Специфична топлина на изгаряне на въглища маса. Какво да изберете: газ или дизелово гориво

Известно е, че източник на енергия в промишлеността, транспорта, селското стопанство и бита е горивото. Това са въглища, нефт, торф, дърва за огрев, природен газ и др. При изгаряне на гориво се отделя енергия. Нека се опитаме да разберем как се освобождава енергия в този случай.

Нека си припомним структурата на водната молекула (фиг. 16, а). Състои се от един кислороден атом и два водородни атома. Ако една водна молекула е разделена на атоми, тогава е необходимо да се преодолеят силите на привличане между атомите, тоест трябва да се извърши работа и следователно трябва да се изразходва енергия. Обратно, ако атомите се комбинират, за да образуват молекула, се освобождава енергия.

Използването на гориво се основава именно на феномена на освобождаване на енергия при свързване на атоми. Например въглеродните атоми, съдържащи се в горивото, се свързват с два кислородни атома по време на горене (фиг. 16, b). В този случай се образува молекула въглероден оксид - въглероден диоксид - и се освобождава енергия.

Ориз. 16. Структура на молекулите:
вода; b - комбинацията от въглероден атом и два кислородни атома в молекула въглероден диоксид

Когато изчислява двигателите, инженерът трябва да знае точно колко топлина може да отдели изгореното гориво. За да направите това, е необходимо експериментално да се определи колко топлина ще се отдели по време на пълното изгаряне на една и съща маса гориво от различни видове.

    Физическото количество, което показва колко топлина се отделя при пълното изгаряне на гориво с тегло 1 kg, се нарича специфична топлина на изгаряне на горивото.

Специфичната топлина на изгаряне се обозначава с буквата q. Единицата за специфична топлина на изгаряне е 1 J/kg.

Специфичната топлина на изгаряне се определя експериментално с помощта на доста сложни инструменти.

Резултатите от експерименталните данни са показани в таблица 2.

таблица 2

От тази таблица може да се види, че специфичната топлина на изгаряне, например, на бензин е 4,6 10 7 J / kg.

Това означава, че при пълното изгаряне на бензин с тегло 1 kg се отделя 4,6 10 7 J енергия.

Общото количество топлина Q, отделено при изгарянето на m kg гориво, се изчислява по формулата

Въпроси

  1. Каква е специфичната топлина на изгаряне на горивото?
  2. В какви единици се измерва специфичната топлина на изгаряне на горивото?
  3. Какво означава изразът „специфична топлина на изгаряне на гориво, равна на 1,4 10 7 J / kg“? Как се изчислява количеството топлина, отделена при изгаряне на гориво?

Упражнение 9

  1. Какво количество топлина се отделя при пълното изгаряне на дървени въглища с тегло 15 kg; алкохол с тегло 200 гр.?
  2. Колко топлина ще се отдели по време на пълното изгаряне на масло, чиято маса е 2,5 тона; керосин, чийто обем е 2 литра, а плътността е 800 kg / m 3?
  3. При пълното изгаряне на сухото дърво се отделят 50 000 kJ енергия. Каква маса дърва е изгоряла?

Упражнение

Използвайки таблица 2, изградете стълбовидна диаграма за специфичната топлина на изгаряне на дърва за огрев, алкохол, масло, водород, като изберете мащаба, както следва: ширината на правоъгълника е 1 клетка, височината от 2 mm съответства на 10 J.

Таблиците представят масовата специфична топлина на изгаряне на гориво (течно, твърдо и газообразно) и някои други горими материали. Разгледани са следните горива: въглища, дърва за огрев, кокс, торф, керосин, масло, алкохол, бензин, природен газ и др.

Списък с маси:

По време на екзотермичната реакция на окисляване на горивото неговата химическа енергия се превръща в топлинна енергия с отделяне на определено количество топлина. Получената топлинна енергия обикновено се нарича топлина на изгаряне на горивото. Тя зависи от нейния химичен състав, влажност и е основната. Топлината на изгаряне на горивото на 1 kg маса или 1 m 3 обем образува масовата или обемна специфична топлина на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне на горивото е количеството топлина, отделена при пълното изгаряне на единица маса или обем твърдо, течно или газообразно гориво. В Международната система от единици тази стойност се измерва в J/kg или J/m 3.

Специфичната топлина на изгаряне на горивото може да се определи експериментално или да се изчисли аналитично.Експерименталните методи за определяне на калоричността се основават на практическо измерване на количеството топлина, отделена при изгаряне на гориво, например в калориметър с термостат и горивна бомба. За гориво с известен химичен състав специфичната топлина на изгаряне може да се определи с помощта на периодичната формула.

Има по-висока и по-ниска специфична топлина на изгаряне.По-високата калоричност е равна на максималното количество топлина, отделена при пълното изгаряне на горивото, като се вземе предвид топлината, изразходвана за изпаряване на влагата, съдържаща се в горивото. Най-ниската топлина на изгаряне е по-малка от най-високата стойност с количеството топлина на кондензация, която се образува от влагата на горивото и водорода на органичната маса, която се превръща във вода по време на горенето.

За определяне на показателите за качество на горивото, както и при термични изчисления обикновено използват по-ниска специфична топлина на изгаряне, което е най-важната топлинна и производителна характеристика на горивото и е показано в таблиците по-долу.

Специфична топлина на изгаряне на твърди горива (въглища, дърва за огрев, торф, кокс)

В таблицата са представени стойностите на специфичната топлина на изгаряне на сухо твърдо гориво в измерение MJ/kg. Горивото в таблицата е подредено поименно по азбучен ред.

От разглежданите твърди горива най-висока калоричност имат коксуващите въглища - тяхната специфична топлина на изгаряне е 36,3 MJ/kg (или в единици SI 36,3·10 6 J/kg). В допълнение, високата калоричност е характерна за въглища, антрацит, дървени въглища и кафяви въглища.

Горивата с ниска енергийна ефективност включват дърва, дърва за огрев, барут, торф за смилане и нефтени шисти. Така например специфичната топлина на изгаряне на дървата за огрев е 8,4...12,5, а на барута е само 3,8 MJ/kg.

Специфична топлина на изгаряне на твърди горива (въглища, дърва за огрев, торф, кокс)
гориво
Антрацит 26,8…34,8
Дървесни пелети (пелети) 18,5
Сухи дърва за огрев 8,4…11
Сухи брезови дърва за огрев 12,5
Газов кокс 26,9
Взривен кокс 30,4
Полукокс 27,3
Прах 3,8
шисти 4,6…9
Маслени шисти 5,9…15
Твърдо ракетно гориво 4,2…10,5
Торф 16,3
Влакнест торф 21,8
Смлян торф 8,1…10,5
Торфена троха 10,8
Кафяви въглища 13…25
Кафяви въглища (брикети) 20,2
Кафяви въглища (прах) 25
Донецки въглища 19,7…24
дървени въглища 31,5…34,4
Въглища 27
Коксуващи се въглища 36,3
Кузнецки въглища 22,8…25,1
Челябински въглища 12,8
Екибастузски въглища 16,7
Фресторф 8,1
Шлак 27,5

Специфична топлина на изгаряне на течни горива (алкохол, бензин, керосин, масло)

Дадена е таблица за специфичната топлина на изгаряне на течно гориво и някои други органични течности. Трябва да се отбележи, че горивата като бензин, дизелово гориво и масло имат високо отделяне на топлина по време на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне на алкохол и ацетон е значително по-ниска от традиционните моторни горива. Освен това течното ракетно гориво има относително ниска калоричност и при пълно изгаряне на 1 kg от тези въглеводороди ще се отдели количество топлина, равно съответно на 9,2 и 13,3 MJ.

Специфична топлина на изгаряне на течни горива (алкохол, бензин, керосин, масло)
гориво Специфична топлина на изгаряне, MJ/kg
ацетон 31,4
Бензин А-72 (ГОСТ 2084-67) 44,2
Авиационен бензин B-70 (GOST 1012-72) 44,1
Бензин AI-93 (GOST 2084-67) 43,6
Бензол 40,6
Зимно дизелово гориво (GOST 305-73) 43,6
Лятно дизелово гориво (GOST 305-73) 43,4
Течно ракетно гориво (керосин + течен кислород) 9,2
Авиационен керосин 42,9
Керосин за осветление (ГОСТ 4753-68) 43,7
Ксилол 43,2
Мазут с високо съдържание на сяра 39
Мазут с ниско съдържание на сяра 40,5
Мазут с ниско съдържание на сяра 41,7
Сярнисто мазут 39,6
Метилов алкохол (метанол) 21,1
n-Бутилов алкохол 36,8
Масло 43,5…46
Метаново масло 21,5
Толуен 40,9
Уайт спирт (GOST 313452) 44
Етиленов гликол 13,3
Етилов алкохол (етанол) 30,6

Специфична топлина на изгаряне на газообразни горива и горими газове

Представена е таблица на специфичната топлина на изгаряне на газообразно гориво и някои други горими газове в размерност MJ/kg. От разглежданите газове той има най-високата специфична топлина на изгаряне. Пълното изгаряне на един килограм от този газ ще освободи 119,83 MJ топлина. Също така гориво като природния газ има висока калоричност - специфичната топлина на изгаряне на природния газ е 41...49 MJ/kg (за чистия газ е 50 MJ/kg).

Специфична топлина на изгаряне на газообразно гориво и горими газове (водород, природен газ, метан)
гориво Специфична топлина на изгаряне, MJ/kg
1-Бутен 45,3
Амоняк 18,6
ацетилен 48,3
Водород 119,83
Водород, смес с метан (50% H 2 и 50% CH 4 тегловни) 85
Водород, смес с метан и въглероден оксид (33-33-33% от теглото) 60
Водород, смес с въглероден окис (50% H 2 50% CO 2 тегловни) 65
Доменен газ 3
Коксов газ 38,5
Втечнен въглеводороден газ LPG (пропан-бутан) 43,8
Изобутан 45,6
Метан 50
n-бутан 45,7
n-хексан 45,1
n-пентан 45,4
Свързан газ 40,6…43
Природен газ 41…49
Пропадиен 46,3
Пропан 46,3
Пропилен 45,8
Пропилен, смес с водород и въглероден окис (90%-9%-1% тегловни) 52
Етан 47,5
Етилен 47,2

Специфична топлина на изгаряне на някои горими материали

Предоставена е таблица за специфичната топлина на изгаряне на някои горими материали (дърво, хартия, пластмаса, слама, гума и др.). Трябва да се отбележат материали с високо отделяне на топлина при горене. Такива материали включват: каучук от различни видове, експандиран полистирол (пяна), полипропилен и полиетилен.

Специфична топлина на изгаряне на някои горими материали
гориво Специфична топлина на изгаряне, MJ/kg
Хартия 17,6
изкуствена кожа 21,5
Дърво (пръчки с 14% съдържание на влага) 13,8
Дърва на купчини 16,6
Дъбово дърво 19,9
Смърчово дърво 20,3
Дървесно зелено 6,3
Борово дърво 20,9
Капрон 31,1
Карболитни продукти 26,9
Картон 16,5
Стирен бутадиен каучук SKS-30AR 43,9
Естествен каучук 44,8
Синтетичен каучук 40,2
Гума SKS 43,9
Хлоропренов каучук 28
Линолеум от поливинилхлорид 14,3
Двуслоен линолеум от поливинилхлорид 17,9
Линолеум от поливинилхлорид на филцова основа 16,6
Линолеум от поливинилхлорид на топла основа 17,6
Линолеум от поливинилхлорид на тъкан 20,3
Гумен линолеум (Relin) 27,2
Парафин парафин 11,2
Пенополистирол PVC-1 19,5
Пенопласт FS-7 24,4
Пенопласт FF 31,4
Експандиран полистирол PSB-S 41,6
Полиуретанова пяна 24,3
Фазер 20,9
Поливинилхлорид (PVC) 20,7
Поликарбонат 31
Полипропилен 45,7
Полистирен 39
Полиетилен високо налягане 47
Полиетилен ниско налягане 46,7
Каучук 33,5
рубероид 29,5
Канал сажди 28,3
Сено 16,7
Слама 17
Органично стъкло (плексиглас) 27,7
Текстолит 20,9
Тол 16
TNT 15
Памук 17,5
Целулоза 16,4
Вълна и вълнени влакна 23,1

източници:

  1. ГОСТ 147-2013 Твърдо минерално гориво. Определяне на по-висока калоричност и изчисляване на по-ниска калоричност.
  2. ГОСТ 21261-91 Нефтопродукти. Метод за определяне на високата калоричност и изчисляване на долната калоричност.
  3. ГОСТ 22667-82 Природни запалими газове. Изчислителен метод за определяне на калоричността, относителната плътност и числото на Вобе.
  4. ГОСТ 31369-2008 Природен газ. Изчисляване на калоричност, плътност, относителна плътност и число на Wobbe въз основа на компонентния състав.
  5. Zemsky G. T. Запалими свойства на неорганични и органични материали: справочник М.: VNIIPO, 2016 - 970 p.

В допълнение към основните компоненти въглищата съдържат различни незапалими добавки, образуващи пепел, „скала“. Пепелзамърсява околната среда и се синтерова в шлака върху решетката, което затруднява изгарянето на въглища. В допълнение, наличието на скала намалява специфичната топлина на изгаряне на въглищата. В зависимост от вида и условията на добив, количеството на минералите варира значително; пепелното съдържание на каменните въглища е около 15% (10–20%).
Друг вреден компонент на въглищата е сяра. При изгарянето на сярата се образуват оксиди, които в атмосферата се превръщат в сярна киселина. Съдържанието на сяра във въглищата, които доставяме на клиентите чрез мрежа от наши представители е около 0,5%, това е много ниска стойност, което означава, че екологията на вашия дом ще бъде запазена.
Основният показател за всяко гориво е специфична топлина на изгаряне. За въглищата тази цифра е:

Тези цифри се отнасят за въглищен концентрат. Действителните цифри може да се различават значително. И така, за обикновените черни въглища, които могат да бъдат закупени от складове за въглища, посочената стойност е 5000-5500 kcal / kg. В нашите изчисления използваме 5300 kcal/kg.
Плътността на въглищата е от 1 до 1,7 (каменните въглища - 1,3–1,4) g/cm 3 в зависимост от вида и съдържанието на минерални вещества. В технологията се използва и „насипна плътност“, която е около 800-1000 kg/m3.

Видове и сортове въглища

Въглищата се класифицират според много параметри (география на добив, химичен състав), но от „домашна“ гледна точка, когато купувате въглища за използване в пещи, е достатъчно да разберете етикетирането и възможността за използване в ThermoRobot.

Според степента на въглища се разграничават три вида въглища: кафяво, камъкИ антрацит.Използва се следната система за обозначаване на въглищата: Разнообразие = (марка) + (размер).

В допълнение към основните класове, дадени в таблицата, се разграничават и междинни класове въглища: DG (газ с дълъг пламък), GZh (маслен газ), KZh (маслен кокс), PA (полуантрацит), кафяви въглища също разделени на групи.
Коксовите класове въглища (G, кокс, Zh, K, OS) практически не се използват в топлоенергетиката, тъй като те са оскъдна суровина за коксохимическата промишленост.
Според класа на размера (размер на парчета, фракции) сортираните въглища се разделят на:

В допълнение към сортираните въглища има комбинирани фракции и отсевки за продажба (PK, KO, OM, MS, SSh, MSSh, OMSSh). Размерът на въглищата се определя въз основа на по-малката стойност на най-фината фракция и по-голямата стойност на най-едрата фракция, посочени в името на марката въглища.
Например фракцията OM (M - 13–25, O - 25-50) е 13–50 mm.

В допълнение към горепосочените видове въглища, в продажба можете да намерите въглищни брикети, които са пресовани от ниско обогатена въглищна каша.

Как горят въглищата

Въглищата се състоят от два запалими компонента: летливи веществаИ твърд (коксов) остатък.

По време на първия етап на горене се отделят летливи вещества; Когато има излишък от кислород, те изгарят бързо, произвеждайки дълъг пламък, но малко топлина.

След това коксовият остатък изгаря; интензивността на изгарянето му и температурата на запалване зависят от степента на въглища, т.е. от вида на въглищата (кафяви, твърди, антрацитни).
Колкото по-висока е степента на карбонизация (най-високата е за антрацита), толкова по-висока е температурата на запалване и топлината на изгаряне, но толкова по-ниска е интензивността на горене.

Въглища марки D, G

Поради високото съдържание на летливи вещества, такива въглища пламват бързо и бързо изгарят. Въглищата от тези класове са достъпни и подходящи за почти всички видове котли, но за пълно изгаряне тези въглища трябва да се доставят на малки порции, така че освободените летливи вещества да имат време да се комбинират напълно с кислорода във въздуха. Пълното изгаряне на въглищата се характеризира с жълт пламък и прозрачни димни газове; непълното изгаряне на летливи вещества води до лилав пламък и черен дим.
За ефективно изгаряне на такива въглища процесът трябва да се наблюдава постоянно, този режим на работа се прилага в автоматичната котелна стая Termorobot.

Въглища клас А

Пали се по-трудно, но гори дълго време и отделя много повече топлина. Въглищата могат да се зареждат на големи партиди, тъй като те изгарят предимно коксов остатък и няма масово отделяне на летливи вещества. Режимът на издухване е много важен, тъй като при липса на въздух горенето става бавно, може да спре или, напротив, прекомерно повишаване на температурата, което води до загуба на топлина и изгаряне на котела.

Изчисления на разходите за 1 kW*час:

  • Дизелово гориво.Специфичната топлина на изгаряне на дизеловото гориво е 43 mJ/kg; или, като се вземе предвид плътност от 35 mJ/литър; Като вземем предвид ефективността на котел на дизелово гориво (89%), намираме, че при изгаряне на 1 литър се генерира 31 mJ енергия или в по-конвенционални единици 8,6 kWh.
    • Цената на 1 литър дизелово гориво е 20 рубли.
    • Цената на 1 kWh енергия от изгаряне на дизелово гориво е 2,33 рубли.
  • Пропан-бутан смес SPBT(Втечнен нефтен газ LPG). Специфичната топлина на изгаряне на пропан-бутан е 45,2 mJ/kg или, като се вземе предвид плътността от 27 mJ/литър, като се вземе предвид ефективността на газов котел от 95%, получаваме, че при изгаряне на 1 литър, 25,65 mJ енергия се генерира, или в по-условни единици - 7,125 kW* h.
    • Цената на 1 литър LPG е 11,8 рубли.
    • Цената на 1 kWh енергия е 1,66 рубли.

Разликата в цената на 1 kW топлинна енергия, получена от изгаряне на дизел и пропан-бутан е 29%. Приведените цифри показват, че от изброените топлоизточници втечненият газ е по-икономичен. За да получите по-точно изчисление, трябва да поставите текущите цени на енергията.

Характеристики на използването на втечнен газ и дизелово гориво

ДИЗЕЛОВО ГОРИВО.Има няколко разновидности, които се различават по съдържание на сяра. Но за котела това не е много важно. Но разделянето на зимно и лятно дизелово гориво е важно. Стандартът установява три основни класа дизелово гориво. Най-често срещаният е летен (L), обхватът на приложение е от O°C и нагоре. Зимното дизелово гориво (3) се използва при минусови температури на въздуха (до -30°C). При по-ниски температури трябва да се използва арктично (A) дизелово гориво. Отличителна черта на дизеловото гориво е неговата точка на помътняване. Всъщност това е температурата, при която парафините, съдържащи се в дизеловото гориво, започват да кристализират. Наистина става мътен и с по-нататъшно понижаване на температурата става като желе или втвърдена мазна супа. Най-малките кристали от парафин запушват порите на горивните филтри и предпазните мрежи, утаяват се в каналите на тръбопроводите и парализират работата. За лятното гориво точката на помътняване е -5°C, а за зимното гориво е -25°C. Важен показател, който трябва да бъде посочен в паспорта за дизелово гориво, е максималната температура на филтруване. Мътното дизелово гориво може да се използва до температурата на филтруване, след което филтърът се запушва и подаването на гориво спира. Зимното дизелово гориво не се различава от лятното дизелово гориво нито по цвят, нито по мирис. Така се оказва, че само Господ (и бензинджията) знаят какво всъщност е наводнено. Някои майстори смесват лятно дизелово гориво с BGS (газ-бензин) и други неща, постигайки понижаване на температурата на филтруване, което рискува или повреда на помпата, или просто експлозия поради факта, че точката на възпламеняване на това адско нещо намалява. Също така вместо дизел може да се достави леко мазут, което не се различава на външен вид, но съдържа повече примеси и такива, които изобщо не присъстват в дизела. Което е изпълнено със замърсяване на горивното оборудване и скъпо почистване. От горното можем да заключим, че ако купувате дизел на ниска цена, от частни лица или непроверени организации, може да се окажете в нужда от ремонт или отоплителната система може да бъде размразена. Цената на дизеловото гориво, доставено до дома ви, варира с рубла от цените на бензиностанциите, както надолу, така и нагоре в зависимост от отдалечеността на вашата вила и количеството транспортирано гориво, всичко по-евтино трябва да ви предупреждава, освен ако не сте крайни спортен ентусиаст. , и не се страхуват да прекарат нощта в хладилна къща при 30 градуса студ.


ВТЕЧЕН ГАЗ.Подобно на дизеловото гориво, SPBT има няколко вида, които се различават по състава на сместа от пропан и бутан. Зимна смес, лятна и арктическа. Зимната смес се състои от 65% пропан, 30% бутан и 5% газови примеси. Лятната смес се състои от 45% пропан, 50% бутан, 5% газови примеси. Арктическа смес - 95% пропан и 5% примеси. Може да се достави смес от 95% бутан и 5% примеси, тази смес се нарича домакинска. Много малко количество сярно вещество, одорант, се добавя към всяка смес, за да се създаде "миризма на газ". От гледна точка на изгарянето и ефекта върху оборудването съставът на сместа практически няма ефект. Бутанът, макар и много по-евтин, е малко по-добър за отопление от пропана - има повече калории, но има много голям недостатък, който го прави труден за използване в руски условия - бутанът спира да се изпарява и остава течен при нула градуса. Ако имате внесен резервоар с ниско гърло или вертикално (дълбочината на изпарителната повърхност е по-малка от 1,5 метра) или се намира в пластмасов саркофаг, който влошава топлообмена, тогава при продължителни студове резервоарът може да спре да изпарява бутан, не само поради замръзване, но и от -поради недостатъчен топлообмен (при изпаряване газът се охлажда). При температури под 3 градуса по Целзий, вносни контейнери, направени за условията на Германия, Чехия, Италия, Полша, с интензивно изпарение, спират да произвеждат газ, след като целият пропан се изпари и остава само бутан.

Сега нека сравним потребителските свойства на пропан-бутан и дизелово гориво

Използването на LPG е с 29% по-евтино от дизеловото гориво. Качеството на LPG не влияе върху неговите потребителски свойства при използване на резервоари AvtonomGaz, освен това, колкото по-високо е съдържанието на бутан в сместа, толкова по-добре работи газовото оборудване. Нискокачественото дизелово гориво може да доведе до сериозни щети на отоплителното оборудване. Използването на втечнен газ ще премахне миризмата на дизелово гориво в дома ви. Втечненият газ съдържа по-малко токсични серни съединения и в резултат на това няма замърсяване на въздуха във вашата градина. Можете да управлявате не само котел, но и газова печка, както и газова камина и газов електрогенератор от втечнен газ.

Какво е гориво?

Това е един компонент или смес от вещества, които са способни на химични трансформации, свързани с отделянето на топлина. Различните видове гориво се различават по количественото съдържание на окислител, който се използва за освобождаване на топлинна енергия.

В широк смисъл горивото е енергиен носител, тоест потенциален вид потенциална енергия.

Класификация

Понастоящем видовете горива се разделят според агрегатното им състояние на течни, твърди и газообразни.

Естествените твърди материали включват камък, дърва за огрев и антрацит. Брикети, кокс, термоантрацит са видове изкуствено твърдо гориво.

Течностите включват вещества, съдържащи вещества от органичен произход. Основните им компоненти са: кислород, въглерод, азот, водород, сяра. Изкуствено течно гориво ще бъде разнообразие от смоли и мазут.

Това е смес от различни газове: етилен, метан, пропан, бутан. В допълнение към тях, газообразното гориво съдържа въглероден диоксид и въглероден оксид, сероводород, азот, водна пара и кислород.

Индикатори за гориво

Основният индикатор за изгаряне. Формулата за определяне на калоричността се разглежда в термохимията. отделят „стандартно гориво“, което предполага калоричността на 1 килограм антрацит.

Битовото отоплително масло е предназначено за изгаряне в отоплителни уреди с ниска мощност, които се намират в жилищни помещения, топлинни генератори, използвани в селското стопанство за сушене на фураж, консервиране.

Специфичната топлина на изгаряне на гориво е стойност, която показва количеството топлина, което се генерира при пълното изгаряне на гориво с обем 1 m 3 или маса от един килограм.

За измерване на тази стойност се използват J/kg, J/m3, калории/m3. За определяне на топлината на изгаряне се използва калориметричният метод.

С увеличаване на специфичната топлина на изгаряне на горивото специфичният разход на гориво намалява, а ефективността остава непроменена.

Топлината на изгаряне на веществата е количеството енергия, отделено по време на окисляването на твърдо, течно или газообразно вещество.

Определя се от химичния състав, както и от агрегатното състояние на горимото вещество.

Характеристики на продуктите от горенето

По-високите и по-ниските калорични стойности са свързани със състоянието на агрегиране на водата в веществата, получени след изгаряне на гориво.

По-високата калоричност е количеството топлина, отделена при пълното изгаряне на дадено вещество. Тази стойност включва и топлината на кондензация на водна пара.

Най-ниската работна топлина на изгаряне е стойността, която съответства на отделянето на топлина по време на горене, без да се отчита топлината на кондензация на водни пари.

Скритата топлина на кондензация е количеството енергия на кондензация на водна пара.

Математическа връзка

По-високите и по-ниските калорични стойности са свързани със следната зависимост:

QB = QH + k(W + 9H)

където W е тегловното количество (в %) вода в запалимо вещество;

H е количеството водород (% от масата) в горимото вещество;

k - коефициент, равен на 6 kcal/kg

Методи за извършване на изчисления

По-високите и по-ниските калорични стойности се определят по два основни метода: изчислителен и експериментален.

Калориметрите се използват за извършване на експериментални изчисления. Първо в него се изгаря проба гориво. Топлината, която ще се отдели, се абсорбира напълно от водата. Имайки представа за масата на водата, можете да определите чрез промяната в нейната температура стойността на нейната топлина на изгаряне.

Тази техника се счита за проста и ефективна; тя изисква само познаване на данните от техническия анализ.

При изчислителния метод по-високата и по-ниската калоричност се изчисляват по формулата на Менделеев.

Q p H = 339C p +1030H p -109(O p -S p) - 25 W p (kJ/kg)

Отчита съдържанието на въглерод, кислород, водород, водни пари, сяра в работния състав (в проценти). Количеството топлина по време на горенето се определя, като се вземе предвид еквивалентното гориво.

Топлината на изгаряне на газа позволява да се направят предварителни изчисления и да се определи ефективността от използването на даден вид гориво.

Характеристики на произход

За да разберете колко топлина се отделя при изгарянето на определено гориво, е необходимо да имате представа за неговия произход.

В природата съществуват различни варианти на твърди горива, които се различават по състав и свойства.

Образуването му протича на няколко етапа. Първо се образува торф, след това се образуват кафяви и черни въглища, след това се образува антрацит. Основните източници на образуване на твърдо гориво са листа, дървесина и борови иглички. Когато части от растенията умират и са изложени на въздух, те се унищожават от гъбичките и образуват торф. Натрупването му се превръща в кафява маса, след което се получава кафяв газ.

При високо налягане и температура брауновият газ се превръща във въглища, след което горивото се натрупва под формата на антрацит.

В допълнение към органичните вещества, горивото съдържа допълнителен баласт. За органична се счита тази част, която се образува от органични вещества: водород, въглерод, азот, кислород. В допълнение към тези химични елементи, той съдържа баласт: влага, пепел.

Технологията на изгаряне включва разделяне на работната, сухата и горимата маса на изгореното гориво. Работната маса е горивото в оригиналната му форма, доставено на потребителя. Сухата маса е състав, в който няма вода.

Съединение

Най-ценните компоненти са въглеродът и водородът.

Тези елементи се съдържат във всеки вид гориво. В торфа и дървесината процентът на въглерод достига 58 процента, в каменните и кафявите въглища - 80%, а в антрацита достига 95 процента от теглото. В зависимост от този показател се променя количеството топлина, отделена при изгарянето на горивото. Водородът е вторият най-важен елемент от всяко гориво. Когато се свързва с кислорода, образува влага, което значително намалява топлинната стойност на всяко гориво.

Процентът му варира от 3,8 в нефтените шисти до 11 в мазута. Кислородът, съдържащ се в горивото, действа като баласт.

Той не е топлогенериращ химичен елемент, поради което влияе отрицателно върху стойността на топлината му на изгаряне. Изгарянето на азот, съдържащ се в свободна или свързана форма в продуктите на горенето, се счита за вредни примеси, поради което количеството му е ясно ограничено.

Сярата се включва в горивото под формата на сулфати, сулфиди, а също и като газове от серен диоксид. Когато се хидратират, серните оксиди образуват сярна киселина, която разрушава котелното оборудване и влияе отрицателно върху растителността и живите организми.

Ето защо сярата е химичен елемент, чието присъствие в природното гориво е изключително нежелателно. Ако серните съединения попаднат в работната зона, те причиняват значително отравяне на оперативния персонал.

Съществуват три вида пепел в зависимост от произхода й:

  • първичен;
  • втори;
  • третичен

Първичният вид се образува от минерали, открити в растенията. Вторичната пепел се образува в резултат на навлизането на растителни остатъци в пясъка и почвата по време на образуването.

Третичната пепел се появява в състава на горивото по време на добив, съхранение и транспортиране. При значително отлагане на пепел настъпва намаляване на топлопредаването върху нагревателната повърхност на котелния агрегат, намалявайки количеството топлопредаване към водата от газовете. Огромно количество пепел влияе негативно на работата на котела.

Накрая

Летливите вещества оказват значително влияние върху процеса на изгаряне на всеки вид гориво. Колкото по-голяма е тяхната мощност, толкова по-голям ще бъде обемът на фронта на пламъка. Например, въглища и торф се запалват лесно, процесът е придружен от незначителни топлинни загуби. Коксът, който остава след отстраняване на летливи примеси, съдържа само минерални и въглеродни съединения. В зависимост от характеристиките на горивото количеството топлина се променя значително.

В зависимост от химичния състав има три етапа на образуване на твърдо гориво: торф, лигнит и въглища.

Естественото дърво се използва в малки котелни инсталации. Те използват предимно дървесни стърготини, стърготини, плочи, кора, а самите дърва за огрев се използват в малки количества. В зависимост от вида на дървесината количеството генерирана топлина варира значително.

Тъй като топлината на изгаряне намалява, дървата за огрев придобиват определени предимства: бърза запалимост, минимално съдържание на пепел и липса на следи от сяра.

Надеждната информация за състава на естествено или синтетично гориво, неговата калоричност е отличен начин за извършване на термохимични изчисления.

Понастоящем има реална възможност да се идентифицират онези основни варианти за твърди, газообразни, течни горива, които ще бъдат най-ефективни и евтини за използване в определена ситуация.



Случайни статии

нагоре