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Problema conversione litri kg idrogeno

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[1] Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto Utentecarlo86 » 21 ott 2015, 13:35

ciao a tutti, spero di non aver sbagliato sezione e di non essere troppo fuori tema, nel caso, chiedo scusa in anticipo :oops:

spiego il più brevemente possibile il mio problema che mi si è posto all'interno della mia tesi di laurea (in ingegneria meccanica):

ho un forno, alimentato a idrogeno, che ha un consumo elettrico di 1311413kJ.
considerando il potere calorifico dell'idrogeno (120000kJ/kg), ho trovato la massa di combustibile necessaria al funzionamento del forno

m = \frac{1311413}{120000} = 10,93 kg

questo idrogeno verrà prodotto grazie a un elettrolizzatore che produce 10000l/h di idrogeno alla pressione di 5bar e qui sorge il mio problema:

come faccio a trasformare 10000l in kg?
le ho pensate tutte ma non ne esco.

se qualcuno volesse o potesse darmi una mano, gliene sarei infinitamente grato!
nel caso vi servissero altri dati fatemi sapere ma, purtroppo, non ho molto altro da darvi :(
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[2] Re: Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto UtenteIlGuru » 21 ott 2015, 13:45

Magari mi sbaglio, ma da:
P \times V=n \times R \times T

posso ricavare n che dovrebbe essere il numero di moli.

Il peso molare dell'idrogeno lo so, quindi so quanto pesano quei 10.000 litri a 5 bar a temperatura ambiente
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[3] Re: Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto UtenteGoofy » 21 ott 2015, 13:50

carlo86 ha scritto: 1311413kJ.

Ma neppure in farmacia hanno mai visto 1311413 kJ :D

>come faccio a trasformare 10000l in kg?
equazione di stato dei gas
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[4] Re: Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto Utentecarlo86 » 21 ott 2015, 14:05

intanto grazie!
avevo pensato anche io all'equazione di stato dei gas ma mi ero bloccato sulla temperatura.
sicuramente è una domanda stupida ma, considerando che i 10000l/h sono prodotti da un idrolizzatore, posso usare la temperatura ambiente?
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[5] Re: Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto UtenteIlGuru » 21 ott 2015, 14:08

Al limite è un parametro da misurare, qualcosa un idrolizzatore credo che scaldi ma stabilito a quanto lavora poi dovrebbe essere una costante.
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[6] Re: Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto Utentecarlo86 » 21 ott 2015, 14:13

non ho idea di come potrei misurare la temperatura visto che si tratta di un calcolo puramente teorico, in compenso però nella scheda tecnica dell'idrolizzatore ho che il "punto di rugiada" è a -20°C, dici che potrei usare quella come temperatura?
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[7] Re: Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto UtenteRussell » 21 ott 2015, 14:27

visto che sono ragionamenti teorici, e visto che si ragiona in gradi K, devo dire che una stima grossolana la puoi fare anche se non conosci benissimo la temperatura
questa pero' credo che dovrebbe assestarsi piu' intorno alla temperatura ambiente, i -20 mi sembrano un po' azzardati per questa stima, soprattutto se non è previsto che il gas sia continuamente raffreddato da un apposito apparato.
sbaglio?
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[8] Re: Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto Utentecarlo86 » 21 ott 2015, 14:39

no, non è raffreddato, una volta che esce dall'idrolizzatore, viene mandato in un serbatoio dove viene accumulato in fase gassosa sempre alla pressione di 5bar.

quindi, alla luce di ciò posso davvero approssimare con la temperatura ambiente? sarebbe molto comodo :D

grazie ancora
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[9] Re: Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto UtenteIlGuru » 21 ott 2015, 14:47

Non ho idea di cosa sia, sorry ;-)
Vediamo i due casi:
R=0,08205784\frac{l \times atm } {mol \times K}
T=25\ ^ \circ \text{C} = 298\  ^ \circ \text{K}
P=5\ \text{bar}
V=10000\ \text{l}
n=\frac{P \times V}{R \times T}=2044.72\ \text{mol}
massa atomica idrogeno:1,00794\ \frac{g}{mol}
massa molecolare idrogeno:2 \times 1,00794\ \frac{g}{mol}=2,01588\ \frac{g}{mol}
Da cui:
2,01588\ \frac{g}{mol} \times 2044.72\ \text{mol}=4021.91 \text{g}

R=0,08205784\frac{l \times atm} {mol \times K}
T=-20\ ^ \circ \text{C} = 253\  ^ \circ \text{K}
P=5\ \text{bar}
V=10000\ \text{l}
n=\frac{P \times V}{R \times T}=2408.40\ \text{mol}
massa atomica idrogeno:1,00794\ \frac{g}{mol}
massa molecolare idrogeno:2 \times 1,00794\ \frac{g}{mol}=2,01588\ \frac{g}{mol}
Da cui:
2,01588\ \frac{g}{mol} \times 2408.40\ \text{mol}=4855.05 \text{g}

ballano 800 g
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[10] Re: Problema conversione litri kg idrogeno

Messaggioda Foto UtenteRussell » 21 ott 2015, 14:52

ripensandoci ... faccio notare che mandare l'idrogeno a 5bar a partire dalla pressione ambiente lo scaldicchia leggermente :mrgreen: ... quindi sono un po' confuso... credo di non saperti aiutare dato che non conosco esattamente il procedimento usato per la produzione dell'idrogeno.
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