Калорична стойност на газовата таблица. газообразно гориво

Веществата от органичен произход включват гориво, което при изгаряне отделя определено количество топлинна енергия. Производството на топлина трябва да се характеризира с висока ефективност и липса на странични ефектипо-специално вещества, вредни за човешкото здраве и околната среда.

За по-лесно зареждане в пещта дървеният материал се нарязва на отделни елементи с дължина до 30 см. За да се увеличи ефективността на тяхното използване, дървата за огрев трябва да са възможно най-сухи, а процесът на горене трябва да е сравнително бавен. В много отношения дървата за огрев от твърда дървесина като дъб и бреза, леска и ясен, глог са подходящи за отопление на помещения. Поради високото съдържание на смола, повишената скорост на горене и ниската калоричност иглолистни дърветаса значително по-ниски в това отношение.

Трябва да се разбере, че плътността на дървесината влияе върху стойността на калоричността.

Това естествен материал растителен произходдобиван от седиментни скали.

Този вид твърдо гориво съдържа въглерод и други химични елементи. Има разделение на материала на видове в зависимост от възрастта му. Кафявите въглища се считат за най-младите, следвани от каменните въглища, а антрацитът е най-старият от всички останали видове. Възрастта на горимото вещество се определя и от неговото съдържание на влага, което в Повече ▼присъства в млад материал.

При изгарянето на въглища околната среда се замърсява и върху решетката на котела се образува шлака, която до известна степен създава пречка за нормалното горене. Наличието на сяра в материала също е неблагоприятен фактор за атмосферата, тъй като този елемент се превръща във въздушното пространство в сярна киселина.

Потребителите обаче не трябва да се страхуват за здравето си. Производителите на този материал, като се грижат за частните клиенти, се стремят да намалят съдържанието на сяра в него. Калоричната стойност на въглищата може да се различава дори в рамките на един и същи вид. Разликата зависи от характеристиките на подвида и съдържанието на минерали в него, както и от географията на производство. Като твърдо гориво се срещат не само чисти въглища, но и нискообогатена въглищна шлака, пресована в брикети.

Пелетите (горивни пелети) са твърдо гориво, създадено индустриално от дървесни и растителни отпадъци: стърготини, кора, картон, слама.

Натрошената до прах суровина се изсушава и се излива в гранулатора, откъдето вече излиза под формата на гранули с определена форма. За добавяне на вискозитет към масата се използва растителен полимер, лигнин. Сложността на производствения процес и голямото търсене формират цената на пелетите. Материалът се използва в специално оборудвани бойлери.

Видовете гориво се определят в зависимост от материала, от който се обработват:

• кръгъл дървен материал от всякакъв вид;
• слама;
• торф;
• слънчогледова обвивка.

Сред предимствата, които имат горивните пелети, заслужава да се отбележат следните качества:

• екологичност;
• невъзможност за деформация и устойчивост на гъбички;
• лекота на съхранение дори на открито;
• равномерност и продължителност на горене;
• сравнително ниска цена;
• възможност за използване за различни отоплителни уреди;
• подходящ размер на пелетите за автоматично зареждане в специално оборудван котел.

Брикети

Брикетите се наричат ​​твърдо гориво, в много отношения подобно на пелетите. За производството им се използват идентични материали: дървени стърготини, стърготини, торф, люспи и слама. По време на производствения процес суровината се раздробява и се оформя в брикети чрез пресоване. Този материал също принадлежи към екологично чисто гориво. Удобно е дори за съхранение на открито. Гладко, равномерно и бавно изгаряне на това гориво може да се наблюдава както в камини и печки, така и в отоплителни котли.

Разновидностите на екологично чисти твърди горива, разгледани по-горе, са добра алтернатива на генерирането на топлина. В сравнение с изкопаемите източници на топлинна енергия, които влияят неблагоприятно на изгарянето на заобикаляща средаи като освен това невъзобновяеми, алтернативните горива имат ясни предимства и относително ниска цена, което е важно за определени категории потребители.

В същото време опасността от пожар от такива горива е много по-висока. Ето защо трябва да се вземат някои предпазни мерки по отношение на тяхното съхранение и използването на огнеустойчиви материали за стени.

Течни и газообразни горива

Що се отнася до течните и газообразните горими вещества, ситуацията е следната.

Газовото гориво се разделя на естествено и изкуствено и представлява смес от горими и негорими газове, съдържащи определено количество водна пара, а понякога и прах и катран. Количеството газово гориво се изразява в кубични метри при нормални условия (760 mm Hg и 0 ° C), а съставът се изразява като процент от обема. Под състава на горивото разбирайте състава на неговата суха газообразна част.

гориво природен газ

Най-разпространеното газово гориво е природният газ, който има висока калоричност. основа природен газе метан, чието съдържание е 76,7-98%. Други газообразни въглеводородни съединения са част от природния газ от 0,1 до 4,5%.

Втечнен газпродукт за рафиниране на нефт – състои се основно от смес от пропан и бутан.

Горимите газове включват: водород H 2, метан CH 4, други въглеводородни съединения C m H n, сероводород H 2 S и негорими газове, въглероден диоксид CO2, кислород O 2, азот N 2 и малко количество водна пара H 2 О. Индекси ми Ппри C и H характеризират съединения на различни въглеводороди, например за метан CH 4 t = 1 и н= 4, за етан С 2 Н b t = 2и н= b и т.н.

Състав на сухо газообразно гориво (в обемни проценти):

CO + H 2 + 2 C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%.

Негоримата част на сухото газообразно гориво - баласт - е азот N и въглероден диоксид CO 2 .

Съставът на мокрото газообразно гориво се изразява по следния начин:

CO + H 2 + Σ C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O \u003d 100%.

Топлината на горене, kJ / m (kcal / m 3), 1 m 3 чист сух газ при нормални условия се определя, както следва:

Q n s = 0,01,

където Qco, Q n 2 , Q с m n n Q n 2 с. - топлина на изгаряне на отделни газове, които съставляват сместа, kJ / m 3 (kcal / m 3); CO, H 2, Cm H n , H 2 S - компоненти, съставляващи газовата смес, обемни %.

Калоричната стойност на 1 m3 сух природен газ при нормални условия за повечето домашни находища е 33,29 - 35,87 MJ/m3 (7946 - 8560 kcal/m3). Характеристиките на газообразното гориво са дадени в таблица 1.

Пример.Определете нетната калоричност на природния газ (при нормални условия) от следния състав:

H2S = 1%; СН4 = 76.7%; C2H6 = 4.5%; C3H8 = 1.7%; C4H10 = 0.8%; C5H12 = 0,6%.

Замествайки във формула (26) характеристиките на газовете от Таблица 1, получаваме:

Q ns = 0,01 = 33981 kJ / m 3 или

Q ns = 0,01 (5585,1 + 8555 76,7 + 15 226 4,5 + 21 795 1,7 + 28 338 0,8 + 34 890 0,6) = 8109 kcal. / m

Маса 1. Характеристики на газообразното гориво

Процесът на газификация на твърдо гориво е показан в лабораторен експеримент (фиг. 1). След като напълним огнеупорната тръба с парчета въглен, я нагряваме силно и оставяме кислорода да премине през газомера. Оставете газовете, излизащи от тръбата, да преминат през шайба с варова вода и след това я запалете. Варовата вода става мътна, газът гори със синкав пламък. Това показва наличието на CO2 диоксид и въглероден оксид CO в реакционните продукти.

Образуването на тези вещества може да се обясни с факта, че когато кислородът влезе в контакт с горещи въглища, последните първо се окисляват до въглероден диоксид: C + O 2 \u003d CO 2

След това, преминавайки през горещи въглища, въглеродният диоксид се редуцира частично от него до въглероден оксид: CO 2 + C \u003d 2CO

Топлината на горене се определя от химичния състав на горимото вещество. Химическите елементи, съдържащи се в горимото вещество, са обозначени с приетите символи С , Х , О , н , С, а пепелта и водата са символи Аи Усъответно.

Енциклопедичен YouTube

• 1 / 5

  Топлината на горене може да бъде свързана с работната маса на горимия материал Q P (\displaystyle Q^(P)), тоест на горимо вещество във формата, в която то влиза в потребителя; към сухо вещество Q C (\displaystyle Q^(C)); към горимата маса на материята Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma)), тоест към горимо вещество, което не съдържа влага и пепел.

  Разграничаване по-високо ( Q B (\displaystyle Q_(B))) и по-ниско ( Q H (\displaystyle Q_(H))) топлина на горене.

  Под по-висока калоричностразбират количеството топлина, което се отделя при пълното изгаряне на веществото, включително топлината на кондензация на водната пара при охлаждане на продуктите от горенето.

  Нетна калорична стойностсъответства на количеството топлина, което се отделя при пълно изгаряне, без да се отчита топлината на кондензация на водната пара. Нарича се още топлината на кондензация на водните пари латентна топлина на изпаряване (кондензация).

  По-ниската и по-високата калоричност са свързани чрез съотношението: Q B = Q H + k (W + 9 H) (\displaystyle Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),

  където k е коефициент, равен на 25 kJ/kg (6 kcal/kg); W - количеството вода в горимото вещество,% (тегловно); H е количеството водород в горимото вещество, % (масови).

  Изчисляване на топлината на горене

  По този начин по-високата калоричност е количеството топлина, отделено при пълното изгаряне на единица маса или обем (за газ) на горимо вещество и охлаждане на продуктите от горенето до температурата на точката на оросяване. При изчисленията на топлотехниката общата калоричност се приема за 100%. Латентната топлина на изгаряне на газа е топлината, която се отделя при кондензацията на водните пари, съдържащи се в продуктите на горенето. Теоретично може да достигне 11%.

  На практика не е възможно продуктите от горенето да се охладят до пълна кондензация и затова се въвежда концепцията по-ниска топлинагорене (QHp), което се получава чрез изваждане от брутната калоричност на топлината на изпаряване на водната пара, както се съдържа в веществото, така и образувана по време на неговото изгаряне. 2514 kJ/kg (600 kcal/kg) се изразходват за изпаряване на 1 kg водна пара. Нетната калоричност се определя по формулите (kJ / kg или kcal / kg):

  QHP = QBP − 2514 ⋅ ((9 HP + WP) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-2514\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(за твърдо)

  QHP = QBP − 600 ⋅ ((9 HP + WP) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-600\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(за течно вещество), където:

  2514 - топлина на изпаряване при 0 °C и атмосферно налягане, kJ/kg;

  H P (\displaystyle H^(P))и W P (\displaystyle W^(P))- съдържанието на водород и водна пара в работното гориво, %;

  9 е коефициент, който показва, че при изгаряне на 1 kg водород в комбинация с кислород се образуват 9 kg вода.

  Топлината на горене е най-голяма важна характеристикагориво, тъй като определя количеството топлина, получено при изгаряне на 1 kg твърдо или течно гориво или 1 m³ газообразно гориво в kJ / kg (kcal / kg). 1 kcal = 4,1868 или 4,19 kJ.

  Нитната калоричност се определя експериментално за всяко вещество и е референтна стойност. Може да се определи и за твърди и течни материали, с известен елементен състав, чрез изчисление в съответствие с формулата на Д. И. Менделеев, kJ / kg или kcal / kg:

  QHP = 339 ⋅ CP + 1256 ⋅ HP − 109 ⋅ (OP − SLP) − 25,14 ⋅ (9 ⋅ HP + WP) (\displaystyle Q_(H)^(P)=339\cdot C^(P)+1256\ cdot H^(P)-109\cdot (O^(P)-S_(L)^(P))-25.14\cdot (9\cdot H^(P)+W^(P)))

  QHP = 81 ⋅ CP + 246 ⋅ HP − 26 ⋅ (OP + SLP) − 6 ⋅ WP (\displaystyle Q_(H)^(P)=81\cdot C^(P)+246\cdot H^(P) -26\cdot (O^(P)+S_(L)^(P))-6\cdot W^(P)), където:

  C P (\displaystyle C_(P)), H P (\displaystyle H_(P)), O P (\displaystyle O_(P)), S L P (\displaystyle S_(L)^(P)), W P (\displaystyle W_(P))- съдържанието на въглерод, водород, кислород, летлива сяра и влага в работната маса на горивото в % (масови).

  За сравнителни изчисления се използва така нареченото конвенционално гориво, което има специфична топлина на изгаряне, равна на 29308 kJ / kg (7000 kcal / kg).

  В Русия топлинни изчисления(например, изчисляване на топлинния товар за определяне на категорията на помещение за опасност от експлозия и пожар) обикновено се извършва според най-ниската калоричност, в САЩ, Великобритания, Франция - според най-високата. В Обединеното кралство и Съединените щати, преди въвеждането на метричната система, специфичните топлинни стойности бяха измерени в британски топлинни единици (BTU) на фунт (lb) (1Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

  Вещества и материали	Нетна калорична стойност Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg
  Бензин	41,87
  Керосин	43,54
  Хартия: книги, списания	13,4
  Дърво (пръти W = 14%)	13,8
  Естествен каучук	44,73
  Поливинилхлориден линолеум	14,31
  Каучук	33,52
  щапелни влакна	13,8
  Полиетилен	47,14
  стиропор	41,6
  Памук разхлабен	15,7
  Пластмасов	41,87

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

  Списък с таблици:

  При екзотермична реакция на окисление на гориво, неговата химическа енергия се превръща в топлинна енергия с отделяне на определено количество топлина. Възникващите Термална енергиянаречена топлина на изгаряне на горивото. Зависи от химичния му състав, влажността и е основната. Калоричната стойност на горивото, отнесена към 1 kg маса или 1 m 3 обем, формира масовата или обемната специфична калоричност.
  

  Специфичната топлина на изгаряне на горивото е количеството топлина, отделено 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 практическото измерване на количеството топлина, отделена при изгарянето на горивото, например в калориметър с термостат и горивна бомба. За гориво с познати химичен съставспецифичната топлина на горене може да се определи от формулата на Менделеев.

  Има по-високи и по-ниски специфични топлоти на горене.Брутната калоричност е равна на максималният бройтоплина, отделена по време на пълното изгаряне на горивото, като се вземе предвид топлината, изразходвана за изпаряване на влагата, съдържаща се в горивото. Нетна калорична стойност по-малка стойностпо-висока със стойността на топлината на кондензация, която се образува от влагата на горивото и водорода на органичната маса, която се превръща във вода при горене.

  За определяне на показателите за качество на горивото, както и в топлотехническите изчисления обикновено се използва най-ниската специфична топлина на горене, което е най-важната термична и експлоатационна характеристика на горивото и е дадена в таблиците по-долу.

  Специфична топлина на изгаряне на твърдо гориво (въглища, дърва за огрев, торф, кокс)

  Таблицата показва стойностите на специфичната топлина на изгаряне на сухо твърдо гориво в единица MJ/kg. Горивото в таблицата е подредено по имена по азбучен ред.

  От разглежданите твърди горива коксуващите се въглища имат най-висока калоричност - специфичната им топлина на изгаряне е 36,3 MJ/kg (или 36,3·10 6 J/kg в единици SI). Освен това високата калоричност е характерна за въглищата, антрацита, дървени въглищаи кафяви въглища.

  Горивата с ниска енергийна ефективност включват дърва, дърва за огрев, барут, фрезторф, маслени шисти. Например, специфичната топлина на изгаряне на дърва за огрев е 8,4 ... 12,5, а на барут - само 3,8 MJ / kg.

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

  гориво
  Антрацит	26,8…34,8
  Дървесни пелети (пилети)	18,5
  Дърва за огрев сухи	8,4…11
  Сухи брезови дърва за огрев	12,5
  газов кокс	26,9
  доменен кокс	30,4
  полукокс	27,3
  Прах	3,8
  Шисти	4,6…9
  Нефтени шисти	5,9…15
  Солиден ракетно гориво	4,2…10,5
  торф	16,3
  влакнест торф	21,8
  Фрезов 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
  Екибастузки въглища	16,7
  фрезторф	8,1
  шлака	27,5

  Специфична топлина на изгаряне на течно гориво (алкохол, бензин, керосин, масло)

  Дадена е таблицата на специфичната топлина на изгаряне на течно гориво и някои други органични течности. Трябва да се отбележи, че горива като бензин, дизелово гориво и масло се характеризират с голямо отделяне на топлина по време на горене.

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

  Специфична топлина на изгаряне на течно гориво (алкохол, бензин, керосин, масло)

  гориво	Специфична топлина на горене, MJ/kg
  ацетон	31,4
  Бензин А-72 (GOST 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 гориво (керосин + течен кислород)	9,2
  Авиационен керосин	42,9
  Осветителен керосин (GOST 4753-68)	43,7
  ксилен	43,2
  Масло с високо съдържание на сяра	39
  Мазут с ниско съдържание на сяра	40,5
  Мазут с ниско съдържание на сяра	41,7
  Сярно мазут	39,6
  Метилов алкохол (метанол)	21,1
  n-бутилов алкохол	36,8
  масло	43,5…46
  Нефтен метан	21,5
  толуен	40,9
  Бял спирт (GOST 313452)	44
  етиленов гликол	13,3
  етанол(етанол)	30,6

  Специфична топлина на изгаряне на газообразно гориво и горими газове

  Представена е таблица на специфичната топлина на изгаряне на газообразно гориво и някои други горими газове в размер MJ/kg. От разглежданите газове най-голямата масова специфична топлина на изгаряне се различава. При пълното изгаряне на един килограм от този газ ще се отделят 119,83 MJ топлина. Също така гориво като природен газ има висока калоричност - специфичната топлина на изгаряне на природния газ е 41 ... 49 MJ / kg (за чисти 50 MJ / kg).

  Специфична топлина на изгаряне на газообразно гориво и горими газове (водород, природен газ, метан)

  гориво	Специфична топлина на горене, 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 по маса)	85
  Водород, смес с метан и въглероден оксид (33-33-33% по маса)	60
  Водород, смес с въглероден оксид (50% H 2 50% CO 2 по маса)	65
  Доменен газ	3
  коксов газ	38,5
  LPG втечнен въглеводороден газ (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
  Propadien	46,3
  пропан	46,3
  Пропилен	45,8
  Пропилен, смес с водород и въглероден оксид (90%-9%-1% тегловни)	52
  етан	47,5
  етилен	47,2

  Специфична топлина на изгаряне на някои горими материали

  Дадена е таблица за специфичната топлина на изгаряне на някои горими материали (дърво, хартия, пластмаса, слама, гума и др.). Трябва да се отбележи материали с високо отделяне на топлина по време на горене. Тези материали включват: гума различни видове, експандиран полистирол (стиропор), полипропилен и полиетилен.

  Специфична топлина на изгаряне на някои горими материали

  гориво	Специфична топлина на горене, MJ/kg
  хартия	17,6
  Изкуствена кожа	21,5
  Дърво (пръчки със съдържание на влага 14%)	13,8
  Дърво в купчини	16,6
  Дъбово дърво	19,9
  Смърчово дърво	20,3
  дървесно зелено	6,3
  Борова дървесина	20,9
  капрон	31,1
  Карболитни продукти	26,9
  картон	16,5
  Стирол-бутадиен каучук SKS-30AR	43,9
  Естествен каучук	44,8
  Синтетичен каучук	40,2
  Гумен SCS	43,9
  Хлоропренов каучук	28
  Поливинилхлориден линолеум	14,3
  Двуслоен поливинилхлориден линолеум	17,9
  Линолеум поливинилхлорид на филцова основа	16,6
  Линолеум поливинилхлорид на топла основа	17,6
  Линолеум поливинилхлорид на платнена основа	20,3
  Линолеум каучук (релин)	27,2
  Парафин твърд	11,2
  Пенопласт PVC-1	19,5
  Пенопласт FS-7	24,4
  Пенопласт FF	31,4
  Експандиран полистирол PSB-S	41,6
  полиуретанова пяна	24,3
  плоча от дървесни влакна	20,9
  поливинилхлорид (PVC)	20,7
  Поликарбонат	31
  Полипропилен	45,7
  полистирол	39
  Полиетилен с висока плътност	47
  Полиетилен с ниско налягане	46,7
  Каучук	33,5
  Рубероид	29,5
  Канал за 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. GOST 147-2013 Твърдо минерално гориво. Определяне на по-високата калоричност и изчисляване на по-ниската калоричност.
  2. GOST 21261-91 Петролни продукти. Метод за определяне на брутната калоричност и изчисляване на нетната калоричност.
  3. GOST 22667-82 Горими природни газове. Изчислителен метод за определяне на калоричността, относителната плътност и числото на Уобе.
  4. GOST 31369-2008 Природен газ. Изчисляване на калоричност, плътност, относителна плътност и число на Wobbe въз основа на състава на компонентите.
  5. Zemsky G. T. Запалими свойства на неорганични и органични материали: справочник М.: VNIIPO, 2016 - 970 стр.

  5. ТЕРМИЧЕН БАЛАНС НА ГОРЕНЕТО

  Помислете за методи за изчисляване на топлинния баланс на процеса на горене на газообразни, течни и твърди горива. Изчислението се свежда до решаване на следните задачи.

  · Определяне на топлината на изгаряне (калорична стойност) на горивото.

  · Определяне на теоретичната температура на горене.

  5.1. ТОПЛИНА НА ГОРЕНЕ

  Химичните реакции са придружени от отделяне или поглъщане на топлина. При отделяне на топлина реакцията се нарича екзотермична, а когато се абсорбира, се нарича ендотермична. Всички реакции на горене са екзотермични, а продуктите на горенето са екзотермични съединения.

  Освобождава се (или се абсорбира) по време на курса химическа реакциятоплината се нарича топлина на реакцията. При екзотермични реакции е положителен, при ендотермични реакции е отрицателен. Реакцията на горене винаги е придружена от отделяне на топлина. Топлина на горене Q g(J / mol) е количеството топлина, което се отделя при пълното изгаряне на един мол вещество и превръщането на горимо вещество в продукти от пълно изгаряне. Молът е основната SI единица за количеството на веществото. Един мол е такова количество вещество, което съдържа толкова частици (атоми, молекули и т.н.), колкото има атоми в 12 g от изотопа въглерод-12. Масата на количество от вещество, равно на 1 мол (молекулна или моларна маса), числено съвпада с относителното молекулно тегло на дадено вещество.

  Например, относителното молекулно тегло на кислорода (O 2) е 32, въглероден двуокис(CO 2) е равно на 44, а съответните молекулни тегла ще бъдат равни на M =32 g/mol и M =44 g/mol. Така един мол кислород съдържа 32 грама от това вещество, а един мол CO 2 съдържа 44 грама въглероден диоксид.

  При техническите изчисления често се използва не топлината на горене Q g, и калоричността на горивото В(J / kg или J / m 3). Калоричната стойност на веществото е количеството топлина, което се отделя при пълното изгаряне на 1 kg или 1 m 3 вещество. За течни и твърди вещества изчислението се извършва на 1 kg, а за газообразни вещества на 1 m 3.

  Познаването на топлината на изгаряне и калоричността на горивото е необходимо за изчисляване на температурата на горене или експлозия, налягането на експлозия, скоростта на разпространение на пламъка и други характеристики. Калоричната стойност на горивото се определя експериментално или чрез изчисление. При експерименталното определяне на калоричността дадена маса твърдо или течно гориво се изгаря в калориметрична бомба, а в случай на газообразно гориво в газов калориметър. Тези устройства измерват общата топлина В 0 , освободен по време на изгарянето на проба гориво с тегло м. Калорична стойност Q gсе намира по формулата

  Връзка между топлината на горене и
  калоричност на горивото

  За да се установи връзка между топлината на горене и калоричността на дадено вещество, е необходимо да се запише уравнението за химическата реакция на горене.

  Продуктът от пълното изгаряне на въглерода е въглероден диоксид:

  C + O 2 → CO 2.

  Продуктът от пълното изгаряне на водорода е вода:

  2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

  Продуктът от пълното изгаряне на сярата е серен диоксид:

  S + O 2 → SO 2.

  В същото време азот, халогениди и други незапалими елементи се отделят в свободна форма.

  горим газ

  Като пример ще изчислим калоричността на метана CH 4, за която топлината на горене е равна на Q g=882.6 .

  Да дефинираме молекулно теглометан в съответствие със своя химична формула(CH 4):

  М=1∙12+4∙1=16 g/mol.

  Да дефинираме калорична стойност 1 кг метан:

  Нека намерим обема на 1 kg метан, като знаем неговата плътност ρ=0,717 kg/m 3 при нормални условия:

  .

  Определете калоричността на 1 m 3 метан:

  По подобен начин се определя и калоричността на всички горими газове. За много често срещани вещества калоричните стойности и калоричните стойности са измерени с висока точност и са дадени в съответната справочна литература. Ето таблица с калорични стойности на някои газообразни вещества(Таблица 5.1). Стойност Вв тази таблица е дадено в MJ / m 3 и в kcal / m 3, тъй като 1 kcal = 4,1868 kJ често се използва като единица за топлина.

  Таблица 5.1

  Калорична стойност на газообразните горива

  Вещество			ацетилен
  В

  горима течност или твърдо

  Като пример ще изчислим калоричността на етилов алкохол C 2 H 5 OH, за която топлината на горене Q g= 1373,3 kJ/mol.

  Определете молекулното тегло на етиловия алкохол в съответствие с неговата химична формула (C 2 H 5 OH):

  М = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 g/mol.

  Определете калоричността на 1 kg етилов алкохол:

  По подобен начин се определя калоричността на всякакви течни и твърди горими вещества. В табл. 5.2 и 5.3 показват калоричността В(MJ/kg и kcal/kg) за някои течни и твърди вещества.

  Таблица 5.2

  Калорична стойност на течните горива

  Вещество		Метилов алкохол	етанол			Течно гориво, масло
  В

  Таблица 5.3

  Калорична стойност на твърди горива

  Вещество		прясно дърво	дървесина суха	Кафяви въглища	Сух торф	Антрацит, кокс
  В

  Формулата на Менделеев

  Ако калоричността на горивото е неизвестна, тогава тя може да бъде изчислена с помощта на емпиричната формула, предложена от D.I. Менделеев. За да направите това, трябва да знаете елементния състав на горивото (еквивалентната формула на горивото), тоест процента на следните елементи в него:

  Кислород (О);

  Водород (Н);

  Въглерод (C);

  Сяра (S);

  Пепел (А);

  Вода (W).

  Продуктите от горенето на горивата винаги съдържат водна пара, образуван както поради наличието на влага в горивото, така и по време на изгарянето на водород. Отпадъчните продукти от горенето напускат промишленото предприятие при температура над температурата на точката на оросяване. Следователно топлината, която се отделя при кондензацията на водните пари, не може да се използва полезно и не трябва да се взема предвид при топлинните изчисления.

  За изчислението обикновено се използва нетната калоричност. Q nгориво, което отчита топлинните загуби с водна пара. За твърди и течни горива, стойността Q n(MJ / kg) се определя приблизително по формулата на Менделеев:

  Q n=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

  където процентното (масови %) съдържание на съответните елементи в горивния състав е посочено в скоби.

  Тази формула взема предвид топлината на реакциите на екзотермично горене на въглерод, водород и сяра (със знак плюс). Кислородът, който е част от горивото, частично замества кислорода във въздуха, така че съответният член във формула (5.1) се взема със знак минус. Когато влагата се изпари, топлината се изразходва, така че съответният член, съдържащ W, също се взема със знак минус.

  Сравнението на изчислените и експерименталните данни за калоричността на различни горива (дърва, торф, въглища, нефт) показа, че изчислението по формулата на Менделеев (5.1) дава грешка, която не надвишава 10%.

  Нетна калорична стойност Q n(MJ / m 3) сухи горими газове могат да бъдат изчислени с достатъчна точност като сума от произведенията на калоричността на отделните компоненти и тяхното процентно съдържание в 1 m 3 газообразно гориво.

  Q n= 0,108[Н 2 ] + 0,126[СО] + 0,358 [CH 4 ] + 0,5 [С 2 Н 2 ] + 0,234 [Н 2 S ]..., (5.2)

  където процентното (об.%) съдържание на съответните газове в сместа е посочено в скоби.

  Средната калоричност на природния газ е приблизително 53,6 MJ/m 3 . В изкуствено произведените горими газове съдържанието на CH 4 метан е незначително. Основните горими компоненти са водород H2 и въглероден окис CO. В коксовия газ, например, съдържанието на H 2 достига (55 ÷ 60)%, а нетната калоричност на този газ достига 17,6 MJ/m 3 . В генераторния газ съдържанието на CO ~ 30% и H 2 ~ 15%, докато нетната калоричност на генераторния газ Q n= (5,2÷6,5) MJ/m 3 . В доменния газ съдържанието на CO и H 2 е по-малко; величина Q n= (4,0÷4,2) MJ/m3.

  Помислете за примери за изчисляване на калоричността на веществата по формулата на Менделеев.

  Нека определим калоричността на въглищата, чийто елементен състав е даден в табл. 5.4.

  Таблица 5.4

  Елементарен съставвъглища

  Нека заменим дадените в табл. 5.4 данни във формулата на Менделеев (5.1) (азот N и пепел А не са включени в тази формула, тъй като те са инертни вещества и не участват в реакцията на горене):

  Q n=0,339∙37,2+1,025∙2,6+0,1085∙0,6–0,1085∙12–0,025∙40=13,04 MJ/kg.

  Нека определим количеството дърва за огрев, необходимо за загряване на 50 литра вода от 10 ° C до 100 ° C, ако 5% от топлината, отделена по време на горенето, се изразходва за отопление, и топлинният капацитет на водата С\u003d 1 kcal / (kg ∙ град) или 4,1868 kJ / (kg ∙ град). Елементният състав на дървата за огрев е даден в табл. 5.5:

  Таблица 5.5

  Елементарен състав на дърва за огрев

  	Нека намерим калоричността на дървата за огрев според формулата на Менделеев (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Определете количеството топлина, изразходвано за нагряване на вода при изгаряне на 1 кг дърва за огрев (като се вземе предвид факта, че 5% от топлината (a = 0,05), отделена по време на горенето, се изразходва за нагряването й): В 2=а Q n=0,05 17,12=0,86 MJ/kg. Определете количеството дърва за огрев, необходимо за загряване на 50 литра вода от 10°C до 100°C: килограма. Така за загряване на вода са необходими около 22 кг дърва за огрев.