Топлината на изгаряне се определя от химичния състав на горимото вещество. Химическите елементи, съдържащи се в запалимо вещество, са обозначени с приети символи СЪС , н , ОТНОСНО , н , С, а пепелта и водата са символи АИ Усъответно.
Енциклопедичен YouTube
-
1 / 5
Топлината на изгаряне може да се свърже с работната маса на горивното вещество Q P (\displaystyle Q^(P)), тоест към запалимото вещество във формата, в която то достига до потребителя; към сухото тегло на веществото Q C (\displaystyle Q^(C)); до запалима маса от вещество Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma )), тоест към запалимо вещество, което не съдържа влага и пепел.
Има по-високи ( Q B (\displaystyle Q_(B))) и по-ниско ( Q H (\displaystyle Q_(H))) топлина на изгаряне.
Под по-висока калоричностразбират количеството топлина, което се отделя по време на пълно изгаряне на вещество, включително топлината на кондензация на водна пара при охлаждане на продуктите от горенето.
Долна калоричностсъответства на количеството топлина, което се отделя при пълно изгаряне, без да се отчита топлината на кондензация на водни пари. Топлината на кондензация на водната пара се нарича още латентна топлина на изпарение (кондензация).
По-ниските и по-високите калорични стойности са свързани по отношение: 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 е количеството вода в запалимото вещество, % (по маса); H е количеството водород в горимо вещество, % (по маса).
Изчисляване на калоричност
По този начин по-високата калоричност е количеството топлина, отделена 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 топлотехническите изчисления по-високата калоричност се приема за 100%. Скритата топлина на изгаряне на газ е топлината, която се отделя по време на кондензацията на водните пари, съдържащи се в продуктите на горенето. Теоретично може да достигне 11%.
На практика не е възможно да се охладят продуктите от горенето до пълна кондензация и затова е въведена концепцията за по-ниска калорична стойност (QHp), която се получава чрез изваждане от по-високата калорична стойност на топлината на изпаряване на водната пара, съдържаща се в веществото и образуваните при горенето му. Изпаряването на 1 kg водна пара изисква 2514 kJ/kg (600 kcal/kg). Долната калоричност се определя по формулите (kJ/kg или kcal/kg):
Q H P = Q B P − 2514 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-2514\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(за твърдо вещество)
Q H P = Q B P − 600 ⋅ ((9 H P + W P) / 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))- съдържание на водород и водни пари в работното гориво, %;
9 е коефициент, показващ, че при изгарянето на 1 kg водород в комбинация с кислород се получават 9 kg вода.
Топлината на изгаряне е най-много важна характеристикагориво, тъй като определя количеството топлина, получено при изгаряне на 1 kg твърдо или течно гориво или 1 m³ газообразно горивов kJ/kg (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 или 4,19 kJ.
Долната 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 по формулата на Д. И. Менделеев, kJ/kg или kcal/kg:
Q H P = 339 ⋅ C P + 1256 ⋅ H P − 109 ⋅ (O P − S L P) − 25,14 ⋅ (9 ⋅ H P + W P) (\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)))
Q H P = 81 ⋅ C P + 246 ⋅ H P − 26 ⋅ (O P + S L P) − 6 ⋅ W P (\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))- съдържание на въглерод, водород, кислород, летлива сяра и влага в работната маса на горивото в% (тегловни).
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 термични изчисления(например изчисляването на топлинния товар за определяне на категорията на помещението за опасност от експлозия и пожар) обикновено се извършва според по-ниската калоричност, в САЩ, Великобритания, Франция - според най-високата. В Обединеното кралство и САЩ, преди въвеждането на метричната система, специфичната топлина на изгаряне се измерваше в британски топлинни единици (BTU) на фунт (lb) (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg).
Вещества и материали Долна калоричност Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg Бензин 41,87 Керосин 43,54 Хартия: книги, списания 13,4 Дърво (блокове W = 14%) 13,8 Естествен каучук 44,73 Линолеум от поливинилхлорид 14,31 Каучук 33,52 Щапелни влакна 13,8 Полиетилен 47,14 Експандиран полистирол 41,6 Памукът се разхлаби 15,7 Пластмаса 41,87 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 Термална енергияобикновено се нарича топлината на изгаряне на горивото. Тя зависи от него 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 максимален бройтоплината, отделена по време на пълното изгаряне на горивото, като се вземе предвид топлината, изразходвана за изпаряване на влагата, съдържаща се в горивото. Долна калоричност по-малко от стойносттапо-висока 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)
Таблицата показва стойностите специфична топлинасухо изгаряне твърдо горивов измерението 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 топлина на изгаряне е характерна за въглища, антрацит, дървени въглищаи 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 Твърди 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 Freztorf 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. При това относително ниска стойностТечното ракетно гориво има 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 Бензен 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 - специфична топлина на изгаряне природен газравно на 41...49 MJ/kg (за чисто 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. Тези материали включват: гума различни видове, пенополистирол (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 тъканна основа 20,3 Гумен линолеум (Relin) 27,2 Парафин парафин 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 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:
- ГОСТ 147-2013 Твърдо минерално гориво. Определяне на по-висока калоричност и изчисляване на по-ниска калоричност.
- ГОСТ 21261-91 Нефтопродукти. Метод за определяне на високата калоричност и изчисляване на долната калоричност.
- ГОСТ 22667-82 Природни запалими газове. Изчислителен метод за определяне на калоричността, относителната плътност и числото на Вобе.
- ГОСТ 31369-2008 Природен газ. Изчисляване на калоричност, плътност, относителна плътност и число на Wobbe въз основа на компонентния състав.
- Zemsky G. T. Запалими свойства на неорганични и органични материали: справочник М.: VNIIPO, 2016 - 970 p.
Количеството топлина, отделено при пълно изгаряне на единица количество гориво, се нарича калоричност (Q) или, както понякога се казва, калоричност, или калоричност, която е една от основните характеристики на горивото.
Калоричността на газовете обикновено се означава като 1 m 3,взети при нормални условия.
В техническите изчисления нормалните условия означават състоянието на газа при температура 0°C и налягане 760 mmHg Изкуство.Обемът на газа при тези условия е означен nm 3(нормален кубичен метър).
За измервания на промишлени газове съгласно GOST 2923-45 температурата 20°C и налягането 760 се приемат за нормални условия mmHg Изкуство.Обемът газ, определен за тези условия, за разлика от nm 3ще се обадим м 3 (кубични метра).
Калорична стойностгазове (Q))изразено в kcal/nm eили в kcal/m3.
За втечнените газове калоричността се означава като 1 килограма.
Има по-високи (Qc) и по-ниски (Qn) калорични стойности. Брутната калоричност отчита топлината на кондензация на водната пара, генерирана по време на изгарянето на горивото. По-ниската калоричност не отчита топлината, съдържаща се във водната пара на продуктите от горенето, тъй като водната пара не кондензира, а се отвежда с продуктите от горенето.
Понятията Q in и Q n се отнасят само до онези газове, при чието изгаряне се отделят водни пари (тези понятия не се отнасят за въглеродния оксид, който не произвежда водни пари при изгаряне).
Когато водната пара кондензира, се отделя топлина, равна на 539 kcal/kg.Освен това, когато кондензатът се охлади до 0°C (или 20°C), се отделя топлина в количество съответно 100 или 80. kcal/kg.
Общо повече от 600 топлина се отделят поради кондензацията на водни пари. ккал/кг,което е разликата между по-високата и по-ниската калоричност на газа. За повечето газове, използвани в градското газоснабдяване, тази разлика е 8-10%.
Калоричните стойности на някои газове са дадени в табл. 3.
За градско газоснабдяване понастоящем се използват газове, които като правило имат калоричност най-малко 3500 kcal/nm 3 .Това се обяснява с факта, че в градските райони газът се доставя по тръби на значителни разстояния. Когато калоричността е ниска, трябва да се достави голямо количество. Това неизбежно води до увеличаване на диаметрите на газопроводите и като следствие до увеличаване на инвестициите в метал и средствата за изграждане на газови мрежи, а впоследствие и до увеличаване на експлоатационните разходи. Съществен недостатък на нискокалоричните газове е, че в повечето случаи съдържат значителна сумавъглероден окис, което увеличава опасността при използване на газ, както и при обслужване на мрежи и инсталации.
Калоричност на газа по-малка от 3500 kcal/nm 3най-често се използва в промишлеността, където не е необходимо да се транспортира на дълги разстояния и е по-лесно да се организира изгарянето. За градско газоснабдяване е желателно да има постоянна калоричност на газа. Колебанията, както вече установихме, се допускат не повече от 10%. По-голяма промянакалоричността на газа изисква нова настройка, а понякога и промяна голямо количествоунифицирани горелки на домакински уреди, което е свързано със значителни трудности.
Всеки ден, включвайки горелката на кухненската печка, малко хора се замислят колко отдавна е започнало производството на газ. У нас развитието му започва през ХХ век. Преди това той просто е бил открит по време на добива на петролни продукти. Калоричността на природния газ е толкова висока, че днес тази суровина е просто незаменима и нейните висококачествени аналози все още не са разработени.
Таблицата с калоричност ще ви помогне да изберете гориво за отопление на вашия дом
Характеристики на изкопаемите горива
Природният газ е важно изкопаемо гориво, което заема водеща позиция в горивните и енергийните баланси на много страни. За да доставя гориво на града и всички видове технически предприятияконсумират различни запалими газове, тъй като природният газ се счита за опасен.
Еколозите смятат, че газът е най-чистото гориво, когато се изгаря, отделя много по-малко токсични веществаотколкото дърва за огрев, въглища, масло. Това гориво се използва ежедневно от хората и съдържа добавка като одорант, добавя се в оборудвани инсталации в съотношение 16 милиграма на 1 000 кубични метра газ.
Важен компонент на веществото е метанът (приблизително 88-96%), останалото са други химикали:
- бутан;
- водороден сулфид;
- пропан;
- азот;
- кислород.
В това видео ще разгледаме ролята на въглищата:
Количеството метан в природното гориво зависи пряко от неговото находище.
Описаният вид гориво се състои от въглеводородни и невъглеводородни компоненти. Естествените изкопаеми горива са предимно метан, който включва бутан и пропан. Освен въглеводородните компоненти, описаното изкопаемо гориво съдържа азот, сяра, хелий и аргон. Течни пари също се срещат, но само в газови и нефтени находища.
Видове депозити
Има няколко вида находища на газ. Те са разделени на следните видове:
- газ;
- масло.
Техен отличителна чертае съдържанието на въглеводороди. Газовите находища съдържат приблизително 85-90% от настоящото вещество, нефтените находища съдържат не повече от 50%. Останалите проценти са заети от вещества като бутан, пропан и масло.
Огромен недостатък на производството на масло е неговото промиване от различни видоведобавки Сярата се използва като примес в техническите предприятия.
Консумация на природен газ
Бутанът се използва като гориво в автомобилните бензиностанции, а органично вещество, наречено пропан, се използва за зареждане на запалки. Ацетиленът е силно запалимо вещество и се използва при заваряване и рязане на метали.
Изкопаемите горива се използват в ежедневието:
- колони;
- газова печка;
Този вид гориво се счита за най-евтиният и безвреден, единственият недостатък са емисиите въглероден двуокиспри изгаряне в атмосферата. Учените по цялата планета търсят заместител на топлинната енергия.
Калорична стойност
Калоричността на природния газ е количеството топлина, генерирано при достатъчно изгаряне на единица гориво. Количеството топлина, отделена при горенето, се отнася за един кубичен метър, взет при естествени условия.
Топлинният капацитет на природния газ се измерва в следните показатели:
- kcal/nm3;
- kcal/m3.
Има висока и ниска калоричност:
- Високо. Отчита топлината на водните пари, генерирани по време на изгарянето на горивото.
- ниско. Не взема предвид топлината, съдържаща се във водната пара, тъй като такива пари не кондензират, а напускат с продукти от горенето. Поради натрупването на водна пара, тя образува количество топлина, равно на 540 kcal/kg. Освен това, когато кондензатът се охлади, топлината излиза от 80 до сто kcal / kg. Като цяло, поради натрупването на водни пари се образуват повече от 600 kcal/kg, това е отличителната черта между високата и ниската топлинна мощност.
За по-голямата част от газовете, консумирани в градската система за разпределение на гориво, разликата е еквивалентна на 10%. За да се снабдят градовете с газ, неговата калоричност трябва да бъде над 3500 kcal/nm 3 . Това се обяснява с факта, че доставката се извършва чрез тръбопровод на големи разстояния. Ако калоричността е ниска, тогава предлагането му се увеличава.
Ако калоричността на природния газ е по-малка от 3500 kcal/nm 3, той се използва по-често в промишлеността. Не е необходимо да се транспортира на дълги разстояния, а изгарянето става много по-лесно. Сериозните промени в калоричността на газа изискват честа настройка и понякога подмяна на голям брой стандартизирани горелки на битови сензори, което води до затруднения.
Тази ситуация води до увеличаване на диаметрите на газопроводите, както и до увеличаване на разходите за метал, мрежова инсталация и експлоатация. Голям недостатък на нискокалоричните изкопаеми горива е огромното съдържание на въглероден окис, което повишава нивото на заплаха по време на работа с гориво и поддръжка на тръбопроводи, както и оборудване.
Топлината, отделена по време на горенето, която не надвишава 3500 kcal/nm 3, най-често се използва в промишлено производство, където не е необходимо пренасянето му на голямо разстояние и лесно предизвикване на запалване.
Какво е гориво?
Това е един компонент или смес от вещества, които са способни на химични трансформации, свързани с отделянето на топлина. Различни видовегоривата се различават по количественото си съдържание на окислител, който се използва за освобождаване на топлинна енергия.
IN в широк смисълГоривото е енергиен носител, тоест потенциален вид потенциална енергия.
Класификация
Понастоящем видовете горива се разделят според агрегатното им състояние на течни, твърди и газообразни.
Към твърдото естествен видвключват камък и дърва за огрев, 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 окис, сероводород, азот, водна пара, кислород.
Индикатори за гориво
Основният индикатор за изгаряне. Формулата за определяне на калоричността се разглежда в термохимията. подчертаване " стандартно гориво“, което предполага топлината на изгаряне 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 селско стопанствоза 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 и коеф. полезно действиеостава 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
Висше и по-ниска топлинагоренето е свързано 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 има различни вариантитвърди горива, които се различават по състав и свойства.
Образуването му протича на няколко етапа. Първо се образува торф, след това се получават кафяви и каменни въглища, след което 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 кръвно наляганеи 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 частта, от която се образува органична материя: 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 по време на 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.
Не генерира топлина химически елемент, следователно влияе отрицателно върху стойността на топлината му на изгаряне. Изгаряне на азот, съдържащ се в свободни или подвързана формав продуктите на горенето се счита за вредни примеси, така че 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 котелно оборудване, влияе негативно 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. Голямо количествопепелта има отрицателно въздействие върху работата на котела.
Накрая
Значително влияние върху процеса на изгаряне на всеки вид гориво се упражнява от летливи вещества. 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 дървени 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.
