Теплотворность различных видов топлива: сравнительный обзор топлива по теплоте сгорания

Когда сжигается определенное количество топлива, выделяется измеримое количество тепла. Согласно Международной системе единиц значение выражается в джоулях на кг или м3. Но параметры можно рассчитывать в ккал или кВт. Если значение относится к топливной единице измерения, оно считается конкретным.

Что влияет на теплотворную способность различных видов топлива? Какое значение индикатора для жидких, твердых и газообразных веществ? Ответы на эти вопросы подробно описаны в статье. Кроме того, мы подготовили таблицу с указанием удельной теплоты сгорания материалов – эта информация будет полезна при выборе высокоэнергетического вида топлива.

Общие сведения о теплотворной способности

Выделение энергии при сгорании должно характеризоваться двумя параметрами: высокой эффективностью и отсутствием образования вредных веществ.

Искусственное топливо получают в процессе переработки природного биотоплива. Вне зависимости от агрегатного состояния вещества в своем химическом составе имеют горючую часть и негорючую часть. Первый – углерод и водород. Второй состоит из воды, минеральных солей, азота, кислорода, металлов.

По агрегатному состоянию топливо делится на жидкое, твердое и газообразное. Каждая группа далее делится на естественную и искусственную подгруппу (+)

Когда сжигается 1 кг этой «смеси», выделяется другое количество энергии. Сколько будет выделено этой энергии, зависит от пропорций этих элементов: горючей части, влажности, зольности и других компонентов.

Теплота сгорания топлива (TCT) состоит из двух уровней: самого высокого и самого низкого. Первый показатель получается за счет конденсации воды, во втором этот фактор не учитывается.

Для расчета потребности в топливе и его стоимости необходим наименьший TST, по таким показателям составляются тепловые балансы и определяется КПД систем, работающих на топливе.

TST можно рассчитать аналитически или экспериментально. Если химический состав топлива известен, применима формула Менделеева. Экспериментальные методы основаны на реальном измерении теплоты сгорания.

В этих случаях используется специальная бомба горения, калориметр вместе с калориметром и термостатом.

Расчетные характеристики индивидуальны для каждого вида топлива. Пример: TCT в двигателях внутреннего сгорания рассчитывается по наименьшему значению, поскольку в цилиндрах не конденсируется жидкость.

ТСТ устанавливается с помощью калориметрической бомбы. Сжатый кислород насыщен водяным паром. В эту среду помещается образец топлива и определяются результаты

Каждому виду вещества соответствует свой ТСТ в связи с особенностями химического состава. Значения существенно различаются, диапазон колебаний составляет 1000-10 000 ккал / кг.

При сравнении различных типов материалов используется концепция условного топлива, характеризующаяся самым низким TST 29 МДж / кг.

Теплотворная способность твердых материалов

В эту категорию входят древесина, торф, кокс, горючие сланцы, брикеты и пылевидное топливо. Основная составляющая твердого топлива – углерод.

Характеристики разных пород дерева

Максимальная эффективность от использования дров достигается при двух условиях: сухая древесина и медленный процесс горения.

Дрова распиливают или разрезают на куски длиной до 25-30 см, чтобы дрова удобно загружать в очаг

Идеально для топки дровяной печи подходят дубовые, березовые, ясеневые бруски. Боярышник и лесной орех отличаются хорошими характеристиками. Но у хвойных пород теплотворная способность низкая, а скорость горения высокая.

Как горят разные расы:

  1. Бук, береза, ясень, лещина плохо растворяются, но могут гореть в сыром виде из-за низкого содержания влаги.
  2. Ольха с осиной не образует копоти и «умеют» ее удалить из дымохода.
  3. Береза ​​требует достаточного количества воздуха в топке, иначе дым и смола на стенках трубы.
  4. В сосне больше смолы, чем в ели, поэтому она искрится и горит сильнее.
  5. Грушу и яблоню легче сломать, чем другие, и они хорошо горят.
  6. Кедр постепенно превращается в угольки.
  7. Вишня и вяз дымятся, а платан трудно разделить.
  8. Быстро горят известь и тополь.

Значения TST разных рас сильно зависят от плотности конкретных пород. 1 кубометр дров эквивалентен примерно 200 литрам жидкого топлива и 200 м3 природного газа. Древесина и дрова относятся к категории с низкой энергоэффективностью.

Влияние возраста на свойства угля

Уголь – натуральный растительный материал. Его добывают из осадочных пород. Это топливо содержит углерод и другие химические элементы.

Помимо типа, на теплоту сгорания угля также влияет возраст материала. Коричневый цвет относится к категории молодых, за ним идет камень, а самым старым считается антрацит.

Влагосодержание также определяется возрастом топлива: чем моложе уголь, тем выше влагосодержание в нем. Это также влияет на свойства этого вида топлива

Процесс сжигания угля сопровождается выделением веществ, загрязняющих окружающую среду, при этом решетки котла покрываются шлаком. Еще один неблагоприятный фактор для атмосферы – наличие серы в топливе. Этот элемент при контакте с воздухом превращается в серную кислоту.

Производителям удается минимизировать содержание серы в угле. Следовательно, TST также различается в пределах одного и того же вида. Это влияет на производительность и географию производства. В качестве твердого топлива можно использовать не только чистый уголь, но и брикеты из шлака.

Наибольшая топливная емкость наблюдается у коксующегося угля. Уголь, уголь, бурый уголь, антрацит также обладают хорошими характеристиками.

Характеристики окатышей и брикетов

Это твердое топливо промышленно производится из различных древесных и растительных отходов.

Измельченная щепа, кора, картон, солома пересушиваются и с помощью специального оборудования превращаются в гранулы. Для того чтобы масса приобрела определенную степень вязкости, добавляют полимер – лигнин.

Пеллеты отличаются приемлемой стоимостью, на которую влияет высокий спрос и особенности производственного процесса. Этот материал можно использовать только в котлах, рассчитанных на этот вид топлива

Брикеты различаются только формой, их можно загружать в печи, котлы. Оба вида топлива делятся на виды сырья: кругляк, торф, подсолнечник, солома.

Пеллеты и брикеты имеют существенные преимущества перед другими видами топлива:

  • полная экологичность;
  • возможность хранить практически в любом состоянии;
  • устойчивость к механическим воздействиям и грибкам;
  • равномерное и длительное горение;
  • оптимальный размер гранул для загрузки в нагревательный прибор.

Экологически чистые виды топлива являются хорошей альтернативой традиционным источникам тепла, которые не возобновляются и оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Но пеллеты и брикеты отличаются повышенной пожароопасностью, что следует учитывать при организации места хранения.

При желании вы можете наладить производство топливных брикетов своими руками, подробнее – в этой статье.

Параметры жидких веществ

Жидкие материалы, например твердые, распадаются на следующие компоненты: углерод, водород, серу, кислород, азот. Процент выражается по весу.

Внутренний балласт органического топлива формируется из кислорода и азота, эти компоненты не горят и условно входят в состав. Внешний балласт состоит из влаги и золы.

Бензин имеет высокую удельную теплоту сгорания. В зависимости от марки это 43-44 МДж.

Аналогичные показатели удельной теплоты сгорания определены и для авиационного керосина – 42,9 МДж. Дизель также попадает в разряд лидеров по теплотворной способности – 43,4-43,6 МДж.

Поскольку у бензина больше TST, чем у дизеля, у него должны быть более высокий расход топлива и эффективность. Но дизельное топливо на 30-40% дешевле бензина%

Жидкое ракетное топливо, этиленгликоль, имеет относительно низкие значения TST. Спирт и ацетон отличаются минимальной удельной теплотой сгорания. Их производительность значительно ниже, чем у обычных видов топлива.

Свойства горючего газа

Газообразное топливо состоит из окиси углерода, водорода, метана, этана, пропана, бутана, этилена, бензола, сероводорода и других компонентов. Эти цифры выражены в процентах от объема.

Водород имеет самую высокую теплотворную способность. Когда горит один килограмм вещества, выделяется 119,83 МДж тепла. Но отличается большей степенью взрывоопасности

Природный газ также имеет высокую теплотворную способность.

Они равны 41-49 МДж на кг. Но, например, чистый метан имеет более высокую теплоту сгорания – 50 МДж на кг.

Сравнительная таблица показателей

В таблице приведены значения удельной массовой теплоты сгорания жидкого, твердого и газообразного топлива.

Вид топлива Ред. Ед. Удельная теплота сгорания
Mj кВт ккал
Дрова: дуб, береза, ясень, бук, граб кг 15 4.2 2500
Дрова: лиственница, сосна, ель кг 15.5 4.3 2500
Бурый уголь кг 12,98 3,6 3100
Каменный уголь кг 27.00 7,5 6450
Каменный уголь кг 27,26 7,5 6510
Антрацит кг 28.05 7,8 6700
Пеллеты кг 17,17 4,7 4110
Пеллеты из соломы кг 14,51 4.0 3465
Гранулы подсолнечника кг 18.09 5.0 4320
Опилки кг 8,37 2.3 2000 г
Бумага кг 16,62 4.6 3970
Жизни кг 14.00 3.9 3345
Природный газ м3 33,5 9,3 8000
Сжиженный газ кг 45,20 12,5 10800
Газ кг 44.00 12.2 10500
Dis топливо кг 43,12 11,9 10300
Метан м3 50,03 13,8 11950
Водород м3 120 33,2 28700
Керосин кг 43,50 12 10400
Топливо кг 40,61 11.2 9700
Масло кг 44.00 12.2 10500
Пропан м3 45,57 12,6 10885
Этилен м3 48,02 13,3 11470

Из таблицы видно, что самые высокие показатели ТСТ из всех веществ, а не только газообразных, у водорода. Он относится к высокоэнергетическим видам топлива.

Продукт сгорания водорода – обычная вода. В процессе не выделяются печные шлаки, зола, окись углерода и двуокись углерода, что делает это вещество экологически чистым топливом. Но оно взрывоопасно и имеет небольшую плотность, поэтому такое топливо сложно сжижать и транспортировать.

Выводы и полезные видео по теме

О теплотворной способности разных пород древесины. Сравнение показателей для м3 и кг.

ТСТ – важнейшая тепловая и эксплуатационная характеристика топлива. Этот показатель используется в различных сферах жизнедеятельности человека: тепловые машины, электростанции, промышленность, отопление и приготовление пищи.

Теплотворная способность помогает сравнивать различные виды топлива с точки зрения количества выделяемой энергии, рассчитывать требуемую массу топлива и экономить затраты.

У вас есть что добавить или у вас есть вопросы о теплоте сгорания различных видов топлива? Вы можете оставлять комментарии к публикации и участвовать в обсуждениях – контактная форма расположена в нижнем блоке.

Источник – https://sovet-ingenera.com/otoplenie/o-drugoe/teplotvornost-razlichnyx-vidov-topliva.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: