KWALIFIKACJA CHM6 - WRZESIEŃ 2014

PYTANIE NR 5.
Zapotrzebowanie energetyczne dla elektrolitycznego otrzymania 1 tony Cl2 wynosi 9,72 GJ. Wartość opałowa gazu koksowniczego wynosi 17000 kJ/m3. Korzystając z danych zawartych w tabeli oblicz dobowe zapotrzebowanie linii produkcyjnych na gaz koksowniczy.
Ilustracja przedstawia tabelę z danymi dotyczącymi procesu elektrolitycznego otrzymywania chloru (Cl₂).
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Dobowe zużycie gazu wyznacza się z bilansu: energia potrzebna na produkcję Cl2 w dobie podzielona przez wartość opałową gazu (kJ/m3). Najpierw przelicz 9,72 GJ na kJ, oblicz m3/t, a potem pomnóż przez dobową produkcję odczytaną z tabeli i zamień na km3.

Pełne wyjaśnienie:

W zadaniu chodzi o przeliczenie zapotrzebowania energii procesu na zużycie paliwa gazowego. Kluczowa zależność jest prosta: jeśli znamy energię potrzebną do wytworzenia określonej ilości produktu oraz wartość opałową gazu, to objętość gazu wynika z ilorazu:

V = E / W, gdzie:
V – objętość gazu [m3],
E – energia wymagana [kJ],
W – wartość opałowa [kJ/m3].

Krok 1: ujednolicenie jednostek. Dane są w GJ oraz kJ/m3, więc energię trzeba przeliczyć do kJ. Następnie dzielimy przez 17000 kJ/m3, aby dostać zużycie gazu przypadające na 1 tonę Cl2 w m3/t.

Krok 2: przejście na dobę. Polecenie wymaga dobowego zapotrzebowania linii produkcyjnych, więc wynik m3/t trzeba pomnożyć przez dobową ilość wytwarzanego chloru (lub równoważny parametr) podany w tabeli/na ilustracji. Bez tej wartości nie da się policzyć liczby dobowej, ponieważ 9,72 GJ dotyczy tylko 1 tony produktu.

Krok 3: konwersja jednostki objętości. Po otrzymaniu dobowej objętości w m3 należy zamienić ją na km3 zgodnie z definicją jednostek objętości. Ten etap jest częstym źródłem błędów rzędu wielkości.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • Wartości typu 0,14 km3 lub 0,28 km3 często wynikają z pominięcia przeliczenia GJ→kJ albo z błędnej zamiany m3→km3.
  • Wartość 1,73 km3 jest typowa dla sytuacji, gdy poprawnie wyliczono zużycie na tonę, ale użyto niewłaściwej liczby ton na dobę (np. dla jednej linii zamiast dla wszystkich linii z tabeli albo odwrotnie).
  • Odpowiedź 3,43 km3 odpowiada scenariuszowi zgodnemu z kompletnym bilansem: poprawne przeliczenia jednostek oraz prawidłowe uwzględnienie dobowej wielkości produkcji/liczby linii z tabeli.

Wskazówka egzaminacyjna: na końcu zawsze wykonaj kontrolę jednostek i rzędu wielkości: czy po podzieleniu energii [kJ] przez [kJ/m3] otrzymujesz [m3], a dopiero potem przeliczasz na jednostkę docelową.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Stosujesz bilans: V = E / W, gdzie E to energia [kJ], a W to wartość opałowa [kJ/m3]. Najpierw ujednolić jednostki (np. GJ na kJ), potem podzielić przez wartość opałową i otrzymać objętość gazu w m3.
To ilość energii, jaką można uzyskać ze spalenia 1 m3 gazu w warunkach odniesienia przy założonej definicji wartości opałowej. W obliczeniach pozwala przeliczyć energię potrzebną w procesie na wymaganą objętość paliwa.
Bo dzielenie ma sens tylko przy zgodnych jednostkach. Skoro wartość opałowa jest w kJ/m3, energia też musi być w kJ. Pominięcie konwersji (GJ→kJ) powoduje błąd o rząd wielkości i daje wynik całkowicie nieadekwatny.
Najczęściej potrzebujesz dobowej produkcji Cl2 (w tonach na dobę) albo wydajności pojedynczej linii i liczby linii pracujących równolegle. Dopiero mnożąc zużycie gazu na 1 tonę przez produkcję dobową otrzymujesz wynik dobowy.
Najpierw policz wszystko w m3, a dopiero na końcu przelicz na km3. Zapisz zależność jednostek na kartce i sprawdź, czy wynik ma sens jako objętość. Błędy zwykle wynikają z mechanicznego dopisywania/odejmowania zer.
Tak. Dane mówią o energii na 1 tonę Cl2, więc naturalnym krokiem jest obliczenie m3 gazu przypadających na 1 tonę. Dopiero później przeskalowujesz to na dobę, korzystając z produkcji dobowej z tabeli.
Bo jednocześnie występują duże przedrostki (GJ) oraz jednostki objętości (m3, km3). Wystarczy pomylić konwersję GJ↔kJ lub m3↔km3, aby wynik zmienił się tysiąc- lub miliard-krotnie.
Zrób kontrolę jednostek i prostą ocenę: jeśli energia jest w kJ, a wartość opałowa w kJ/m3, to wynik musi być w m3. Następnie porównaj, czy objętość na tonę nie jest absurdalnie mała lub ogromna dla paliwa gazowego.
Najczęściej: (1) brak przeliczenia GJ→kJ, (2) pomylenie produkcji dobowej z produkcją jednej linii, (3) błędna zamiana jednostek objętości, (4) traktowanie danych "na tonę" jak danych "na dobę". Każda z tych pomyłek zmienia wynik o duży współczynnik.
Ćwicz schemat: ujednolicenie jednostek → wzór → skala czasu/produkcji → kontrola jednostek. Naucz się przedrostków SI oraz typowych jednostek w energetyce procesowej. Rozwiązuj zadania z bilansów mediów (gaz, para, energia) na podstawie tabel wydajności.
info

Statystycznie 38% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Według specjalistów z branży: "Dobowe zużycie gazu wyznacza się z bilansu: energia potrzebna na produkcję Cl2 w dobie podzielona przez wartość opałową gazu (kJ/m3)."

Materiały:

  • Podręcznik/rozdział o bilansach energii w procesach chemicznych (bilans cieplny, jednostki)
  • Materiały dydaktyczne o przeliczaniu jednostek SI i przedrostkach (k, M, G)
  • Skrypty z podstaw energetyki i paliw gazowych (wartość opałowa, spalanie)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego