El calor de combustión está determinado por la composición química de la sustancia combustible. Los elementos químicos contenidos en la sustancia combustible se designan mediante los símbolos aceptados. CON , h , ACERCA DE , norte , S, y la ceniza y el agua son símbolos A Y W. respectivamente.
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El calor de combustión se puede relacionar con la masa de trabajo del combustible. Q P (\displaystyle Q^(P)), es decir, a una sustancia combustible en la forma en que llega al consumidor; a la materia seca QC (\displaystyle Q^(C)); a la masa combustible de materia Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma )), es decir, a una sustancia combustible que no contiene humedad ni cenizas.
Distinguir más alto ( QB (\displaystyle Q_(B))) y más bajo ( QH (\displaystyle Q_(H))) Calor de combustión.
Bajo mayor poder calorífico Comprender la cantidad de calor que se libera durante la combustión completa de una sustancia, incluido el calor de condensación del vapor de agua durante el enfriamiento de los productos de la combustión.
Valor calorífico neto Corresponde a la cantidad de calor que se libera durante la combustión completa, sin tener en cuenta el calor de condensación del vapor de agua. El calor de condensación del vapor de agua también se llama calor latente de vaporización (condensación).
El poder calorífico menor y mayor están relacionados por la relación: Q B = Q H + k (W + 9 H) (\displaystyle Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),
donde k es un coeficiente igual a 25 kJ/kg (6 kcal/kg); W - la cantidad de agua en la sustancia combustible,% (en peso); H es la cantidad de hidrógeno en la sustancia combustible,% (en masa).
Cálculo del calor de combustión.
Por lo tanto, el poder calorífico más alto es la cantidad de calor liberado durante la combustión completa de una unidad de masa o volumen (para gas) de una sustancia combustible y el enfriamiento de los productos de la combustión a la temperatura del punto de rocío. En los cálculos de ingeniería térmica, el poder calorífico bruto se toma como 100%. El calor latente de combustión de un gas es el calor que se libera durante la condensación del vapor de agua contenido en los productos de la combustión. En teoría, puede llegar al 11%.
En la práctica, no es posible enfriar los productos de la combustión hasta completar la condensación, por lo que se introduce el concepto de poder calorífico neto (QHp), que se obtiene restando al poder calorífico superior el calor de vaporización del vapor de agua ambos contenidos en la sustancia y se formó durante su combustión. Se gastan 2514 kJ/kg (600 kcal/kg) en la vaporización de 1 kg de vapor de agua. El poder calorífico neto está determinado por las fórmulas (kJ/kg o 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))(para sólido)
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))(Para sustancia liquida), Dónde:
2514 - calor de vaporización a 0 °C y presión atmosférica, kJ/kg;
H P (\displaystyle H^(P)) Y W P (\displaystyle W^(P))- el contenido de hidrógeno y vapor de agua en el combustible de trabajo,%;
9 es un coeficiente que muestra que cuando se quema 1 kg de hidrógeno en combinación con oxígeno, se forman 9 kg de agua.
El calor de combustión es el más característica importante combustible, ya que determina la cantidad de calor que se obtiene al quemar 1 kg de combustible sólido o líquido o 1 m³ combustible gaseoso en kJ/kg (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 o 4,19 kJ.
El poder calorífico neto se determina experimentalmente para cada sustancia y es un valor de referencia. También se puede determinar para materiales sólidos y líquidos, de composición elemental conocida, mediante cálculo según la fórmula de D. I. Mendeleev, kJ/kg o 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)), Dónde:
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))- el contenido de carbono, hidrógeno, oxígeno, azufre volátil y humedad en la masa de trabajo del combustible en% (en masa).
Para cálculos comparativos se utiliza el llamado Combustible Convencional, que tiene un calor específico de combustión igual a 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg).
En Rusia cálculos térmicos(por ejemplo, el cálculo de la carga térmica para determinar la categoría de una habitación según el riesgo de explosión e incendio) generalmente se realiza según el poder calorífico más bajo, en EE. UU., Gran Bretaña y Francia, según el más alto. En el Reino Unido y Estados Unidos, antes de la introducción del sistema métrico, el poder calorífico se medía en unidades térmicas británicas (BTU) por libra (lb) (1Btu/lb = 2,326 kJ/kg).
Sustancias y materiales. Valor calorífico neto Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg Gasolina 41,87 Queroseno 43,54 Papel: libros, revistas. 13,4 Madera (barras W = 14%) 13,8 Caucho natural 44,73 Linóleo de cloruro de polivinilo 14,31 Goma 33,52 Fibra cortada 13,8 Polietileno 47,14 espuma de poliestireno 41,6 Algodón aflojado 15,7 El plastico 41,87 Las tablas presentan el calor específico de masa de combustión de combustible (líquido, sólido y gaseoso) y algunos otros materiales combustibles. Se consideran combustibles como: carbón, leña, coque, turba, queroseno, petróleo, alcohol, gasolina, gas natural, etc.
Lista de tablas:
En una reacción exotérmica de oxidación de un combustible, su energía química se convierte en energía térmica con la liberación de una cierta cantidad de calor. Los emergentes energía térmica llamado calor de combustión del combustible. ella depende de el composición química, humedad y es el principal . El poder calorífico del combustible, referido a 1 kg de masa o 1 m 3 de volumen, forma el poder calorífico específico másico o volumétrico.
El calor específico de combustión de un combustible es la cantidad de calor liberado durante la combustión completa de una unidad de masa o volumen de combustible sólido, líquido o gaseoso. En el Sistema Internacional de Unidades, este valor se mide en J/kg o J/m 3.
El calor específico de combustión de un combustible puede determinarse experimentalmente o calcularse analíticamente. Los métodos experimentales para determinar el poder calorífico se basan en la medición práctica de la cantidad de calor liberado durante la combustión de combustible, por ejemplo, en un calorímetro con termostato y bomba de combustión. Para un combustible con una composición química conocida, el calor específico de combustión se puede determinar a partir de la fórmula de Mendeleev.
Hay calores específicos de combustión mayores y menores. El poder calorífico bruto es igual a el número máximo Calor liberado durante la combustión completa del combustible, teniendo en cuenta el calor gastado en la evaporación de la humedad contenida en el combustible. Valor calorífico neto menos valor mayor por el valor del calor de condensación, que se forma a partir de la humedad del combustible y el hidrógeno de la masa orgánica, que se convierte en agua durante la combustión.
Para determinar indicadores de calidad del combustible, así como en cálculos de ingeniería térmica. Generalmente se utiliza el calor de combustión específico más bajo., que es la característica térmica y operativa más importante del combustible y se indica en las tablas siguientes.
Calor específico de combustión de combustible sólido (carbón, leña, turba, coque)
La tabla muestra los valores. calor especifico combustión seca combustible sólido en la dimensión de MJ/kg. El combustible de la tabla está ordenado por nombre en orden alfabético.
De los combustibles sólidos considerados, el carbón coquizable tiene el poder calorífico más alto: su calor específico de combustión es 36,3 MJ/kg (o 36,3·10 6 J/kg en unidades SI). Además, el alto poder calorífico es característico del carbón, la antracita, carbón y lignito.
Los combustibles con baja eficiencia energética incluyen madera, leña, pólvora, freztorf y esquisto bituminoso. Por ejemplo, el calor específico de combustión de la leña es 8,4 ... 12,5 y el de la pólvora, sólo 3,8 MJ / kg.
Calor específico de combustión de combustible sólido (carbón, leña, turba, coque)
Combustible Antracita 26,8…34,8 Pellets de madera (pillets) 18,5 Leña seca 8,4…11 Leña de abedul seca 12,5 coque de gas 26,9 coque de alto horno 30,4 semicoque 27,3 Polvo 3,8 Pizarra 4,6…9 esquisto bituminoso 5,9…15 Sólido combustible para cohetes 4,2…10,5 Turba 16,3 turba fibrosa 21,8 Turba de molienda 8,1…10,5 Miga de turba 10,8 carbón marron 13…25 Lignito (briquetas) 20,2 Lignito (polvo) 25 Carbón de Donetsk 19,7…24 Carbón 31,5…34,4 Carbón 27 Carbón de coque 36,3 Carbón de Kuznetsk 22,8…25,1 Carbón de Cheliábinsk 12,8 Carbón de Ekibastuz 16,7 freztorf 8,1 Escoria 27,5 Calor específico de combustión de combustible líquido (alcohol, gasolina, queroseno, aceite)
Se proporciona la tabla de calor específico de combustión de combustible líquido y algunos otros líquidos orgánicos. Cabe señalar que combustibles como la gasolina, el diésel y el aceite se caracterizan por una alta liberación de calor durante la combustión.
El calor específico de combustión del alcohol y la acetona es significativamente menor que el de los combustibles de motor tradicionales. Además, respecto a bajo valor El propulsor líquido tiene poder calorífico y, con la combustión completa de 1 kg de estos hidrocarburos, se liberará una cantidad de calor equivalente a 9,2 y 13,3 MJ, respectivamente.
Calor específico de combustión de combustible líquido (alcohol, gasolina, queroseno, aceite)
Combustible Calor específico de combustión, MJ/kg Acetona 31,4 Gasolina A-72 (GOST 2084-67) 44,2 Gasolina de aviación B-70 (GOST 1012-72) 44,1 Gasolina AI-93 (GOST 2084-67) 43,6 Benceno 40,6 Combustible diesel de invierno (GOST 305-73) 43,6 Combustible diesel de verano (GOST 305-73) 43,4 Propulsor líquido (queroseno + oxígeno líquido) 9,2 Queroseno de aviación 42,9 Queroseno para iluminación (GOST 4753-68) 43,7 xileno 43,2 Fuel oil con alto contenido de azufre 39 Fuelóleo bajo en azufre 40,5 Fuelóleo bajo en azufre 41,7 Fueloil sulfuroso 39,6 Alcohol metílico (metanol) 21,1 alcohol n-butílico 36,8 Aceite 43,5…46 Metano del petróleo 21,5 tolueno 40,9 Espíritu blanco (GOST 313452) 44 etilenglicol 13,3 Alcohol etílico (etanol) 30,6 Calor específico de combustión de combustible gaseoso y gases combustibles.
Se presenta una tabla del calor específico de combustión de combustible gaseoso y algunos otros gases combustibles en la dimensión de MJ/kg. De los gases considerados, difiere el mayor calor específico de combustión de masa. Con la combustión completa de un kilogramo de este gas se liberarán 119,83 MJ de calor. Además, un combustible como el gas natural tiene un alto poder calorífico: el calor específico de combustión. gas natural igual a 41 ... 49 MJ / kg (para 50 MJ / kg puros).
Calor específico de combustión de combustibles gaseosos y gases combustibles (hidrógeno, gas natural, metano)
Combustible Calor específico de combustión, MJ/kg 1-buteno 45,3 Amoníaco 18,6 Acetileno 48,3 Hidrógeno 119,83 Hidrógeno, mezcla con metano (50% H 2 y 50% CH 4 en masa) 85 Hidrógeno, mezcla con metano y monóxido de carbono (33-33-33% en peso) 60 Hidrógeno, mezcla con monóxido de carbono (50% H 2 50% CO 2 en masa) 65 Gas de alto horno 3 gas de horno de coque 38,5 Gas licuado de hidrocarburos GLP (propano-butano) 43,8 isobutano 45,6 Metano 50 n-butano 45,7 n-hexano 45,1 n-pentano 45,4 Gas asociado 40,6…43 Gas natural 41…49 propadien 46,3 Propano 46,3 propileno 45,8 Propileno, mezcla con hidrógeno y monóxido de carbono (90%-9%-1% en peso) 52 etano 47,5 Etileno 47,2 Calor específico de combustión de algunos materiales combustibles.
Se proporciona una tabla del calor específico de combustión de algunos materiales combustibles (madera, papel, plástico, paja, caucho, etc.). Cabe destacar los materiales con alta liberación de calor durante la combustión. Estos materiales incluyen: caucho varios tipos, poliestireno expandido (espuma de poliestireno), polipropileno y polietileno.
Calor específico de combustión de algunos materiales combustibles.
Combustible Calor específico de combustión, MJ/kg Papel 17,6 Polipiel 21,5 Madera (barras con un contenido de humedad del 14%) 13,8 Madera en pilas 16,6 madera de roble 19,9 Madera de abeto 20,3 madera verde 6,3 madera de pino 20,9 caprón 31,1 Productos de carbolita 26,9 Cartulina 16,5 Caucho de estireno-butadieno SKS-30AR 43,9 Caucho natural 44,8 Caucho sintético 40,2 SCS de caucho 43,9 caucho de cloropreno 28 Linóleo de cloruro de polivinilo 14,3 Linóleo de cloruro de polivinilo de dos capas 17,9 Policloruro de vinilo de linóleo a base de fieltro 16,6 Cloruro de polivinilo de linóleo en forma cálida. 17,6 Cloruro de polivinilo de linóleo a base de tejido 20,3 Caucho de linóleo (relin) 27,2 Sólido de parafina 11,2 Poliespuma PVC-1 19,5 Poliespuma FS-7 24,4 Poliespuma FF 31,4 Poliestireno expandido PSB-S 41,6 espuma de poliuretano 24,3 fibra vulcanizada 20,9 Cloruro de polivinilo (PVC) 20,7 policarbonato 31 polipropileno 45,7 Poliestireno 39 Polietileno de alta densidad 47 Polietileno de baja presión 46,7 Goma 33,5 ruberoide 29,5 canal de hollín 28,3 Heno 16,7 Paja 17 Vidrio orgánico (plexiglás) 27,7 Textolita 20,9 tol 16 TNT 15 Algodón 17,5 Celulosa 16,4 Lana y fibras de lana. 23,1 Fuentes:
- GOST 147-2013 Combustible mineral sólido. Determinación del poder calorífico superior y cálculo del poder calorífico inferior.
- GOST 21261-91 Productos derivados del petróleo. Método de determinación del poder calorífico bruto y cálculo del poder calorífico neto.
- GOST 22667-82 Gases naturales combustibles. Método de cálculo para determinar el poder calorífico, la densidad relativa y el número de Wobbe.
- GOST 31369-2008 Gas natural. Cálculo del poder calorífico, densidad, densidad relativa y número de Wobbe en función de la composición de los componentes.
- Zemsky G. T. Propiedades inflamables de materiales inorgánicos y orgánicos: libro de referencia M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.
La cantidad de calor liberada durante la combustión completa de una unidad de combustible se denomina poder calorífico (Q) o, como a veces se le llama, poder calorífico o valor calórico, que es una de las principales características del combustible.
El poder calorífico de los gases generalmente se denomina 1 m3, tomado en condiciones normales.
En cálculos técnicos, se entiende por condiciones normales el estado del gas a una temperatura igual a 0 ° C y, a una presión de 760 mmHg Arte. El volumen de gas en estas condiciones se denota nm 3(metro cúbico normal).
Para mediciones de gases industriales de acuerdo con GOST 2923-45, se toman como condiciones normales una temperatura de 20 ° C y una presión de 760 mmHg Arte. El volumen de gas referido a estas condiciones, a diferencia de nm 3 llamaremos metro 3 (metro cúbico).
Valor calorífico gases (Q)) Expresado en kcal/nm e o en kcal/m3.
Para los gases licuados, el poder calorífico se refiere a 1 kg.
Hay poder calorífico mayor (Q in) y menor (Q n). El poder calorífico bruto tiene en cuenta el calor de condensación del vapor de agua formado durante la combustión del combustible. El poder calorífico neto no tiene en cuenta el calor contenido en el vapor de agua de los productos de combustión, ya que el vapor de agua no se condensa, sino que se lleva con los productos de combustión.
Los conceptos Q in y Q n se aplican solo a aquellos gases durante cuya combustión se libera vapor de agua (estos conceptos no se aplican al monóxido de carbono, que no libera vapor de agua durante la combustión).
Cuando el vapor de agua se condensa, se libera calor igual a 539 kcal/kg. Además, cuando el condensado se enfría a 0°C (o 20°C), se libera calor, respectivamente, en una cantidad de 100 u 80 kcal/kg.
En total, debido a la condensación del vapor de agua, se libera calor más de 600 calorías/kg, que es la diferencia entre el poder calorífico bruto y neto del gas. Para la mayoría de los gases utilizados en el suministro de gas urbano, esta diferencia es del 8 al 10%.
Los valores del poder calorífico de algunos gases se dan en la tabla. 3.
Para el suministro de gas urbano se utilizan actualmente gases que, por regla general, tienen un poder calorífico de al menos 3500 kcal/nm 3. Esto se explica por el hecho de que en las ciudades el gas se suministra a través de tuberías a distancias considerables. Con un poder calorífico bajo, se requiere aportar una gran cantidad. Esto conduce inevitablemente a un aumento de los diámetros de los gasoductos y, como consecuencia, a un aumento de las inversiones en metales y de fondos para la construcción de redes de gas y, posteriormente, a un aumento de los costes operativos. Una desventaja importante de los gases bajos en calorías es que en la mayoría de los casos contienen cantidad considerable monóxido de carbono, que aumenta el peligro en el uso de gas, así como en el mantenimiento de redes e instalaciones.
Gas con poder calorífico inferior a 3500 kcal/nm 3 Se utiliza con mayor frecuencia en la industria, donde no es necesario transportarlo a largas distancias y es más fácil organizar la incineración. Para el suministro de gas urbano, es deseable tener un poder calorífico del gas constante. Las fluctuaciones, como ya hemos establecido, no se permiten más del 10%. Gran cambio el poder calorífico del gas requiere un nuevo ajuste y, a veces, un cambio un número grande quemadores estandarizados para electrodomésticos, lo que conlleva importantes dificultades.
Todos los días, al encender la hornilla de la estufa, pocas personas piensan en cuánto tiempo hace que comenzaron a producir gas. En nuestro país su desarrollo se inició en el siglo XX. Antes de eso, simplemente se encontraba en la extracción de productos derivados del petróleo. El poder calorífico del gas natural es tan alto que hoy en día esta materia prima es simplemente insustituible y aún no se han desarrollado análogos de alta calidad.
La tabla de poder calorífico te ayudará a elegir el combustible para calentar tu hogar
Característica de los combustibles fósiles.
El gas natural es un importante combustible fósil que ocupa una posición de liderazgo en los balances de combustible y energía de muchos estados. Para abastecer de combustible a la ciudad y todo tipo de empresas tecnicas consumir diversos gases combustibles, ya que el natural se considera peligroso.
Los ecologistas creen que el gas es el combustible más limpio; cuando se quema, libera mucho menos sustancias toxicas que leña, carbón, petróleo. Este combustible es utilizado diariamente por las personas y contiene un aditivo como un odorante, que se añade en las instalaciones equipadas en una proporción de 16 miligramos por cada 1.000 metros cúbicos de gas.
Un componente importante de la sustancia es el metano (aproximadamente 88-96%), el resto son otros químicos:
- butano;
- sulfuro de hidrógeno;
- propano;
- nitrógeno;
- oxígeno.
En este video, consideraremos el papel del carbón:
La cantidad de metano en el combustible natural depende directamente de su contenido.
El tipo de combustible descrito se compone de componentes de hidrocarburos y no hidrocarburos. El combustible fósil natural es principalmente metano, que incluye butano y propano. Además de los componentes de hidrocarburos, en el combustible fósil descrito se encuentran nitrógeno, azufre, helio y argón. También se encuentran vapores líquidos, pero sólo en yacimientos de gas y petróleo.
Tipos de depósito
Se observan varios tipos de depósitos de gas. Se dividen en los siguientes tipos:
- gas;
- aceite.
Su contraste es el contenido de hidrocarburos. Los depósitos de gas contienen aproximadamente entre el 85 y el 90% de la sustancia presentada, los campos petrolíferos no contienen más del 50%. El resto de porcentajes lo ocupan sustancias como el butano, el propano y el aceite.
Una gran desventaja de la generación de petróleo es su eliminación de diferente tipo aditivos. El azufre como impureza se explota en empresas técnicas.
Consumo de gas natural
El butano se consume como combustible en las gasolineras para automóviles y una sustancia orgánica llamada "propano" se utiliza para alimentar los encendedores. El acetileno es altamente inflamable y se utiliza para soldar y cortar metales.
Los combustibles fósiles se utilizan en la vida cotidiana:
- columnas;
- estufa de gas;
Este tipo de combustible se considera el más económico e inofensivo, el único inconveniente es la emisión. dióxido de carbono cuando se quema en la atmósfera. Los científicos de todo el planeta buscan un sustituto de la energía térmica.
Valor calorífico
El poder calorífico del gas natural es la cantidad de calor que se genera con un quemado suficiente de una unidad de combustible. La cantidad de calor liberado durante la combustión se refiere a un metro cúbico, en condiciones naturales.
La capacidad térmica del gas natural se mide en los siguientes términos:
- kcal/nm3;
- kcal/m3.
Hay un poder calorífico alto y bajo:
- Alto. Considera el calor del vapor de agua que se produce durante la combustión del combustible.
- Bajo. No se tiene en cuenta el calor contenido en el vapor de agua, ya que dichos vapores no se prestan a la condensación, sino que salen con productos de combustión. Debido a la acumulación de vapor de agua, se forma una cantidad de calor igual a 540 kcal / kg. Además, cuando el condensado se enfría, se libera calor de 80 a cien kcal / kg. En general, debido a la acumulación de vapor de agua se forman más de 600 kcal / kg, esta es la característica distintiva entre alta y baja producción de calor.
Para la gran mayoría de los gases consumidos en un sistema de distribución de combustible urbano, la diferencia equivale al 10%. Para poder abastecer de gas a las ciudades, su poder calorífico debe ser superior a 3.500 kcal/Nm 3 . Esto se debe a que el suministro se realiza a través de tuberías a largas distancias. Si el poder calorífico es bajo, entonces su suministro aumenta.
Si el poder calorífico del gas natural es inferior a 3500 kcal / Nm 3, se utiliza con mayor frecuencia en la industria. No es necesario transportarlo a largas distancias y resulta mucho más fácil realizar la combustión. Los cambios graves en el poder calorífico del gas requieren ajustes frecuentes y, en ocasiones, sustitución de una gran cantidad de quemadores estandarizados de sensores domésticos, lo que genera dificultades.
Esta situación conlleva un aumento del diámetro del gasoducto, así como un aumento del coste del metal, tendido de redes y operación. La gran desventaja de los combustibles fósiles bajos en calorías es el enorme contenido de monóxido de carbono, por lo que el nivel de peligro aumenta durante el funcionamiento del combustible y durante el mantenimiento de la tubería, a su vez, así como del equipo.
El calor liberado durante la combustión, que no supera las 3500 kcal / nm 3, se utiliza con mayor frecuencia en producción industrial, donde no es necesario trasladarlo a larga distancia y se forma fácilmente combustión.
¿Qué es el combustible?
Este es un componente o una mezcla de sustancias que son capaces de realizar transformaciones químicas asociadas con la liberación de calor. Diferentes tipos Los combustibles se diferencian por el contenido cuantitativo del agente oxidante que contienen, que se utiliza para liberar energía térmica.
EN sentido amplio El combustible es un portador de energía, es decir, un tipo potencial de energía potencial.
Clasificación
Actualmente, los combustibles se dividen según su estado de agregación en líquidos, sólidos y gaseosos.
muy duro aspecto natural Incluye piedra y leña, antracita. Las briquetas, el coque y la termoantracita son variedades de combustible sólido artificial.
Los líquidos incluyen sustancias que contienen sustancias de origen orgánico. Sus principales componentes son: oxígeno, carbono, nitrógeno, hidrógeno, azufre. El combustible líquido artificial será una variedad de resinas, fueloil.
Es una mezcla de varios gases: etileno, metano, propano, butano. Además de ellos, los combustibles gaseosos contienen dióxido de carbono y monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, nitrógeno, vapor de agua, oxígeno.
Indicadores de combustible
El principal indicador de combustión. La fórmula para determinar el poder calorífico se considera en termoquímica. asignar " combustible de referencia”, lo que implica el poder calorífico de 1 kilogramo de antracita.
El gasóleo para calefacción doméstico está destinado a la combustión en dispositivos de calefacción de baja potencia ubicados en locales residenciales, generadores de calor utilizados en agricultura para secar forrajes, enlatar.
El calor específico de combustión de un combustible es un valor tal que demuestra la cantidad de calor que se forma durante la combustión completa de un combustible con un volumen de 1 m 3 o una masa de un kilogramo.
Para medir este valor se utilizan J / kg, J / m 3, calorías / m 3. Para determinar el calor de combustión se utiliza el método de calorimetría.
Con un aumento en el calor específico de combustión del combustible, el consumo específico de combustible disminuye y el coeficiente acción útil sigue siendo el mismo valor.
El calor de combustión de sustancias es la cantidad de energía liberada durante la oxidación de una sustancia sólida, líquida y gaseosa.
Está determinado por la composición química, así como por el estado de agregación de la sustancia combustible.
Características de los productos de combustión.
más alto y bajar el calor La combustión está asociada al estado de agregación del agua en las sustancias obtenidas tras la combustión del combustible.
El poder calorífico bruto es la cantidad de calor liberado durante la combustión completa de una sustancia. Este valor incluye el calor de condensación del vapor de agua.
El poder calorífico de trabajo inferior es el valor que corresponde a la liberación de calor durante la combustión sin tener en cuenta el calor de condensación del vapor de agua.
El calor latente de condensación es el valor de la energía de condensación del vapor de agua.
relación matemática
El poder calorífico mayor y menor están relacionados por la siguiente relación:
QB = QH + k(W + 9H)
donde W es la cantidad en peso (en %) de agua en la sustancia combustible;
H es la cantidad de hidrógeno (% en masa) en la sustancia combustible;
k - coeficiente de 6 kcal/kg
Métodos de cálculo
El poder calorífico superior e inferior se determina mediante dos métodos principales: calculado y experimental.
Los calorímetros se utilizan para cálculos experimentales. Primero, se quema una muestra de combustible. El calor que se desprenderá en este caso es completamente absorbido por el agua. Teniendo una idea de la masa de agua, es posible determinar el valor de su calor de combustión cambiando su temperatura.
Esta técnica se considera simple y efectiva, solo requiere el conocimiento de los datos del análisis técnico.
En el método de cálculo, el poder calorífico más alto y más bajo se calcula según la fórmula de Mendeleev.
Q p H \u003d 339C p + 1030H p -109 (O p -S p) - 25 W p (kJ / kg)
Tiene en cuenta el contenido de carbono, oxígeno, hidrógeno, vapor de agua y azufre en la composición de trabajo (en porcentaje). La cantidad de calor durante la combustión se determina teniendo en cuenta el combustible de referencia.
El calor de combustión del gas permite realizar cálculos preliminares para identificar la eficiencia del uso de un tipo particular de combustible.
Características de origen
Para comprender cuánto calor se libera durante la combustión de un determinado combustible, es necesario tener una idea de su origen.
En la naturaleza hay diferentes variantes Combustibles sólidos, que difieren en composición y propiedades.
Su formación se lleva a cabo a través de varias etapas. Primero, se forma turba, luego se obtiene lignito y hulla, luego se forma antracita. Las principales fuentes de formación de combustibles sólidos son las hojas, la madera y las agujas. Al morir, partes de las plantas, cuando se exponen al aire, son destruidas por hongos y forman turba. Su acumulación se convierte en una masa marrón, luego se obtiene un gas marrón.
En alta presión y la temperatura, el gas marrón se convierte en carbón y luego el combustible se acumula en forma de antracita.
Además de la materia orgánica, el combustible contiene lastre adicional. Una parte orgánica es aquella parte que se formó a partir de materia orgánica: hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno. Además de estos elementos químicos, contiene lastre: humedad, cenizas.
La tecnología de hornos implica la asignación de masa de combustible quemado, seca y combustible. La masa de trabajo se denomina combustible en su forma original, suministrada al consumidor. El peso seco es una composición en la que no hay agua.
Compuesto
Los componentes más valiosos son el carbono y el hidrógeno.
Estos elementos se encuentran en cualquier tipo de combustible. En la turba y la madera, el porcentaje de carbono alcanza el 58 por ciento, en el lignito y el lignito, el 80%, y en la antracita alcanza el 95 por ciento en peso. Dependiendo de este indicador, cambia la cantidad de calor liberado durante la combustión del combustible. El hidrógeno es el segundo elemento más importante de cualquier combustible. Al entrar en contacto con el oxígeno, forma humedad, lo que reduce significativamente el valor térmico de cualquier combustible.
Su porcentaje oscila entre el 3,8 en el esquisto bituminoso y el 11 en el fueloil. El oxígeno, que forma parte del combustible, actúa como lastre.
No genera calor elemento químico, por tanto, afecta negativamente el valor del calor de combustión. La combustión del nitrógeno contenido en forma libre o forma encuadernada en los productos de combustión, se consideran impurezas nocivas, por lo que su cantidad está claramente limitada.
El azufre forma parte del combustible en forma de sulfatos, sulfuros y también como gas dióxido de azufre. Cuando se hidratan, los óxidos de azufre forman ácido sulfúrico, que destruye equipo de caldera, afecta negativamente a la vegetación y los organismos vivos.
Por eso el azufre es un elemento químico cuya presencia en el combustible natural es altamente indeseable. Al entrar en la sala de trabajo, los compuestos de azufre provocan una intoxicación importante del personal operativo.
Existen tres tipos de ceniza según su origen:
- primario;
- secundario;
- terciario.
La forma primaria se forma a partir de sustancias minerales contenidas en las plantas. La ceniza secundaria se forma como resultado de la ingestión de residuos vegetales por la arena y la tierra durante la formación de la formación.
Las cenizas terciarias forman parte del combustible durante el proceso de extracción, almacenamiento y transporte. Con una deposición significativa de cenizas, hay una disminución en la transferencia de calor en la superficie de calentamiento de la unidad de caldera y se reduce la cantidad de transferencia de calor al agua desde los gases. Gran cantidad La ceniza afecta negativamente el funcionamiento de la caldera.
Finalmente
Una influencia significativa en el proceso de combustión de cualquier tipo de combustible la ejercen volátiles. Cuanto mayor sea su potencia, mayor será el volumen del frente de llama. Por ejemplo, el carbón, la turba se inflaman fácilmente y el proceso va acompañado de pérdidas de calor insignificantes. El coque que queda después de la eliminación de impurezas volátiles contiene únicamente compuestos minerales y de carbono. Dependiendo de las características del combustible, la cantidad de calor varía significativamente.
Dependiendo de la composición química, se distinguen tres etapas de formación de combustibles sólidos: turba, lignito, carbón.
La madera natural se utiliza en pequeñas calderas. Se utilizan principalmente astillas de madera, aserrín, losas y corteza, y la propia leña se utiliza en pequeñas cantidades. Dependiendo del tipo de madera, la cantidad de calor liberada varía significativamente.
A medida que disminuye el poder calorífico, la leña adquiere ciertas ventajas: rápida inflamabilidad, mínimo contenido de cenizas y ausencia de trazas de azufre.
La información confiable sobre la composición de los combustibles naturales o sintéticos y su poder calorífico es una excelente manera de realizar cálculos termoquímicos.
Actualmente, existe una oportunidad real de identificar las principales opciones de combustibles sólidos, gaseosos y líquidos que serán las más eficientes y económicas de utilizar en una situación particular.
