Nettoheizwert von Erdgas kcal m3. Berechnung der Verbrennungswärme

5. WÄRMEBILANZ DER VERBRENNUNG

Betrachten Sie Methoden zur Berechnung der Wärmebilanz des Verbrennungsprozesses von gasförmigen, flüssigen und festen Brennstoffen. Die Berechnung reduziert sich auf die Lösung der folgenden Probleme.

· Bestimmung der Verbrennungswärme (Brennwert) von Kraftstoff.

· Bestimmung der theoretischen Verbrennungstemperatur.

5.1. BRENNENDE HITZE

Bei chemischen Reaktionen wird Wärme freigesetzt oder aufgenommen. Wenn Wärme freigesetzt wird, wird die Reaktion als exotherm bezeichnet, und wenn sie absorbiert wird, wird sie als endotherm bezeichnet. Alle Verbrennungsreaktionen sind exotherm und Verbrennungsprodukte sind exotherme Verbindungen.

Die bei einer chemischen Reaktion freigesetzte (oder absorbierte) Wärme wird als Reaktionswärme bezeichnet. Bei exothermen Reaktionen ist er positiv, bei endothermen Reaktionen negativ. Die Verbrennungsreaktion ist immer von einer Wärmefreisetzung begleitet. Verbrennungswärme Qg(J / mol) ist die Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung eines Mols eines Stoffes und der Umwandlung eines brennbaren Stoffes in Produkte der vollständigen Verbrennung freigesetzt wird. Das Mol ist die grundlegende SI-Einheit für die Menge eines Stoffes. Ein Mol ist eine solche Menge einer Substanz, die so viele Teilchen (Atome, Moleküle usw.) enthält, wie Atome in 12 g des Kohlenstoff-12-Isotops vorhanden sind. Die Masse einer Stoffmenge gleich 1 Mol (Molekül oder Molmasse) stimmt numerisch mit dem relativen Molekulargewicht eines bestimmten Stoffes überein.

Beispielsweise beträgt das relative Molekulargewicht von Sauerstoff (O 2 ) 32, von Kohlendioxid (CO 2 ) 44 und die entsprechenden Molekulargewichte wären M = 32 g/mol und M = 44 g/mol. Somit enthält ein Mol Sauerstoff 32 Gramm dieser Substanz und ein Mol CO 2 enthält 44 Gramm Kohlendioxid.

In technischen Berechnungen wird oft nicht die Verbrennungswärme verwendet Qg, und dem Heizwert des Brennstoffs Q(J / kg oder J / m 3). Der Brennwert eines Stoffes ist die Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung von 1 kg oder 1 m 3 eines Stoffes freigesetzt wird. Bei flüssigen und festen Stoffen erfolgt die Berechnung pro 1 kg und bei gasförmigen Stoffen pro 1 m 3.

Zur Berechnung der Verbrennungs- bzw. Explosionstemperatur, des Explosionsdrucks, der Flund anderer Kenngrößen ist die Kenntnis der Verbrennungswärme und des Brennwerts des Brennstoffs erforderlich. Der Heizwert des Brennstoffs wird entweder experimentell oder rechnerisch bestimmt. Bei der experimentellen Brennwertbestimmung wird eine vorgegebene Masse fester oder flüssiger Brennstoffe in einer kalorimetrischen Bombe und bei gasförmigen Brennstoffen in einem Gaskalorimeter verbrannt. Diese Geräte messen die Gesamtwärme Q 0 , freigesetzt bei der Verbrennung einer Brennstoffprobe m. Heizwert Qg wird nach der Formel gefunden

Zusammenhang zwischen Verbrennungswärme u
Brennstoff Heizwert

Um einen Zusammenhang zwischen der Verbrennungswärme und dem Brennwert eines Stoffes herzustellen, ist es notwendig, die Reaktionsgleichung für die chemische Verbrennungsreaktion aufzustellen.

Das Produkt der vollständigen Verbrennung von Kohlenstoff ist Kohlendioxid:

C + O 2 → CO 2.

Das Produkt der vollständigen Verbrennung von Wasserstoff ist Wasser:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

Das Produkt der vollständigen Verbrennung von Schwefel ist Schwefeldioxid:

S + O 2 → SO 2.

Gleichzeitig werden Stickstoff, Halogenide und andere nicht brennbare Elemente in freier Form freigesetzt.

brennbares gas

Als Beispiel berechnen wir den Heizwert von Methan CH 4, für das die Verbrennungswärme gleich ist Qg=882.6 .

Bestimmen Sie das Molekulargewicht von Methan gemäß seiner chemischen Formel (CH 4):

Ì=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Bestimmen Sie den Brennwert von 1 kg Methan:

Lassen Sie uns das Volumen von 1 kg Methan finden, wenn wir seine Dichte ρ=0,717 kg/m 3 unter normalen Bedingungen kennen:

Bestimmen Sie den Heizwert von 1 m 3 Methan:

Der Heizwert von brennbaren Gasen wird auf ähnliche Weise bestimmt. Für viele gängige Substanzen wurden die Brennwerte und Brennwerte mit hoher Genauigkeit gemessen und sind in der einschlägigen Referenzliteratur angegeben. Geben wir eine Wertetabelle für den Heizwert einiger gasförmiger Substanzen (Tabelle 5.1). Wert Q in dieser Tabelle wird sie in MJ / m 3 und in kcal / m 3 angegeben, da als Wärmeeinheit oft 1 kcal = 4,1868 kJ verwendet wird.

Tabelle 5.1

Brennwert gasförmiger Brennstoffe

Substanz			Acetylen
Q
Q

Brennbarer Stoff - flüssig oder fest

Als Beispiel berechnen wir den Brennwert von Ethylalkohol C 2 H 5 OH, für den die Verbrennungswärme gilt Qg= 1373,3 kJ/mol.

Bestimmen Sie das Molekulargewicht von Ethylalkohol gemäß seiner chemischen Formel (C 2 H 5 OH):

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

Bestimmen Sie den Brennwert von 1 kg Ethylalkohol:

Auf ähnliche Weise wird der Brennwert von flüssigen und festen Brennstoffen bestimmt. Im Tisch. 5.2 und 5.3 zeigen die Heizwerte Q(MJ/kg und kcal/kg) für einige flüssige und feste Stoffe.

Tabelle 5.2

Heizwert flüssiger Brennstoffe

Substanz	Methylalkohol	Äthanol	Heizöl, Öl
Q
Q

Tabelle 5.3

Brennwert fester Brennstoffe

Substanz	Holz frisch	Holz trocken	Braunkohle	Torf trocken	Anthrazit, Cola
Q
Q

Mendelejews Formel

Wenn der Heizwert des Brennstoffs unbekannt ist, kann er unter Verwendung der von D.I. vorgeschlagenen empirischen Formel berechnet werden. Mendelejew. Dazu müssen Sie die elementare Zusammensetzung des Kraftstoffs (die äquivalente Formel des Kraftstoffs) kennen, dh den Prozentsatz der folgenden Elemente darin:

Sauerstoff (O);

Wasserstoff (H);

Kohlenstoff (C);

Schwefel (S);

Asche (A);

Wasser (W).

Die Verbrennungsprodukte von Kraftstoffen enthalten immer Wasserdampf, der sowohl durch Feuchtigkeit im Kraftstoff als auch bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht. Verbrennungsabfälle verlassen die Industrieanlage mit einer Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur. Daher kann die bei der Kondensation von Wasserdampf frei werdende Wärme nicht sinnvoll genutzt werden und sollte bei thermischen Berechnungen nicht berücksichtigt werden.

Zur Berechnung wird in der Regel der Heizwert herangezogen. Q n Kraftstoff, der Wärmeverluste mit Wasserdampf berücksichtigt. Bei festen und flüssigen Brennstoffen der Wert Q n(MJ / kg) wird ungefähr durch die Mendeleev-Formel bestimmt:

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

wobei der prozentuale (Massen-%) Gehalt der entsprechenden Elemente in der Kraftstoffzusammensetzung in Klammern angegeben ist.

Diese Formel berücksichtigt die Wärme exothermer Verbrennungsreaktionen von Kohlenstoff, Wasserstoff und Schwefel (mit Pluszeichen). Sauerstoff, der Teil des Kraftstoffs ist, ersetzt teilweise den Sauerstoff in der Luft, daher wird der entsprechende Term in Formel (5.1) mit einem Minuszeichen verwendet. Wenn Feuchtigkeit verdunstet, wird Wärme verbraucht, daher wird der entsprechende Term, der W enthält, ebenfalls mit einem Minuszeichen belegt.

Der Vergleich von berechneten und experimentellen Daten zum Heizwert verschiedener Brennstoffe (Holz, Torf, Kohle, Öl) hat gezeigt, dass die Berechnung nach der Mendelejew-Formel (5.1) einen Fehler von nicht mehr als 10 % ergibt.

Netto-Heizwert Q n(MJ / m 3) trockener brennbarer Gase kann mit ausreichender Genauigkeit als Summe der Produkte aus dem Heizwert einzelner Komponenten und ihrem Anteil in 1 m 3 gasförmigem Brennstoff berechnet werden.

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)

wobei in Klammern der prozentuale (Vol.%) Gehalt der entsprechenden Gase im Gemisch angegeben ist.

Der durchschnittliche Heizwert von Erdgas beträgt ca. 53,6 MJ/m 3 . In künstlich hergestellten Brenngasen ist der Gehalt an CH 4 -Methan vernachlässigbar. Die brennbaren Hauptbestandteile sind Wasserstoff H 2 und Kohlenmonoxid CO. In Kokereigas erreicht beispielsweise der H 2 -Gehalt (55 ÷ 60) %, und der Nettoheizwert dieses Gases erreicht 17,6 MJ/m 3 . Im Generatorgas beträgt der Gehalt an CO ~ 30 % und H 2 ~ 15 %, während der Heizwert des Generatorgases Q n= (5,2÷6,5) MJ/m3. In Hochofengas ist der Gehalt an CO und H 2 geringer; Größe Q n= (4,0÷4,2) MJ/m3.

Betrachten Sie Beispiele für die Berechnung des Brennwerts von Substanzen mit der Mendelejew-Formel.

Lassen Sie uns den Heizwert von Kohle bestimmen, deren elementare Zusammensetzung in der Tabelle angegeben ist. 5.4.

Tabelle 5.4

Elementarzusammensetzung von Kohle

Lassen Sie uns die in Tab angegebenen ersetzen. 5.4 Daten in der Mendeleev-Formel (5.1) (Stickstoff N und Asche A sind in dieser Formel nicht enthalten, da sie inerte Substanzen sind und nicht an der Verbrennungsreaktion teilnehmen):

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

Lassen Sie uns die Menge an Brennholz bestimmen, die erforderlich ist, um 50 Liter Wasser von 10 ° C auf 100 ° C zu erhitzen, wenn 5% der bei der Verbrennung freigesetzten Wärme zum Heizen aufgewendet werden, und die Wärmekapazität von Wasser mit\u003d 1 kcal / (kg ∙ Grad) oder 4,1868 kJ / (kg ∙ Grad). Die elementare Zusammensetzung von Brennholz ist in der Tabelle angegeben. 5.5:

Tabelle 5.5

Elementare Zusammensetzung von Brennholz

Lassen Sie uns den Brennwert von Brennholz nach Mendeleevs Formel (5.1) ermitteln:

Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg.

Bestimmen Sie die Wärmemenge, die beim Verbrennen von 1 kg Brennholz zum Erhitzen von Wasser aufgewendet wird (unter Berücksichtigung der Tatsache, dass 5 % der bei der Verbrennung freigesetzten Wärme (a = 0,05) zum Erhitzen aufgewendet werden):

Q 2 = ein Q n=0,05 17,12=0,86 MJ/kg.

Bestimmen Sie die Menge Brennholz, die benötigt wird, um 50 Liter Wasser von 10° C auf 100° C zu erhitzen:

kg.

Somit werden etwa 22 kg Brennholz benötigt, um Wasser zu erhitzen.

Klassifizierung brennbarer Gase

Für die Gasversorgung von Städten und Industriebetrieben werden verschiedene brennbare Gase verwendet, die sich in Herkunft, chemischer Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften unterscheiden.

Brennbare Gase werden nach Herkunft in natürliche oder natürliche und künstliche Gase unterteilt, die aus festen und flüssigen Brennstoffen hergestellt werden.

Erdgase werden zusammen mit Öl aus Bohrungen von reinen Gasfeldern oder Ölfeldern gefördert. Die Gase von Ölfeldern werden Begleitgase genannt.

Die Gase reiner Gasfelder bestehen hauptsächlich aus Methan mit einem geringen Gehalt an schweren Kohlenwasserstoffen. Sie zeichnen sich durch Konstanz in Zusammensetzung und Heizwert aus.

Begleitgase enthalten zusammen mit Methan eine beträchtliche Menge an schweren Kohlenwasserstoffen (Propan und Butan). Die Zusammensetzung und der Brennwert dieser Gase sind sehr unterschiedlich.

Künstliche Gase werden in speziellen Gasanlagen hergestellt – oder als Nebenprodukt bei der Verbrennung von Kohle in Hüttenwerken sowie in Erdölraffinerien gewonnen.

Aus Kohle hergestellte Gase werden in unserem Land in sehr begrenzten Mengen für die städtische Gasversorgung verwendet, und ihr spezifisches Gewicht nimmt ständig ab. Gleichzeitig wächst die Produktion und der Verbrauch von verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen, die aus Erdölbegleitgasen in Gas-Benzin-Anlagen und Ölraffinerien während der Ölraffination gewonnen werden. Flüssige Kohlenwasserstoffgase, die für die städtische Gasversorgung verwendet werden, bestehen hauptsächlich aus Propan und Butan.

Zusammensetzung von Gasen

Die Art des Gases und seine Zusammensetzung bestimmen weitgehend den Gasumfang, das Schema und die Durchmesser des Gasnetzes, die Konstruktionslösungen für Gasbrenner und einzelne Gasleitungseinheiten.

Der Gasverbrauch hängt vom Heizwert und damit von den Durchmessern der Gasleitungen und den Bedingungen für die Gasverbrennung ab. Bei der Verwendung von Gas in Industrieanlagen sind die Verbrennungstemperatur und Flsowie die Konstanz der gasförmigen Brennstoffzusammensetzung von großer Bedeutung.Die Zusammensetzung von Gasen sowie ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften hängen in erster Linie von der Art und Weise der Gewinnung ab Gase.

Brennbare Gase sind mechanische Mischungen verschiedener Gase<как горючих, так и негорючих.

Der brennbare Teil des gasförmigen Brennstoffs umfasst: Wasserstoff (H 2) - ein Gas ohne Farbe, Geschmack und Geruch, sein niedrigerer Heizwert beträgt 2579 kcal / nm 3 \ Methan (CH 4) - ein farbloses, geschmackloses und geruchloses Gas, ist der brennbare Hauptbestandteil von Erdgasen, sein niedrigerer Heizwert beträgt 8555 kcal/nm 3; Kohlenmonoxid (CO) - ein farb-, geschmack- und geruchloses Gas, das bei der unvollständigen Verbrennung von Brennstoffen entsteht, sehr giftig, niedriger Heizwert 3018 kcal/nm 3; schwere Kohlenwasserstoffe (C p N t), Unter diesem Namen<и формулой обозначается целый ряд углеводородов (этан - С2Н 6 , пропан - С 3 Нв, бутан- С4Н 10 и др.), низшая теплотворная способность этих газов колеблется от 15226 до 34890 kcal/nm*.

Der nicht brennbare Teil des gasförmigen Brennstoffs umfasst: Kohlendioxid (CO 2), Sauerstoff (O 2) und Stickstoff (N 2).

Der nicht brennbare Teil von Gasen wird als Ballast bezeichnet. Erdgase zeichnen sich durch einen hohen Heizwert und völlige Abwesenheit von Kohlenmonoxid aus. Gleichzeitig enthalten eine Reihe von Feldern, hauptsächlich Gas und Öl, ein sehr giftiges (und korrosives) Gas – Schwefelwasserstoff (H 2 S). Die meisten künstlichen Kohlegase enthalten eine erhebliche Menge an hochgiftigem Gas – Kohlenmonoxid (CO). ) Das Vorhandensein von Oxid im Gaskohle und anderen toxischen Substanzen ist höchst unerwünscht, da sie die Herstellung von Betriebsarbeiten erschweren und die Gefahr bei der Verwendung von Gas erhöhen.Neben den Hauptkomponenten enthält die Zusammensetzung von Gasen verschiedene Verunreinigungen, die deren spezifischer Wert prozentual vernachlässigbar ist. Angesichts der Tatsache, dass Tausende oder sogar Millionen Kubikmeter Gas vorhanden sind, erreicht die Gesamtmenge an Verunreinigungen jedoch einen erheblichen Wert. Viele Verunreinigungen fallen in Gasleitungen aus, was letztendlich zu einer Verringerung ihrer führt Durchsatz und manchmal zu einer vollständigen Unterbrechung des Gasflusses. Daher muss das Vorhandensein von Verunreinigungen im Gas sowohl bei der Auslegung von Gasleitungen berücksichtigt werden, sowie während des Betriebs.

Die Menge und Zusammensetzung der Verunreinigungen hängt von der Methode der Gasgewinnung oder -extraktion und dem Grad ihrer Reinigung ab. Die schädlichsten Verunreinigungen sind Staub, Teer, Naphthalin, Feuchtigkeit und Schwefelverbindungen.

Staub entsteht im Gas während der Produktion (Extraktion) oder während des Gastransports durch Pipelines. Harz ist ein Produkt der thermischen Zersetzung von Kraftstoff und begleitet viele künstliche Gase. Bei Vorhandensein von Staub im Gas trägt das Harz zur Bildung von Teerschlammpfropfen und Verstopfungen in Gaspipelines bei.

Naphthalin kommt häufig in künstlichen Kohlegasen vor. Bei niedrigen Temperaturen schlägt sich Naphthalin in Rohren nieder und verringert zusammen mit anderen festen und flüssigen Verunreinigungen den Strömungsquerschnitt von Gasleitungen.

Feuchtigkeit in Form von Dämpfen ist in fast allen natürlichen und künstlichen Gasen enthalten. Durch den Kontakt von Gasen mit der Wasseroberfläche gelangt es in Erdgase in das Gasfeld selbst, und künstliche Gase werden während des Produktionsprozesses mit Wasser gesättigt.Das Vorhandensein von Feuchtigkeit im Gas in erheblichen Mengen ist unerwünscht, da es den Heizwert verringert Wert des Gases. Darüber hinaus hat es eine hohe Wärmekapazität der Verdampfung, Feuchtigkeit während der Gasverbrennung trägt eine erhebliche Menge an Wärme zusammen mit den Verbrennungsprodukten in die Atmosphäre ab Gas wird in der "Belastung seiner Bewegung durch Rohre gekühlt, es können Wasserpfropfen in der Gasleitung (in unteren Punkten) gelöscht werden. Dazu müssen spezielle Kondensatsammler installiert und abgepumpt werden.

Wie bereits erwähnt, umfassen Schwefelverbindungen Schwefelwasserstoff sowie Schwefelkohlenstoff, Mercaptan usw. Diese Verbindungen beeinträchtigen nicht nur die menschliche Gesundheit, sondern verursachen auch eine erhebliche Korrosion von Rohren.

Andere schädliche Verunreinigungen umfassen Ammoniak und Cyanidverbindungen, die hauptsächlich in Kohlegasen gefunden werden. Das Vorhandensein von Ammoniak- und Cyanidverbindungen führt zu einer erhöhten Korrosion des Rohrmetalls.

Das Vorhandensein von Kohlendioxid und Stickstoff in brennbaren Gasen ist ebenfalls unerwünscht. Diese Gase nehmen nicht am Verbrennungsprozess teil, da sie ein Ballast sind, der den Heizwert verringert, was zu einer Vergrößerung des Durchmessers von Gasleitungen und einer Verringerung der Wirtschaftlichkeit der Verwendung von gasförmigem Brennstoff führt.

Die Zusammensetzung der für die städtische Gasversorgung verwendeten Gase muss den Anforderungen von GOST 6542-50 (Tabelle 1) entsprechen.

Tabelle 1

Die Durchschnittswerte der Zusammensetzung von Erdgasen der bekanntesten Felder des Landes sind in der Tabelle dargestellt. 2.

Aus Gasfeldern (trocken)

Westukraine. . .	81,2	7,5	4,5	3,7	2,5	- .	0,1	0,5	0,735
Shebelinskoye ..................................	92,9	4,5	0,8	0,6	0,6	____ .	0,1	0,5	0,603
Region Stawropol. .	98,6	0,4	0,14	0,06		-	0,1	0,7	0,561
Region Krasnodar. .	92,9		0,5	-	0,5	_	0,01	0,09	0,595
Saratow ..........................	93,4	2,1	0,8	0,4	0,3	Spuren	0,3	2,7	0,576
Gazli, Region Buchara	96,7		0,35	0,4"			0,1	0,45	0,575
Aus Öl- und Gasfeldern (assoziiert)
Romaschkino ................................			18,5	6,2	4,7		0,1	11,5	1,07
				7,4	4,6	____	Spuren		1,112	__ .
Tuymazy ..........................			18,4	6,8	4,6	____	0,1	7,1	1,062	-
Asch.......		23,5		9,3	3,5	____	0,2	4,5	1,132	-
Deutlich.......... ............................. .				2,5		. ___ .		1,5	0,721	-
Syzran-Öl ..........................	31,9	23,9 -	5,9	2,7	0,8	1,7	1,6	31,5	0,932	-
Ishimbay ..........................	42,4		20,5	7,2	3,1	2,8			1,040	_
Andischan. .........................	66,5	16,6	9,4	3,1	3,1	0,03	0,2	4,17	0,801 ;

Heizwert von Gasen

Die Wärmemenge, die während der vollständigen Verbrennung einer Einheitsmenge Brennstoff freigesetzt wird, wird als Heizwert (Q) oder, wie es manchmal genannt wird, als Heizwert oder Brennwert bezeichnet, der eine der Haupteigenschaften des Brennstoffs ist.

Der Heizwert von Gasen wird üblicherweise mit 1 bezeichnet m 3, unter normalen Bedingungen aufgenommen.

In technischen Berechnungen versteht man unter Normalbedingungen den Zustand des Gases bei einer Temperatur von 0 ° C und einem Druck von 760 mmHg Kunst. Das Gasvolumen unter diesen Bedingungen ist angegeben nm 3(normaler Kubikmeter).

Für Industriegasmessungen gemäß GOST 2923-45 werden die Temperatur von 20 ° C und der Druck von 760 als Normalbedingungen angenommen mmHg Kunst. Das auf diese Bedingungen bezogene Gasvolumen steht im Gegensatz dazu nm 3 Wir werden anrufen m 3 (Kubikmeter).

Heizwert von Gasen (Q)) ausgedrückt kcal/nm z oder hinein kcal / m 3.

Bei verflüssigten Gasen wird der Brennwert auf 1 bezogen kg.

Es gibt einen höheren (Q in) und einen niedrigeren (Q n) Heizwert. Der Brennwert berücksichtigt die bei der Verbrennung von Kraftstoff entstehende Kondensationswärme von Wasserdampf. Der Heizwert berücksichtigt nicht die im Wasserdampf der Verbrennungsprodukte enthaltene Wärme, da Wasserdampf nicht kondensiert, sondern mit den Verbrennungsprodukten abgeführt wird.

Die Begriffe Q in und Q n gelten nur für solche Gase, bei deren Verbrennung Wasserdampf freigesetzt wird (diese Begriffe gelten nicht für Kohlenmonoxid, das bei der Verbrennung keinen Wasserdampf abgibt).

Wenn Wasserdampf kondensiert, wird Wärme gleich 539 freigesetzt kcal/kg. Außerdem wird beim Abkühlen des Kondensats auf 0 °C (bzw. 20 °C) Wärme in Höhe von 100 bzw. 80 freigesetzt kcal/kg.

Insgesamt wird durch die Kondensation von Wasserdampf mehr als 600 Wärme freigesetzt kcal/kg, das ist die Differenz zwischen Brutto- und Nettoheizwert des Gases. Bei den meisten Gasen, die in der städtischen Gasversorgung verwendet werden, beträgt dieser Unterschied 8-10 %.

Die Werte des Heizwerts einiger Gase sind in der Tabelle angegeben. 3.

Für die städtische Gasversorgung werden derzeit Gase verwendet, die in der Regel einen Heizwert von mindestens 3500 haben kcal / nm 3. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass Gas unter den Bedingungen von Städten über beträchtliche Entfernungen durch Rohre geliefert wird. Bei einem niedrigen Heizwert muss eine große Menge zugeführt werden. Dies führt zwangsläufig zu einer Vergrößerung der Durchmesser von Gasleitungen und damit zu einer Erhöhung der Metallinvestitionen und Mittel für den Bau von Gasnetzen und in der Folge zu einer Erhöhung der Betriebskosten. Ein wesentlicher Nachteil von kalorienarmen Gasen besteht darin, dass sie in den meisten Fällen eine erhebliche Menge Kohlenmonoxid enthalten, was die Gefahr bei der Verwendung von Gas sowie bei der Wartung von Netzen und Anlagen erhöht.

Gas mit Heizwert unter 3500 kcal/nm 3 am häufigsten in der Industrie verwendet, wo es nicht erforderlich ist, es über weite Strecken zu transportieren, und es einfacher ist, die Verbrennung zu organisieren. Für die städtische Gasversorgung ist es wünschenswert, einen konstanten Heizwert von Gas zu haben. Schwankungen sind, wie wir bereits festgestellt haben, nicht mehr als 10 % erlaubt. Eine stärkere Änderung des Heizwertes des Gases erfordert eine Neueinstellung und teilweise auch eine Änderung einer großen Anzahl von einheitlichen Brennern für Haushaltsgeräte, was mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist.

Die Tabellen zeigen die massenspezifische Verbrennungswärme von Brennstoff (flüssig, fest und gasförmig) und einigen anderen brennbaren Materialien. Als Brennstoffe kommen in Betracht: Kohle, Brennholz, Koks, Torf, Kerosin, Öl, Alkohol, Benzin, Erdgas etc.

Liste der Tabellen:

In einer exothermen Kraftstoffoxidationsreaktion wird seine chemische Energie unter Freisetzung einer bestimmten Wärmemenge in thermische Energie umgewandelt. Die dabei entstehende thermische Energie wird als Verbrennungswärme des Brennstoffs bezeichnet. Es hängt von seiner chemischen Zusammensetzung und Feuchtigkeit ab und ist die wichtigste. Der Heizwert des Brennstoffs, bezogen auf 1 kg Masse oder 1 m 3 Volumen, bildet den massen- oder volumetrischen spezifischen Heizwert.

Die spezifische Verbrennungswärme von Brennstoff ist die Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung einer Massen- oder Volumeneinheit eines festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs freigesetzt wird. Im Internationalen Einheitensystem wird dieser Wert in J / kg oder J / m 3 gemessen.

Die spezifische Verbrennungswärme eines Kraftstoffs kann experimentell bestimmt oder analytisch berechnet werden. Experimentelle Methoden zur Bestimmung des Brennwerts basieren auf der praktischen Messung der bei der Verbrennung von Kraftstoff freigesetzten Wärmemenge, beispielsweise in einem Kalorimeter mit Thermostat und Verbrennungsbombe. Für einen Kraftstoff mit bekannter chemischer Zusammensetzung kann die spezifische Verbrennungswärme aus der Mendelejew-Formel bestimmt werden.

Es gibt höhere und niedrigere spezifische Verbrennungswärme. Der Brennwert entspricht der maximalen Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs freigesetzt wird, wobei die Wärme berücksichtigt wird, die für die Verdampfung der im Brennstoff enthaltenen Feuchtigkeit aufgewendet wird. Der untere Heizwert ist um den Wert der Kondensationswärme, die aus der Feuchtigkeit des Brennstoffs und dem Wasserstoff der organischen Masse entsteht, die bei der Verbrennung zu Wasser wird, kleiner als der höhere Wert.

Zur Bestimmung von Kraftstoffqualitätsindikatoren sowie bei wärmetechnischen Berechnungen verwenden normalerweise die niedrigste spezifische Verbrennungswärme, die die wichtigste thermische und betriebliche Eigenschaft des Kraftstoffs ist und in den nachstehenden Tabellen angegeben ist.

Spezifische Verbrennungswärme fester Brennstoffe (Kohle, Brennholz, Torf, Koks)

Die Tabelle zeigt die Werte der spezifischen Verbrennungswärme von trockenem Festbrennstoff in der Einheit MJ/kg. Die Brennstoffe in der Tabelle sind nach Namen in alphabetischer Reihenfolge geordnet.

Von den betrachteten festen Brennstoffen hat Kokskohle den höchsten Heizwert – ihre spezifische Verbrennungswärme beträgt 36,3 MJ/kg (oder 36,3·10 6 J/kg in SI-Einheiten). Darüber hinaus ist ein hoher Heizwert charakteristisch für Kohle, Anthrazit, Holzkohle und Braunkohle.

Brennstoffe mit geringer Energieeffizienz sind Holz, Brennholz, Schießpulver, Freztorf, Ölschiefer. Beispielsweise beträgt die spezifische Verbrennungswärme von Brennholz 8,4 ... 12,5 und von Schießpulver nur 3,8 MJ / kg.

Spezifische Verbrennungswärme fester Brennstoffe (Kohle, Brennholz, Torf, Koks)

Kraftstoff
Anthrazit	26,8…34,8
Holzpellets (Pillen)	18,5
Brennholz trocken	8,4…11
Trockenes Brennholz aus Birke	12,5
Gaskoks	26,9
Hochofenkoks	30,4
Halbkoks	27,3
Pulver	3,8
Schiefer	4,6…9
Ölschiefer	5,9…15
Festtreibstoff	4,2…10,5
Torf	16,3
faseriger Torf	21,8
Torf mahlen	8,1…10,5
Torfkrümel	10,8
Braunkohle	13…25
Braunkohle (Briketts)	20,2
Braunkohle (Staub)	25
Donezk Kohle	19,7…24
Holzkohle	31,5…34,4
Kohle	27
Kokskohle	36,3
Kusnezker Kohle	22,8…25,1
Tscheljabinsker Kohle	12,8
Ekibastuz-Kohle	16,7
franztorf	8,1
Schlacke	27,5

Spezifische Verbrennungswärme flüssiger Brennstoffe (Alkohol, Benzin, Kerosin, Öl)

Die Tabelle der spezifischen Verbrennungswärme von flüssigen Brennstoffen und einigen anderen organischen Flüssigkeiten ist angegeben. Zu beachten ist, dass sich Kraftstoffe wie Benzin, Dieselkraftstoff und Öl durch eine hohe Wärmefreisetzung bei der Verbrennung auszeichnen.

Die spezifische Verbrennungswärme von Alkohol und Aceton ist deutlich geringer als bei herkömmlichen Kraftstoffen. Außerdem hat Flüssigtreibstoff einen relativ niedrigen Brennwert und bei der vollständigen Verbrennung von 1 kg dieser Kohlenwasserstoffe wird eine Wärmemenge von 9,2 bzw. 13,3 MJ freigesetzt.

Spezifische Verbrennungswärme flüssiger Brennstoffe (Alkohol, Benzin, Kerosin, Öl)

Kraftstoff	Spezifische Verbrennungswärme, MJ/kg
Aceton	31,4
Benzin A-72 (GOST 2084-67)	44,2
Flugbenzin B-70 (GOST 1012-72)	44,1
Benzin AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
Benzol	40,6
Winterdiesel (GOST 305-73)	43,6
Sommerdieselkraftstoff (GOST 305-73)	43,4
Flüssigtreibstoff (Kerosin + Flüssigsauerstoff)	9,2
Flugkerosin	42,9
Petroleumbeleuchtung (GOST 4753-68)	43,7
Xylol	43,2
Heizöl mit hohem Schwefelgehalt	39
Schwefelarmes Heizöl	40,5
Heizöl mit niedrigem Schwefelgehalt	41,7
Schwefelhaltiges Heizöl	39,6
Methylalkohol (Methanol)	21,1
n-Butylalkohol	36,8
Öl	43,5…46
Öl Methan	21,5
Toluol	40,9
Testbenzin (GOST 313452)	44
Ethylenglykol	13,3
Ethylalkohol (Ethanol)	30,6

Spezifische Verbrennungswärme von gasförmigen Brennstoffen und brennbaren Gasen

Eine Tabelle der spezifischen Verbrennungswärme von gasförmigem Brennstoff und einigen anderen brennbaren Gasen in der Größenordnung von MJ/kg wird vorgestellt. Von den betrachteten Gasen unterscheidet sich die größte massenspezifische Verbrennungswärme. Bei der vollständigen Verbrennung von einem Kilogramm dieses Gases werden 119,83 MJ Wärme freigesetzt. Auch ein Brennstoff wie Erdgas hat einen hohen Heizwert – die spezifische Verbrennungswärme von Erdgas beträgt 41 ... 49 MJ/kg (für rein 50 MJ/kg).

Spezifische Verbrennungswärme gasförmiger Brennstoffe und brennbarer Gase (Wasserstoff, Erdgas, Methan)

Kraftstoff	Spezifische Verbrennungswärme, MJ/kg
1-Buten	45,3
Ammoniak	18,6
Acetylen	48,3
Wasserstoff	119,83
Wasserstoff, Mischung mit Methan (50 % H 2 und 50 % CH 4 nach Masse)	85
Wasserstoff, Gemisch mit Methan und Kohlenmonoxid (33-33-33 Gew.-%)	60
Wasserstoff, Mischung mit Kohlenmonoxid (50 % H 2 50 % CO 2 nach Masse)	65
Hochofengas	3
Koksofengas	38,5
LPG verflüssigtes Kohlenwasserstoffgas (Propan-Butan)	43,8
Isobutan	45,6
Methan	50
n-Butan	45,7
n-Hexan	45,1
n-Pentan	45,4
Begleitgas	40,6…43
Erdgas	41…49
Propadien	46,3
Propan	46,3
Propylen	45,8
Propylen, Gemisch mit Wasserstoff und Kohlenmonoxid (90–9–1 Gew.-%)	52
Ethan	47,5
Ethylen	47,2

Spezifische Verbrennungswärme einiger brennbarer Materialien

Es wird eine Tabelle mit der spezifischen Verbrennungswärme einiger brennbarer Materialien (Holz, Papier, Kunststoff, Stroh, Gummi usw.) angegeben. Es sind Materialien mit hoher Wärmefreisetzung bei der Verbrennung zu beachten. Zu diesen Materialien gehören: Gummi verschiedener Art, expandiertes Polystyrol (Polystyrol), Polypropylen und Polyethylen.

Spezifische Verbrennungswärme einiger brennbarer Materialien

Kraftstoff	Spezifische Verbrennungswärme, MJ/kg
Papier	17,6
Kunstleder	21,5
Holz (Barren mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 14%)	13,8
Holz in Stapeln	16,6
Eichenholz	19,9
Fichtenholz	20,3
Holz grün	6,3
Kiefernholz	20,9
Kapron	31,1
Carbolite-Produkte	26,9
Karton	16,5
Styrol-Butadien-Kautschuk SKS-30AR	43,9
Natürliches Gummi	44,8
Synthesekautschuk	40,2
Gummi-SCS	43,9
Chloroprenkautschuk	28
Polyvinylchlorid-Linoleum	14,3
Zweischichtiges Polyvinylchlorid-Linoleum	17,9
Linoleum Polyvinylchlorid auf Filzbasis	16,6
Linoleum Polyvinylchlorid auf warmer Basis	17,6
Linoleum Polyvinylchlorid auf Gewebebasis	20,3
Linolkautschuk (Relin)	27,2
Paraffin fest	11,2
Polyschaum PVC-1	19,5
Polyschaum FS-7	24,4
Polyschaum FF	31,4
Expandiertes Polystyrol PSB-S	41,6
Polyurethanschaum	24,3
Faserplatten	20,9
Polyvinylchlorid (PVC)	20,7
Polycarbonat	31
Polypropylen	45,7
Polystyrol	39
Polyethylen mit hoher Dichte	47
Niederdruck-Polyethylen	46,7
Gummi	33,5
Ruberoide	29,5
Rußkanal	28,3
Heu	16,7
Stroh	17
Organisches Glas (Plexiglas)	27,7
Textolith	20,9
Tol	16
TNT	15
Baumwolle	17,5
Zellulose	16,4
Wolle und Wollfasern	23,1

Quellen:

GOST 147-2013 Fester mineralischer Brennstoff. Bestimmung des höheren Heizwertes und Berechnung des unteren Heizwertes.
GOST 21261-91 Erdölprodukte. Verfahren zur Bestimmung des Brennwerts und Berechnung des Heizwerts.
GOST 22667-82 Brennbare Erdgase. Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Brennwerts, der relativen Dichte und der Wobbezahl.
GOST 31369-2008 Erdgas. Berechnung von Brennwert, Dichte, relative Dichte und Wobbezahl auf Basis der Komponentenzusammensetzung.
Zemsky G. T. Entflammbare Eigenschaften anorganischer und organischer Materialien: Nachschlagewerk M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.

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Der Heizwert von Gasen wird üblicherweise mit 1 bezeichnet m 3, unter normalen Bedingungen aufgenommen.

Heizwert von Gasen (Q)) ausgedrückt kcal/nm z oder hinein kcal / m 3.

Bei verflüssigten Gasen wird der Brennwert auf 1 bezogen kg.

Wenn Wasserdampf kondensiert, wird Wärme gleich 539 freigesetzt kcal/kg. Außerdem wird beim Abkühlen des Kondensats auf 0 °C (bzw. 20 °C) Wärme in Höhe von 100 bzw. 80 freigesetzt kcal/kg.

Die Werte des Heizwerts einiger Gase sind in der Tabelle angegeben. 3.

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Spezifische Verbrennungswärme fester Brennstoffe (Kohle, Brennholz, Torf, Koks)

Spezifische Verbrennungswärme flüssiger Brennstoffe (Alkohol, Benzin, Kerosin, Öl)

Spezifische Verbrennungswärme von gasförmigen Brennstoffen und brennbaren Gasen

Spezifische Verbrennungswärme einiger brennbarer Materialien

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