- Загальна інформація про теплотворення
- Теплотворність твердих матеріалів
- Параметри рідких речовин
- Властивості газоподібного палива
- Порівняльна таблиця показників
- Висновки і корисне відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Коли певна кількість палива згоряє, виділяється измеримое кількість теплоти. Згідно Міжнародній системі одиниць величина виражається в Джоулях на кг або м 3. Але параметри можуть бути розраховані і в кКал або кВт. Якщо значення співвідноситься з одиницею виміру палива, воно називається питомою.
На що впливає теплотворність різного палива? Яке значення показника для рідких, твердих і газоподібних речовин? Відповіді на зазначені питання детально викладені в статті. Крім того, ми підготували таблицю з відображенням питомої теплоти згорання матеріалів - ця інформація стане в нагоді при виборі високоенергетичного типу палива.
Загальна інформація про теплотворення
Виділення енергії при горінні має характеризуватися двома параметрами: високим ККД і відсутністю вироблення шкідливих речовин.
Штучне паливо виходить в процесі переробки природного - біологічного палива. Незалежно від агрегатного стану речовини в своєму хімічному складі мають горючу і негорючую частина. Перша - це вуглець і водень. Друга складається з води, мінеральних солей, азоту, кисню, металів.
По агрегатному стані паливо ділиться на рідке, тверде і газ. Кожна група додатково розгалужується на природну і штучну підгрупу (+)
При згорянні 1 кг такої «суміші» виділяється різна кількість енергії. Скільки саме цієї енергії виділиться, залежить від пропорцій зазначених елементів - горючої частини, вологості, зольності і інших компонентів.
Теплота згоряння палива (ТСТ) формується з двох рівнів - вищого і нижчого. Перший показник досягається за рахунок конденсації води, у другому цей фактор не враховується.
Нижча ТСТ потрібна для розрахунків потреби в пальному і його вартості, за допомогою таких показників складаються теплові баланси і визначається ККД працюють на паливі установок.
Обчислити ТСТ можна аналітично або експериментально. Якщо хімічний склад пального відомий, застосовується формула Менделєєва. Експериментальні методики засновані на фактичному вимірі теплоти при згорянні палива.
У цих випадках застосовують спеціальну бомбу для спалювання - калориметричну разом з калориметр і термостатом.
Особливості розрахунків індивідуальні для кожного виду палива. Приклад: ТСТ в двигунах внутрішнього згоряння розраховується від нижчого значення, тому що в циліндрах рідина не конденсується.
ТСТ встановлюється за допомогою калориметричної бомби. Стиснутий кисень насичують водяною парою. У таке середовище поміщають навішення палива і визначають результати
Кожен тип речовин має свою ТСТ через особливості хімічного складу. Значення істотно різняться, діапазон коливань - 1 000-10 000 кКал / кг.
Порівнюючи різні види матеріалів, використовується поняття умовного палива, воно характеризується нижчою ТСТ в 29 МДж / кг.
Теплотворність твердих матеріалів
До цієї категорії належить деревина, торф, кокс, горючі сланці, брикетне і пиловидне паливо. Основна складова частина твердого палива - вуглець.
Особливості різних порід дерева
Максимальна ефективність від використання дров досягається за умови дотримання двох умов - сухості деревини та повільний процес горіння.
Шматки дерева розпилюють або рубають на відрізки довжиною до 25-30 см, щоб дрова зручно завантажувалися в топку
Ідеальними для дров'яного пічного опалення вважаються дубові, березові, ясеневі бруски. Хорошими показниками характеризується глід, ліщина. А ось у хвойних порід теплотворність низька, але висока швидкість горіння.
Як горять різні породи:
- Бук, березу, ясен, ліщину складно розтопити, але вони здатні горіти сирими через низький вміст вологості.
- Вільха з осикою не утворюють сажі і «вміють» видаляти її з димоходу.
- Береза вимагає достатньої кількості повітря в топці, інакше буде диміти і осідати смолою на стінках труби.
- Сосна містить більше смоли, ніж ялина, тому породжувати горить спекотніше.
- Груша і яблуня легше інших розколюється і відмінно горить.
- Кедр поступово перетворюється в тліюче вугілля.
- Вишня і в'яз димить, а платан складно розколоти.
- Липа з тополею швидко прогорають.
Показники ТСТ різних порід сильно залежать від щільності конкретних порід. 1 кубометр дров еквівалентний приблизно 200 літрам рідкого палива і 200 м 3 природного газу. Деревина та дрова відносяться до категорії з низькою енергоефективністю.
Вплив віку на властивості вугілля
Вугілля є природним матеріалом рослинного походження. Видобувається він з осадових порід. У цьому паливі міститься вуглець і інші хімічні елементи.
Крім типу на теплоту згоряння вугілля впливає і вік матеріалу. Бурий відноситься до молодої категорії, за ним слід кам'яний, а найстаршим вважається антрацит.
За віком пального визначається і вологість: чим молодші вугілля, тим більше в ньому вміст вологи. Яка також впливає на властивості цього типу палива
Процес горіння вугілля супроводжується виділенням речовин, що забруднюють навколишнє середовище, колосники котла при цьому покриваються шлаком. Ще один несприятливий фактор для атмосфери - наявність сірки в складі палива. Цей елемент при зіткненні з повітрям трансформується в сірчану кислоту.
Виробникам вдається максимально знизити вміст сірки у вугіллі. В результаті ТСТ відрізняється навіть в межах одного виду. Впливає на показники і географія видобутку. Як тверде паливо може використовуватися не тільки чисте вугілля, але і брикетований шлак.
Найбільша паливна здатність спостерігається у коксівного вугілля. Гарними характеристиками володіє і кам'яний, дерев'яний, буре вугілля, антрацит.
Характеристики пелет і брикетів
Це тверде паливо виготовляється промисловим способом з різного деревного і рослинного сміття.
Подрібнена стружка, кора, картон, солома пересушується і за допомогою спеціального обладнання перетворюється в гранули. Щоб маса придбала певну ступінь в'язкості, в неї додають полімер - лігнін.
Пелети відрізняються прийнятною вартістю, на яку впливають високий попит і особливості процесу виготовлення. Використовуватися цей матеріал може тільки в призначених для такого виду палива котлах
Брикети відрізняються тільки формою, їх можна завантажувати в печі, котли. Обидва типи пального діляться на види по сировині: з кругляка, торфу, соняшнику, соломи.
У пелет і брикетів є істотні переваги перед іншими різновидами палива:
- повна екологічність;
- можливість зберігання практично в будь-яких умовах;
- стійкість до механічних впливів і грибку;
- рівномірний і тривалий горіння;
- оптимальний розмір гранул для завантаження в опалювальний пристрій.
Екологічне паливо - хороша альтернатива традиційним джерелам тепла, що не поновлюються і несприятливо діють на навколишнє середовище. Але пелети і брикети відрізняються підвищеною пожежонебезпекою, що варто враховувати при організації місця зберігання.
При бажанні, можна налагодити виготовлення паливних брикетів власноруч, докладніше - в цій статті.
Параметри рідких речовин
Рідкі матеріали, як і тверді, розкладаються на наступні складові: вуглець, водень, сірку, кисень, азот. Процентне співвідношення виражається по масі.
З кисню та азоту утворюється внутрішній органічний баласт палива, ці компоненти не горять і включені до складу умовно. Зовнішній баласт формується з вологи і золи.
Висока питома теплота згоряння спостерігається у бензину. Залежно від марки вона становить 43-44 МДж.
Схожі показники питомої теплоти згорання визначаються і у авіаційного гасу - 42, 9 МДж. У категорію лідерів за значенням теплотворної здатності потрапляє і дизельне паливо - 43, 4-43, 6 МДж.
Т. к. У бензину більше ТСТ, ніж у дизпалива, то у нього має бути вище і витрата, і ККД. Але ДТ економічніше бензину на 30-40%
Щодо низькими значеннями ТСТ характеризуються рідке ракетне пальне, етиленгліколь. Мінімальною питомою теплотою згоряння відрізняються спирт і ацетон. Їх показники істотно нижче, ніж у традиційного моторного палива.
Властивості газоподібного палива
Газоподібне паливо складається з оксиду вуглецю, водню, метану, етану, пропану, бутану, етилену, бензолу, сірководню та інших компонентів. Ці показники виражаються у відсотках за обсягом.
Найбільшою теплотою згоряння відрізняється водень. Згораючи, кілограм речовини виділяє 119, 83 МДж тепла. Але воно відрізняється підвищеним ступенем вибухонебезпечності
Високі показники теплотворної здатності спостерігаються і у природного газу.
Вони рівні 41-49 МДж на кг. Але, наприклад, у чистого метану теплота згоряння більше - 50 МДж на кг.
Порівняльна таблиця показників
У таблиці представлені значення масової питомої теплоти згорання рідких, твердих, газоподібних різновидів палива.
| Вид палива | Од. вим. | Питома теплота згоряння | ||
| МДж | кВт | кКал | ||
| Дрова: дуб, береза, ясен, бук, граб | кг | 15 | 4, 2 | 2500 |
| Дрова: модрина, сосна, ялина | кг | 15, 5 | 4, 3 | 2500 |
| вугілля буре | кг | 12, 98 | 3, 6 | 3100 |
| вугілля кам'яне | кг | 27, 00 | 7, 5 | 6450 |
| вугілля деревне | кг | 27, 26 | 7, 5 | 6510 |
| Антрацит | кг | 28, 05 | 7, 8 | 6700 |
| пелет деревна | кг | 17, 17 | 4, 7 | 4110 |
| пелет солом'яний | кг | 14, 51 | 4, 0 | 3465 |
| Пелет з соняшнику | кг | 18, 09 | 5, 0 | 4320 |
| тирса | кг | 8, 37 | 2, 3 | 2000 |
| папір | кг | 16, 62 | 4, 6 | 3970 |
| Виноградна лоза | кг | 14, 00 | 3, 9 | 3345 |
| Природний газ | м 3 | 33, 5 | 9, 3 | 8000 |
| Зріджений газ | кг | 45, 20 | 12, 5 | 10800 |
| бензин | кг | 44, 00 | 12, 2 | 10500 |
| Диз. паливо | кг | 43, 12 | 11, 9 | 10300 |
| метан | м 3 | 50, 03 | 13, 8 | 11950 |
| водень | м 3 | 120 | 33, 2 | 28700 |
| гас | кг | 43.50 | 12 | 10400 |
| мазут | кг | 40, 61 | 11, 2 | 9700 |
| нафта | кг | 44, 00 | 12, 2 | 10500 |
| пропан | м 3 | 45, 57 | 12, 6 | 10885 |
| етилен | м 3 | 48, 02 | 13, 3 | 11470 |
З таблиці видно, що найбільші показники ТСТ з усіх речовин, а не тільки з газоподібних, має водень. Він відноситься до високоенергетичним видам палива.
Продукт згоряння водню - звичайна вода. В процесі не виділяється топкові шлаки, зола, чадний і вуглекислий газ, що робить речовина екологічно чистим пальним. Але воно вибухонебезпечне і відрізняється низькою щільністю, тому таке паливо складно скраплюється і транспортується.
Висновки і корисне відео по темі
Про теплотворення різних порід дерева. Порівняння показників в розрахунку на м 3 і кг.
ТСТ - найважливіша теплова та експлуатаційна характеристика пального. Цей показник використовується в різних сферах людської діяльності: теплових двигунах, електростанціях, промисловості, при обігріві житла і приготуванні їжі.
Значення теплотворення допомагають порівняти різні види палива за ступенем виділеної енергії, розрахувати необхідну масу пального, заощадити на витратах.
Є, що доповнити, або виникли питання по темі теплотворення різних видів палива? Чекаю на ваші коментарі публікації і брати участь в обговореннях - форма для зв'язку знаходиться в нижньому блоці.