatrnz.

Propann tam yanmas durumunda yanma denklemi :C H 5 O 3CO 4H O

Kalorimet

g+ +ZM :

( ) ( ) ( )

renin etrafnn suyla evrili olmas yanmann sabit scaklkta gereklemesini

salar ve bylece denklem ( ) aadaki forma dnr.

874000

o o

i f i f R P ui i

P R

13.11

Q N h N h N N R T = + =

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( )

( )

3 8

3 8

C H

C H

874000 3 169300 4 104040 6 7 1.986 537

51130 Btu/lbmol

Bu deerTablo B - 6'daki deerler karlatrlrsa : 44680 6480 51160 Bt

o

f

o

f

h

h

= + +

=

= u/lbmol

13.3 ADYABATK ALEV SICAKLIIYanma ilemi i alverii veya kinetik ve potansiyel enerji deiimi olmadan

adyabatik olarak gerekletiinde, yanma rnlerinin scakl adyabatik alev scaklolarak ifade edilir. Maksimum adyabatik alev scakl teorik havayla elde edilir. Budurum bize bir yanma srecinde adyabatik alev scakln fazla hava miktarylakontrol edilebilme imkan salar: daha byk miktarda fazla havayla daha dkadyabatik alev scakl elde edilir. Eer bir gaz trbinin kanatklarnndayanabilecei maksimum scaklk belli ise, gerekli hava fazlal izin verilenmaksimum kanat scakl almayacak ekilde belirlenebilir. Adyabatik alevscakln belirlemek iin bir iteratif (deneme-yanlma) yntemin kullanlmasgerekir. rnlerin tamamen N2den olutuu varsaylarak adyabatik alev scaklnnhzl yaknsamas salanr. Buna ynelik rnek zlecektir.

Adyabatik alev scakl, yanma odasndan s transfer olmad ve rnlerinparalanmaya uramad dnlerek tam yanma kabulyle hesaplanr. Buetkenlerin her biri adyabatik alev scakln drme eilimindedir. Sonu olarakadyabatik alev scakl belirli bir hava fazlal altnda hesaplanacak olasmaksimum alev scakldr.

nemli miktarda s transferinin olduu durumda, s transferi aadakienerji denkleminden hesaplanabilir.( )P EQ UA T T = (13.12)

Sayfa 315Burada U=genel s transferi katsays,

TE=evre scaklTP=rnlerin scakl

A=yanma odas yzey alandr.[Unun biriminin kW/m2.K veya Btu/s-ft2-R olabilecei unutulmamaldr.]

7/24/2019 BLM 13 YANMA

10/22

3

Propan %250 teorik hava ile 25 C ve 1 atm'de yaklmaktadr.

Daimi akl yanma odasndaki adyabatik alev scakln hesaplaynz.

Teorik hava iin yanma denklemi :

C H

RNEK 13.10

ZM :

( )

( )

8 2 2 2 2 2

3 8 2 2 2 2 2 2

5 O 3.76N 3CO 4H O 18.8N

%250 teorik hava kullanldnda yanma denklemi :

C H 12.5 O 3.76N 3CO 4H O 7.5O + 47N

Adyabatik sre iin 0 olacandan olur ve reaktanlarR PQ H H

+ + + +

+ + + +

= = n 25 C'deki

entalpisi 103850 kJ/kmol yakt'tr.

rnlerin scakl bilinmediinden tablolardan rnlerin entalpisi elde edilemez. Bu

durumda deneme yanlma yntemiyle zm yaplmas gerekir. lk t

RH =

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

ahmin iin yukarda

bahsedildii gibi rnlerin tamamen azottan olutuu varsaylr.

103850 3 393520 4 241820 61.5 8760

Burada rnlerin 61.5 kmol gazdan olutuu unutulmama

P R PH H h= = = + +

ldr. Bylece = 43400 kJ/kmol olur.

Buna gre alnabilecek scaklk yaklak 1380 K'dir (genelde deeri tamamen azot varsaym

tahmininden biraz daha dk alnr). 1380 K deeri kullanlarak ger

P

P

h

T

( ) ( ) ( ) ( )

( )( ) ( ) ( )

?

ek rnlerin entalpisi :

103850 3 393520 64120 9360 4 241820 52430 9900

7.5 44920 8680 47 42920 8670 68110

Bu sonuca gre scaklk olduka yksektir. Daha dk bi

= + + +

+ + =

( ) ( ) ( )( )

( )( ) ( ) ( )

?

r deer 1300 K seilerek:

103850 3 393520 59520 9360 4 241820 48810 9900

7.5 44030 8680 47 40170 8670 96100Yukarda 1380 K ve 1300 K iin elde edilen deerle

PT =

= + + +

+ + =

( )

r kullanlarak ve lineer interpolasyon

yaplarak aadaki gibi belirlenir.

103850 96100 1300 1380 1300 1296 K

68110 ( 96100)

P

P

T

T

= =

3 8

Propan teorik hava ile 25 C ve 1 atm'de daimi akl bir yanma

odasnda yaklmaktadr. Adyabatik alev scakln hesaplaynz.

Teorik hava iin yanma denklemi :

C H +

RNEK 13.11

ZM :

( )

( ) ( ) ( )( ) ( )( )

2 2 2 2 25 O 3.76N 3CO 4H O 18.8NAdyabatik sre iin 1. Yasa olur. rnlerin tamamen azottan olutuu varsaylarak:

103850 3 393520 4 241820 25.8 8760

Burada rnler 28.5 kmol gazdan o

R P

P

H H

h

+ + +=

= + +

( ) ( ) ( )?

lumaktadr. Bylece = 87900 kJ/kmol olur. Buna gre

alnabilecek scaklk yaklak 2600 K'dir. Bu scaklk deeri ve gerek rnler kullanlarak :

103850 3 393520 137400 9360 4 2

Ph

= + + ( )

( ) ( )

41820 114300 9900

18.8 86600 8670 119000

+

+ =

7/24/2019 BLM 13 YANMA

11/22

Sayfa 316

( )( ) ( )( )

( )( )

?

2400 K iin:

103850 3 393520 125200 9360 4 241820 103500 9900

18.8 79320 8670 97700

Lineer interpolasyon sonucunda: 2394 KP

T

= + + +

+ =

=

2

2

Yzey alan 2 m olan daimi akl bir yanma odas iin genel s transfer katsays

0.5 kW/m .K olarak belirlenmitir. Bu yanma odasnda propan teorik hava ile 25 C ve 1 atm'de

yaklma

RNEK 13.12

yakt

ktadr. Propann ktlesel debisi 0.2 kg/s olduuna gre yanma rnlerinin scakln

hesaplaynz.

Yaktn molar debisi 0.2/ 44 0.004545 kmol/s olur. Burada propann kmol

ktlesi 44 kg/k

m = =ZM :

( )( )

( ) ( )2

2

CO

H O

mol olarak alnmtr. rnek (13.11)'de verilen yanma denklemini referans alarak

rnlerin molar aks aadaki gibi elde edilir.

3 0.004545 0.01364 kmol/s

4 0.004545 0

M

M

= =

= =

( )( )2N

.02273 kmol/s

18.8 0.004545 0.1068 kmol/s

Bu rnek iin enerji denklemi (1. Yasa) aadaki gibi yazlabilir.

Denklem ( ) kullanlarak enerji denklemi aadakiR P

M

Q H H

13.12

= =

+ =

( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )

( ) ( ) ( ) ( )

2

2 2

CO

H O N

forma dnr.

0.5 2 298 0.004545 103850 0.01364 393520 9360

0.02273 241820 9900 0.1068 8670iin ilk tahmin r

P

P

T h

h h

T

+ =

+ + + nek 13.11'dekinden daha dk bir deer alnr. nk enerjinin bir ksm

yanma odasn s transferiyle terketmektedir. Tahmini scaklklardaki deerler aadaki gibidir:

1600 KPT =?

?

?

: 1774 4446 4295 4475 4266

2000 K: 2174 4120 3844 5996 1968

1900 K: 2074 4202 3960 5612 2550

Son iki deer arasnda interpolasyon yaplarak:

P

P

T

T

= + =

= = + =

= = + =

?

1970 K bulunur. Bu deer kontrol edilirse:

1970 K: 2144 4145 3879 5881 2143

Bylece 1970 K olur. rnlerin scaklnn bu deerden dk olmas istenirse, s transfe

P

P

P

T

T

T

=

= = + =

= r

katsays artrlabilir veya fazladan hava kullanllabilir.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

12/22

ZML PROBLEMLER

2 6 2Etan (C H ) her bir mol yakt bana 5 mol O ieren kuru havayla yaklmaktadr.

( ) fazla hava yzdesini ( ) hava-yakt orann ve ( ) iy noktas scakln hesaplaynz.

Stokiometrik yanma den

a b c

13.1

( )( )

2 6 2 2 2 2 2

2 6 2 2 2 2 2 2

2

klemi : C H 3.5 O 3.76N 2CO 3H O 6.58Nstenilen yanma denklemi : C H 5 O 3.76N 2CO 3H O 1.5O 18.8N

( ) Gerek reaksiyonda 3.5 mol yerine 5 mol O kullanld iin fazla hava vardr.

Faz

a

+ + + ++ + + + +

( )5 3.5

la hava yzdesi : % fazla hava %100 %42.93.5

= =

Sayfa 317

( )( ) ( )

( )( )

( ) Hava - yakt oran ktlesel olup mol saylarn molekler arlkla arparak bulunabilir.

5 4.76 29 23.0 kg hava kg yakt

1 30( ) iy noktas scakln bulmak iin y

b

HY

c

= =

( )2v, su H O atm

anma rnlerinin ierisndeki su buharnn ksmi

basncn bilmemiz gerekir. Atmosfer basnc 100 kPa alnarak :

3 100 1.86 kPa

25.3

Tablo C - 2'den interpo

P y P

= = =

iylasyonla iy noktas scakl 49 C olarak belirlenir.T =

%60 metan, %30 etan ve %10 propandan oluan bir yakt karm stokiometrik havayla

yaklmaktadr. Havann 70 F ve 14.7 psia koullarnda olduunu varsayarak ve yakt debisini12 lbm/h alarak ger

13.2

( )4 2 6 3 8 2 2 2 2 2

ekli hacimsel hava debisini hesplaynz.

1 kmol yakt iin yanma denklemi :

0.6CH 0.3C H 0.1C H O 3.76N CO 1.2CO H O N

Elementlerin atom dengesinden , , ve aadaki gib

a b c d

a b c d

+ + + + + + +

i bulunur :

C : 0.6 0.6 0.3 1.5

O : 2.4 1.8 0.8 2 18.9

H : 2 2

b b

c c

a b c

+ + = =

+ + = =

= +

( )( )

( )( )( )( ) ( ) ( )( ) ( )( )

( ) ( )( )hava yakt

2.75

N : 2 3.76 2 10.34

2.75 4.76 29 379.6 lbm havaHava-yakt oran: 16.5

0.6 16 0.3 30 0.1 44 23 lbm yakt

Hava debisi: 16.5 1.2 198

a

a d d

HY

m HY m

=

= =

= = =+ +

= = =

( ) ( )( )( )

3hava

3

hava

lbm/h

Hacimsel debiyi bulmak iin havann younluu gerekmektedir.

14.7 144Havann younluu: 0.0749 lbm/ft

53.3 530

198 60Bylece hacimsel debi : 44.1 ft /dk

0.0749

(Hacimsel debi ge

P

RT

mV

= = =

= = =

3nellikle ft /dk (cfm) cinsinden verilir.)

7/24/2019 BLM 13 YANMA

13/22

( )4 10Btan C H %70 bal neme sahip 20 C'deki havayla yaklmaktadr. Hava - yakt

oran 20 olduuna gre iy noktas scakln hesaplaynz. rnek 13.1 ile karlatrnz.

Kuru hava iin yanma denkl

13.3

( )4 10 2 2 2 2 2 2

yakt

emi (havadaki nem reaksiyona girmez ancak daha sonra reaksiyona

eklenecektir.) :

C H + O + 3.76N 4CO + 5H O + O + N

58 kg/kmol ve hava-yakt oran 20 deerleri

a b c

M

=

( ) ( ) ( )( )( )

kuru hava

yakt

kullanlarak aadaki gibi hesaplanr.

4.76 29 20 8.403

1 58

Ayrca 1.903 ve 31.6 olarak hesaplanr.

20 C'deki hava iindeki nemin (su b

a

amHY a

m

b c

= = = =

= =

( )( )v,su g

uharnn) ksmi basnc :

0.7 2.338 1.637 kPa

Burada havann bal nemidir.

P P

= = =

Sayfa 318

( )v,suv,su toplam v,su v,sutoplam

Ksmi basncn toplam basnca (100 kPa) oran mol oranna eittir. Bylece :

1.637 8.403 4.76 veya 0.666 kmol/kmol yakt

100

deeri yanma denklemininv

PN N N N

P

N

= = + =

( )

( )( )2

4 10 2 2 2 2 2 2 2

v,su H O toplam

her iki tarafna eklenerek:

C H 8.403 O 3.76N 0.666 H O 4CO 5.666H O 1.903O 31.6N

Yanma rnleri iindeki su buharnn ksmi basnc :

5.666 43.17 100 13.1 kPa

Tabl

P y P

+ + + + + +

= = =

iyo C - 2'den iy noktas scakl 51 C olarak belirlenir. Bu deer rnek 13.1 kuru

havayla elde edilen deer (49 C) ile karlatrldnda havadaki nemin yanma rnlerini

nemli lde etkilemed

T =

ii aka grlmektedir. Bu nedenle havadaki nem yanma hesaplarnda

genellikle ihmal edilir.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

14/22

2

2 2

Metan, kuru hava ile yaklmaktadr. Kuru yanma rnlerinin analizinde %10 CO , %1 CO,

%1.8 O ve %87.2 N llmtr. ( ) hava - yakt orann, ( ) fazla hava yzdesini ve

( ) rnler 30 C'a sout

a b

c

13.4

( )4 2 2 2 2 2 2

ulduunda youan su buhar orann hesaplaynz.

Kuru yanma rnlerinin 100 mol olduu kabul edilerek yanma denklemi :

CH O 3.76N 10CO CO 1.8O 87.2N H OAtom den

a b c+ + + + + +gesinden C, H ve O iin :

C : 10 1 11

H : 4 2 22

O : 2

a a

a c c

= + =

= =

( )4 2 2 2 2 2 2

20 1 3.6 23.3

Yanma denkleminin tmn 'ya blerek 1 mol yakt elde ederiz:

CH 2.12 O 3.76N 0.909CO 0.091CO 0.164 O 7.93N 2H O

( ) Hava - yakt oran yanma denklemind

b c b

a

a

= + + + =

+ + + + + +

( ) ( ) ( )( ) ( )

( )

hava

yakt

4 2 2 2 2 2

en aadaki gibi hesaplanr :

2.12 4.76 29 18.29 kg hava kg yakt1 16

( ) Stokiometrik reaksiyon : CH 2 O 3.76N CO 2H O 7.52N

Bu denklemden fazla hava yzd

mHYm

b

= = =

+ + + +

( )

s

2.12 2esi : % fazla hava %100 %6 olarak elde edilir.

2

( ) Youmadan nce yanma rnleri ierisinde 2 mol su buhar vardr. Yanma rnleri 30 C'ye

ulatndaki youan su buharnn mol says

c

N

= =

( ) ( )

( )

( )

u su

su

su

v,susu

toplam toplam

, 2 su buharnn mol says ve

11.09 yanma rnlerinin 30 C'deki toplam mol says olmak zere,

aadaki gibi bulunur.2

N

N

NPN N

N P

=

( )

susu 2

su

4.246 1.597 mol H O

11.09 100

1.597Youan su buhar oran: % youma %100 %79.8

2

NN

= =

= =

2 2 2

Bileimi bilinmeyen bir hidrokarbon yakt kuru hava ile yaklmaktadr. Kuru yanma

rnlerinin hacimsel analizinde %12 CO , %1.5 CO, %3 O ve %83.5 N elde edilmitir.

Teorik hava yzdesini belirl

13.5

( )2 2 2 2 2 2

eyiniz.

100 mol kuru yanma rn iin yanma denklemi :

C H O 3.76N 12CO 1.5CO 3O 83.5N H Oa b c d+ + + + + +

7/24/2019 BLM 13 YANMA

15/22

Sayfa 319Her bir elementin atom dengesinden :

C : 12 1.5 11.6

N: 3.76 83.5 22.2

a a

c c

= + =

= =

13.5 25.8

O : 2 24 1.5 6 12.9 H : 2 25.8

Bylece yaktn kimyasal (kapal) forml C H olur. Teorik

c d db d b

= + + + == =

( )13.5 25.8 2 2 2 2 2

hava kullanlarak bu

yakt iin yanma denklemi :

C H 19.95 O 3.76N 13.5CO 12.9H O 75.0N

Yukarda verilen gerek yanma denklemiyle karlatrlarak yzde fazla ha

+ + + +

( )

va :

22.2 19.95 % fazla hava %100 %11.3 olarak elde edilir.

22.2

= =

Daimi akl bir yanma odasnda karbon oksijenle reaksiyona girerek karbondioksitoluturmaktadr. Reaksiyonda aa kan enerjiyi hesaplaynz ve reaksiyonun trn aklaynz.

Girenlerin ve r

13.6

( ) ( )

( )( )

2 2

nlerin 25 C ve 1 atm'de olduunu varsaynz.

Reaksiyon denklemi: C O CO

1. Yasa ve Tablo B-6'dan

1 393520 0 0 393520

o o

R P i f i f

P Ri i

Q H H N h N h

+

= =

= =

kJ/kmol

negatif olduu iin bu reksiyon egzotermik bir reaksiyondur.Q

Metan daimi akl bir yanma odasna 77 F ve 1 atm'de, 800 R ve 1 atm'deki

%80 fazla hava ile girmektedir. rnler yanma odasn 1600 R ve 1 atm'de terk ettiine

gre s transferini hesaplayn

13.7

( ) ( )4 2 2 2 2 2 2

z.

Buhar faznda suyla ve %180 teorik hava durumunda yanma denklemi :

CH 3.6 O 3.76N CO 2H O 1.6O 13.54N

alverii olmadnda 1. Yasa aadaki gibi s transfe

g+ + + + +

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )

rini verir :

1 169300 15829 4030 2 104040 13494 4258 1.6 11832 3725

13.54 11410 3730 32210 3.6 5602 3725 13.54 5564 3730

229500 Btu/lbmol yakt

o o o o

i f i f i iP R

Q N h h h N h h h= + +

= + + + +

+

=

7/24/2019 BLM 13 YANMA

16/22

2

25 'deki etan daimi akl bir yanma odasnda, 127 C'deki %20 fazla havayla

yaklmakta ve karbonun sadece %95'i CO 'ye dntrlmektedir. rnler 1200 K'de yanma

odasn terk ettiine gre s

13.8

( )2 6 2 2 2 2 2

transferini hesaplaynz. Basn 1 atm'de sabit tutulmaktadr.

Stokiometrik yanma denklemi :

C H 3.5 O 3.76N 2CO 3H O 11.28Nrnlerde CO bulunmas durumunda %120 teo

+ + + +

( )2 6 2 2 2 2 2 2

rik hava ile yanma denklemi :

C H 4.2 O 3.76N 1.9CO 0.1CO 3H O 0.75O 11.28N

alverii olmadnda 1. Yasa olur. rnlerin entalpisi Denklem 'de

olduP RQ H H 13.9

+ + + + + +

=

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

u gibidir :

1.9 393520 53850 9360 0.1 110530 37100 8670 1.6 11832 3725

3 241820 44380 9900 0.75 38450 8680 11.28 36780 8670

1049000 kJ/kmol yakt

PH = + + + +

+ + + +

=

Sayfa 320

( )( ) ( ) ( )

( )

Reaktanlarn entalpisi:

84680 4.2 11710 8680 15.79 11640 8670 25060 kJ/kmol yakt

Bylece s transferi: 1049000 25060 1024000 kJ/kmol yakt

RH

Q

= + + =

= =

Sabit hacimli bir kapta 77 F ve 30 psia'da 0.2 lbm propan ve 0.8 lbm oksijen bulunmaktadr.

Propan tamamen yanmakta ve bir sre sonra son scakln 1600 R olduu gzlenmektedir.

( ) son durumda

13.9

propan oksijen

2

aki basnc ve ( ) s transferini hesaplaynz.

Propann ve oksijenin mol saylar :

0.2 44 0.004545 lbmol ve 0.8 32 0.025 lbmol

Her bir mol propan iin 0.025 0.004545=5.5 mol O gerekmekt

b

N N= = = =

( )3 8 2 2 2 2

edir. Bu durumda propann tam

yanma iin yanma denklemi :

C H 5.5O 3CO 4H O 0.5O

( ) Hacim sabit olup, son basnc bulmak iin ideal gaz denklemi kullanlabilir:

g

a

+ + +

( ) ( ) ( ) ( )

( )

1 1 2 22

1 2 2

6.5 537 7.5 1600 103.1 psi

30

( ) Denklem ( ) ve 1.986 Btu/lbmol- R kullanlarak her bir mol propan iin:

u u

u

o o o o

i f u i f iP

N R T N R TV P

P P P

b 13.11 R

Q N h h h R T N h h h R

= = = =

= = ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( )( )

( ) ( )( )

( ) ( )( )

3 169300 15830 4030 1.986 1600

4 104040 13490 4260 1.986 1600

0.5 11830 3720 1.986 1600

1 44680 1.986 537

u iR

T

= +

+ +

+

( ) ( )( )

( )( )

5.5 1.986 537

819900 Btu/lbmol yakt

Bylece : 819900 0.004545 3730 BtuQ

=

= =

7/24/2019 BLM 13 YANMA

17/22

Her ikisi de 25 C ve 1 atm'de olan propan ve %80 teorik hava daimi akl bir

yanma odasnda yaklmaktadr. Adyabatik alev scakln hesaplaynz ve

rnek 13.10 ve 13.11 ile karlatrnz.

13.10

( )3 8 2 2 2 2 2

rnek 13.11'deki stokiometrik yanma reaksiyonunu kullanarak ve rnlerde CO

bulunduunu varsayarak %80 teorik hava ile yanma denklemi :C H 4 O 3.76N CO 4H O 2CO 15.04N

Bu denklemi

+ + + + +

elde edebilmek iin elementlerin atom dengesine gerek vardr.

Adyabatik sre iin 1. Yasa formuna dnr. Burada propan iin

103850 kJ/kmol'dr. Scakln rnek 13.11'dekine yakn ancak birR P

R

H H

H

=

=

( ) ( )( )

( ) ( ) ( )( )

?

az daha

dk olduu varsaymyla 2200 K alnarak:

103850 393520 112940 9360 4 241820 92940 9900

2 110530 72690 8670 15.04 72040 8670 65000

2100 K iin:

PT =

= + + +

+ + + =

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )( )

?

103850 393520 106860 9360 4 241820 87740 9900

2 110530 69040 8670 15.04 68420 8670 153200

Lineer interpolasyon ile 2156 K olarak belirlenir. Bu deer, fazladan hPT

= + + +

+ + + =

= avann

kullanld rnek 13.10'daki scaklk gibi, rnek 13.11'de stokiometrik yanma ile elde

edilen deerden daha kktr. nk stokiometrik yanma maksimum adyabatik alev

scakln verir.

3zole edilmi 0.7 m rijit bir tank ierisinde 25 C'de 0.05 kg etan ve %100 teorik

hava bulunmaktadr. Yakt atelenerek tamanen yaklmaktadr. ( ) tank iindeki son

scakl ve ( ) son basnc

a

b

13.11

hesaplaynz.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

18/22

Sayfa 321

( )2 6 2 2 2 2 2

%100 teorik hava ile yanma denklemi :

C H 3.5 O 3.76N 2CO 3H O 13.6N

( ) 0 olup, Denklem ( ) kullanlarak 1. Yasa sabit hacimdeki sre iin

aadaki gibi yazlabilir.

a Q W 13.11

+ + + +

= =

( ) ( )

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( )

Reaktanlar 25 C'de (ok yksek olmadka ilk bazn nemli deildir) ve rnler

scaklndadr. Bylece:

1 84680 8.314 298 3.5 8.314 298

o o o o

R P i f u i f ui iP R

P

R

H H N h h h R T N h h h R T

T

H

= =

= +

( ) ( )( )

( ) ( )

( ) ( ) ( )

2

2 2

2 2 2

CO

H O N

CO H O N

13.6 8.314 298

2 393520 9360 8.314

3 241820 9900 8.314 13.6 8670 8.314

veya 1579000 2 3 13.6 151Bu denklem deneme yanlma yn

P P

P P

P

H h T

h T h T

h h h T

+

= +

+ + +

= + +

( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )( )

( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )( )

( )

?

?

?

temiyle zlerek aadaki gibi elde edilir:

2600 K: 1579000 2 137400 3 114300 13.6 86850 151 2600 1365000

2800 K: 1579000 2 149810 3 125200 13.6 94010 151 2800 1490000

3000 K: 1579000 2

P

P

P

P

T

T

T

T

= = + + =

= = + + =

= = ( ) ( )( ) ( )( ) ( ) ( )

yakt

162230 3 136260 13.6 101410 151 3000 1615000

2800 K ile 3000 K arasnda interpolasyon yaplarak: 2942 K bulunur.

( ) Yaktn mol says 0.05 30 0.001667kmol ve buradan rnlerin mol says

18.

P

P

T

b N

N

+ + =

=

= =

=( ) ( )( )( )( )

16 0.001667 0.03027 kmol olur. Bylece rnlerin basnc (son basn):0.03027 8.314 2942

1058 kPa0.7

P u PP

N R TP

V

=

= = =

EK PROBLEMLER13.12 Sralanan yaktlar stokiyometrik havayla reaksiyona girmektedir. (a) C2H4, (b)C3H6, (c) C4H10, (d) C5H12, (e) C8H18ve (f) CH3OH. Her bir yakt iin aada verilenreaksiyondaki x, y, zdeerlerini belirleyiniz.

( )2 2 2 2 2C H O 3.76N CO H O Na b w x y z + + + +

13.13 Metan (CH4) 100 kPada stokiyometrik havayla yaklarak rnler 20 Cyesoutulmaktadr. Tam yanma varsaymyla (a) hava-yakt orann, (b) rnler iindeCO2nin ktlesel orann, (c) rnlerin iy noktas scakln ve (d) youan su buharorann hesaplaynz.

13.14Problem 13.13 etan (C2H6) iin tekrar znz.

13.15Problem 13.13 propan (C3H8) iin tekrar znz.

13.16Problem 13.13 btan (C4H10) iin tekrar znz.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

19/22

13.17Problem 13.13 oktan (C4H18) iin tekrar znz.

13.18 Etan (C2H6) 95 kPada %180 teorik havayla tam yanma reaksiyonunagirmektedir. (a) hava-yakt orann, (b) rnler iinde CO2orann ve (c) rnlerin iynoktas scakln hesaplaynz.

13.19Problem 13.18i propan (C3H8) iin tekrar znz.

13.20Problem 13.18i btan (C4H10) iin tekrar znz.

Sayfa 32213.21Problem 13.18i oktan (C5H18) iin tekrar znz.

13.2220 C ve 100 kPa koullarnda stokiyometrik hava debisi 20 m3/dk olduunagre sralanan yaktlar iin gerekli ktlesel debiyi hesaplaynz. (a) metan (CH4), (b)etan (C2H4), (c) propan (C3H8), (d) btan (C4H10) ve (e) oktan (C5H18).

13.23 Propan (C3H8) 90 kPa ve 20 Cde %130 teorik havayla tam yanmareaksiyonuna girmektedir. Giri havasnn (a) %90, (b) %80, (c) %60 ve (d) %40 balnem deerleri iin hava-yakt orann ve iy noktas scakln hesaplaynz.

13.24Oktan (C8H18) hava yakt oran 25 olan bir motorda yaklmaktadr. Gerekli fazlahava yzdesini ve rnler iinde CO2nin hacimsel orann hesaplaynz.

13.25Btan (C4H10) %50 hava fazlal ile yaklmaktadr. Yakt ierisindeki karbonun%5i COya dntne gre hava-yakt orann ve rnlerin iy noktas scaklnhesaplaynz. Yanma ilemi 100 kPada gereklemektedir.

13.26Hacimsel olarak %60 etan ve %40 oktandan oluan yakt karm %200 teorikhavayla tam yanma reaksiyonuna girmektedir. Yanma rnlerinin basnc 98 kPaolduuna gre; (a) hava-yakt orann, (b) rnler iindeki N2nin hacimsel orann ve(c) rnlerin iy noktas scakln hesaplaynz.

13.27 1 lbm btan, 2 lbm metan ve 2 lbm oktan, 20 lbm havayla tam yanmareaksiyonuna girmektedir. Yanma ilemi 14.7 pside gerekletiine gre; (a) hava-yakt orann, (b) fazla hava yzdesini ve (c) rnlerin iy noktas scaklnhesaplaynz.

13.28 Her bir dakikada 1 kg metan, 2 kg btan ve 2 kg oktan, 20 Cdekistokiyometrik havayla tam yanma reaksiyonuna girmektedir. Yanma ilemi 100kPada gerekletiine gre gerekli hava debisini hesaplaynz.

13.29Btann (C4H10) kuru yanma rnlerinin hacimsel analizinde %7.6 CO2, %8.2O2, %82.8 N2ve %1.4 CO elde edildiine gre kullanlan fazla hava yzdesi nedir?

7/24/2019 BLM 13 YANMA

20/22

13.30Oktann (C8H18) kuru yanma rnlerinin hacimsel analizinde %9.1 CO2, %7.0O2, %83.0 N2ve %0.9 CO elde edildiine gre hava-yakt orann hesaplaynz.

13.31Kapal forml CxHyeklinde ifade edilen hidrokarbon karm 3 kmol yaktnkuru yanma rnlerinin hacimsel analizinde %10 CO2, %8 O2, %1.2 CO ve %80.8 N2elde edildiine gre xve ydeerlerini ve teorik hava orann hesaplaynz.

13.32Kmrden retilen bir gaz yakt hacimsel olarak %3 CH4, %14 H2, % 50.9 N2,%0.6 O2, %27 CO ve %4.5 CO2den olumaktadr. Bu yakt 100 kPada %150 teorikhavayla tam yanma reaksiyonuna girmektedir. Yanma rnleri 20 Cyeindirildiinde youan su buhar oran ne olur?

13.33 Tablo B-6da verilen oluum entalpisi deerlerini kullanarak ve rnleriindeki suyu sv fazda kabul ederek, daimi akl bir srete (a) metan, (b) asetilen,(c) propan (gaz) ve (d) sv pentan iin yanma entalpisini hesaplaynz (Tablo B-7deverilen deerlerle karlatrnz). Giri ve k scaklklar 25 C ve basn 100kPadr.

13.34 Propan (gaz) (C3H8) 77 F ve 1 atmde stokiyometrik havayla tam yanmareaksiyonuna girmektedir. Daimi akl yakcdan kan rnlerin (a) 77 F, (b) 1540F ve (c) 1540 Fde olmas durumunda s transferini hesaplaynz.

13.35 Sv propan (C3H8) 25 C ve 1 atmde stokiyometrik havayla tam yanmareaksiyonuna girmektedir. Daimi akl yakcdan rnler 1000 Kde ktna gre;

(a) %100, (b) %150 ve (c) %200 teorik hava oranlarnda s transferini hesaplaynz.13.36 25 Cdeki etan (gaz) (C2H6) 500 K ve 1 atmdeki %150 teorik havaylayaklmaktadr. Daimi akl yakcdan rnler 1000 Kde ktna gre; (a) tamyanma durumunda ve (b) yaktn karbonunun %95nin CO2ye ve %5nin COyadnmesi durumunda s transferini hesaplaynz.

Sayfa 32313.37 Her ikisi de 25 C ve 1 atmde olan btan gaz (C4H10) ve hava tam yanmareaksiyonuna girmektedir. Daimi akl yanma odas yaltlm olduuna gre

rnlerin scakln; (a) 1000 Kde ve (b) 1500 Kde sabit tutmak iin gerekli teorikhava orann hesaplaynz.

13.38 Her ikisi de 77 F ve 1 atmde olan etilen gaz (C2H4) ve hava tam yanmareaksiyonuna girmektedir. Daimi akl yakcdan her bir lbmol yakt bana 150000Btu s atldna gre rnlerin scakln; 1500 Rde sabit tutmak iin gerekli teorikhava orann hesaplaynz.

13.3925 Cdeki btan gaz (C4H10) ve 500 K ve 1 atmdeki %150 teorik havayla daimiakl bir yakcda yaklmaktadr. Yaktn karbonunun %90 CO2ye ve %10u COya

dntne ve rnlerin scakl 1000 K olduuna gre s transferini hesaplaynz.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

21/22

13.40Her ikisi de 25 C ve 100 kPada olan btan gaz (C4H10) ve %40 fazlalktakihava tam yanma reaksiyonuna girmektedir. rnler 1000 K scaklkta tutulduunagre; (a) %90, (a) %70 ve (a) %50 nemlilikteki yanma havas iin daimi aklyakcdan olan s transferini hesaplaynz.

13.41Rijit bir tank ierisinde 25 C ve 100 kPada 0,2 kg etan gaz (C2H6) ve 1.2 kg O2karm bulunmaktadr. Karm atelenerek tam yanma gereklemektedir. Tankiindeki son scaklk 1000 K olduuna gre; s transferini ve son basnc hesaplaynz.

13.42 Rijit bir tank iinde 1 lbmol metan gaz (CH4) ve 77 F ve 20 psiadastokiyometrik hava karm bulunmaktadr. Tam yanma durumunda tank iindekison scaklk 1540 F olduuna gre; s transferini ve son basnc hesaplaynz.

13.4350 ltlik bir silindir ierisinde oktan (gaz) (C8H18) ve 25 C ve 100 kPada %20

fazlalkta hava karm bulunmaktadr. Karm atelenerek scaklk 800 Keulancaya kadar basn sabit tutulmaktadr. Tam yanma kabulyle genleme ilemiesnasndaki s transferini hesaplaynz.

13.44Rijit bir tank ierisinde btan gaz (C4H10) ve 25 C ve 100 kPada stokiyometrikhava karm bulunmaktadr. Yaktn karbonunun %95nin CO2ye ve kalanndaCOya dnmesi durumunda tanktan olan s transferini ve rnlerin son scaklolan 25 Cde youan su buhar orann hesaplaynz.

13.45 Her ikisi de 25 C ve 1 atmde olan, btan gaz (C4H10) ve hava kararak

yaltlm daimi akl bir yanma odasnda tam yanma reaksiyonuna girmektedir. (a)%100 teorik hava, (b) %150 teorik hava ve (c) %100 hava fazlal iin adyabatik alevscakln hesaplaynz.

13.4625 Cdeki etan gaz (C2H6), 400 K ve 1 atmdeki hava ile yaltlm daimi aklbir yanma odasnda tam yanma reaksiyonuna girmektedir. %50 hava fazlal iink scakln hesaplaynz.

13.47Her ikisi de 400 K ve 1 atmde olan, hidrojen gaz ve hava yaltlm daimi aklbir yanma odasnda tam yanma reaksiyonuna girmektedir. %200 teorik hava iin

k scakln hesaplaynz.

13.48 25 Cdeki sv metil alkol (CH3OH) %150 teorik havayla reaksiyonunagirmektedir. Daimi akl yaltlm bir yakcda tam yanma varsaymyla (a) 25 C, (b)400 K ve (c) 600 K giri havas scaklklar iin k scakln hesaplaynz.

13.4977 Fdeki eten gaz (C2H4) ve 77 F ve %70 nemlilikteki hava yaltlm daimiakl bir yanma odasnda tam yanma reaksiyonuna girmektedir. 14.5 psia basndeeri iin k scakln hesaplaynz.

13.5025 Cdeki etan (C2H6), 400 K ve 1 atmdeki %90 teorik hava ile yaltlm daimiakl bir yakcda yaklmaktadr. k scakln hesaplaynz.

7/24/2019 BLM 13 YANMA

22/22

13.51Sv propan (C3H8) ve 25 C ve 1 kPadaki stokiyometrik hava karm rijit birtankta tam yanma reaksiyonuna girmektedir. Yanmadan hemen sonraki maksimumscakl ve basnc (infilak basncn) hesaplaynz.

Sayfa 324EK PROBLEMLERN CEVAPLARI

13.12(a) 2, 2, 11.28 (b) 3, 3, 16.92 (c) 4, 5, 24.44 (d) 5, 6, 30.08 (e) 8, 9, 47 (f) 1, 2, 5.6413.13(a) 17.23 (b) %15.14 (c) 59 C (d) %89.813.14(a) 16.09 (b) %17.24 (c) 55.9 C (d) %87.913.15(a) 15.67 (b) %18.07 (c) 54.6 C (d) %87.013.16(a) 15.45 (b) %18.52 (c) 53.9 C (d) %86.413.17(a) 17.78 (b) %14.3 (c) 60.1 C (d) %90.413.18(a) 28.96 (b) %6.35 (c) 43.8 C13.19(a) 28.21 (b) %6.69 (c) 42.5 C13.20(a) 27.82 (b) %6.87 (c) 41.8 C

13.21(a) 30.23 (b) %10.48 (c) 47.5 C13.22(a) 1.38 kg/dk (b) 1.478 kg/dk (c) 1.518 kg/dk (d) 1.539 kg/dk (e) 1.392 kg/dk13.23(a) 20.67, 50.5 C (b) 20.64, 50.2 C (c) 20.57, 49.5 C (d) 20.50, 48.9 C13.24%65.4, %7.7813.2523.18, 46.2 C13.26(a) 30.8 (b) %76.0 (c) 40.3 C13.27(a) 19.04 (b) %118.7 (c) 127 F13.2865.92 m3/dk13.29%5913.3021.46

13.313.73, 3.85, %152.613.32%76.813.33 (a) 890300 kJ/kmol (b) 1299600 kJ/kmol (c) 2220000 kJ/kmol (d) 3505000kJ/kmol13.34(a) 955100 Btu/lbmol (b) 572500 Btu/lbmol (c) 13090 Btu/lbmol13.35(a) 1436000 kJ/kmol (b) 1178000 kJ/kmol (c) 919400 kJ/kmol13.36(a) 968400 kJ/kmol (b) 929100 kJ/kmol13.37(a) %411 (b) %22013.38%104513.391298700 kJ/kmol

13.40(a) 1871000 kJ/kmol (b) 1801000 kJ/kmol (c) 173500 kJ/kmol13.4112780 kJ/kmol, 437 kPa13.42220600 Btu, 74.5 psia13.43216 kJ13.442600400 kJ/kmol yakt13.45(a) 2520 K (b) 1830 K (c) 1510 K13.461895 K13.471732 K13.48(a) 1520 K (b) 1585 K (c) 1690 K13.494740 R13.502410 K13.512965 K, 1035 kPa