Každý deň, keď zapnete horák na sporáku, len málo ľudí premýšľa o tom, ako dávno začali produkovať plyn. U nás sa jeho vývoj začal v dvadsiatom storočí. Predtým sa jednoducho našiel pri ťažbe ropných produktov. Kalorická hodnota zemný plyn je taká veľká, že dnes je táto surovina jednoducho nenahraditeľná a jej vysokokvalitné náprotivky ešte neboli vyvinuté.

Tabuľka výhrevnosti vám pomôže pri výbere paliva na vykurovanie vášho domova

Vlastnosti fosílneho paliva

Zemný plyn je dôležité fosílne palivo, ktoré zaujíma popredné miesto v palivovej a energetickej bilancii mnohých štátov. S cieľom dodávať palivo do mesta a všetky druhy technické podniky spotrebúvajú rôzne horľavé plyny, pretože prírodné sa považujú za nebezpečné.

Ekológovia veria, že plyn je najčistejšie palivo, pri spaľovaní sa uvoľňuje oveľa menej toxické látky než palivové drevo, uhlie, olej. Toto palivo ľudia denne používajú a obsahuje takú prísadu ako odorant, pridáva sa na vybavených zariadeniach v pomere 16 miligramov na 1000 metrov kubických plynu.

Dôležitou zložkou látky je metán (cca 88-96%), zvyšok tvoria ostatné chemikálie:

• bután;
• sírovodík;
• propán;
• dusík;
• kyslík.

V tomto videu zvážime úlohu uhlia:

Množstvo metánu v prírodné palivo priamo závisí od jeho oblasti.

Opísaný typ paliva pozostáva z uhľovodíkových a neuhľovodíkových zložiek. Prírodným fosílnym palivom je predovšetkým metán, ktorý zahŕňa bután a propán. Okrem uhľovodíkových zložiek sú v opísanom fosílnom palive prítomné dusík, síra, hélium a argón. A tiež existujú kvapalné pary, ale iba v plyne ropné polia.

Typy vkladov

Zaznamenáva sa niekoľko typov ložísk plynu. Sú rozdelené do nasledujúcich typov:

• plyn;
• olej.

ich punc je obsah uhľovodíkov. Plynové ložiská obsahujú približne 85-90% prezentovanej látky, ropné polia obsahujú nie viac ako 50%. Zvyšné percentá zaberajú látky ako bután, propán a olej.

Obrovskou nevýhodou tvorby oleja je jeho vyplachovanie z iný druh aditíva. Síra ako nečistota sa využíva v technických podnikoch.

Spotreba zemného plynu

Bután sa spotrebúva ako palivo na čerpacích staniciach pre autá a organická látka nazývaná „propán“ sa používa ako palivo do zapaľovačov. Acetylén je vysoko horľavý a používa sa pri zváraní a rezaní kovov.

Fosílne palivo sa používa v každodennom živote:

• stĺpy;
• plynová pec;

Tento druh paliva je považovaný za najviac rozpočtový a neškodný, jedinou nevýhodou sú emisie oxid uhličitý pri vyhorení do atmosféry. Vedci na celej planéte hľadajú náhradu za tepelnú energiu.

Kalorická hodnota

Výhrevnosť zemného plynu je množstvo tepla vytvoreného pri dostatočnom vyhorení jednotky paliva. Množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní sa označuje ako jedna meter kubický prijaté v prírodných podmienkach.

Tepelná kapacita zemného plynu sa meria takto:

• kcal / nm 3;
• kcal / m3.

Existuje vysoká a nízka výhrevnosť:

1. Vysoká. Zohľadňuje teplo vodnej pary, ktoré vzniká pri spaľovaní paliva.
2. Nízka. Neberie do úvahy teplo obsiahnuté vo vodnej pare, pretože takéto pary sa nedajú kondenzovať, ale odchádzajú so splodinami horenia. Vďaka akumulácii vodnej pary vytvára množstvo tepla rovnajúce sa 540 kcal / kg. Okrem toho, keď sa kondenzát ochladí, uvoľní sa teplo od 80 do sto kcal / kg. Vo všeobecnosti sa v dôsledku akumulácie vodnej pary tvorí viac ako 600 kcal / kg, čo je rozlišovací znak medzi vysokým a nízkym tepelným výkonom.

Pre veľkú väčšinu plynov spotrebovaných v mestskom distribučnom systéme paliva sa rozdiel rovná 10 %. Na zásobovanie mesta plynom musí byť jeho výhrevnosť vyššia ako 3500 kcal/Nm 3 . Vysvetľuje to skutočnosť, že dodávka sa vykonáva potrubím do dlhé vzdialenosti. Ak je výhrevnosť nízka, potom sa jeho zásoba zvyšuje.

Ak je výhrevnosť zemného plynu nižšia ako 3500 kcal / Nm 3, častejšie sa používa v priemysle. Nie je potrebné ho prepravovať na veľké vzdialenosti a spaľovanie je oveľa jednoduchšie. Zásadné zmeny kalorická hodnota plyn potrebujú časté úpravy a niekedy aj výmenu Vysoké čísloštandardizované horáky domácich snímačov, čo vedie k ťažkostiam.

Táto situácia vedie k zvýšeniu priemeru plynovodu, ako aj k zvýšeniu nákladov na kov, kladenie sietí a prevádzku. Veľkou nevýhodou nízkokalorických fosílnych palív je obrovský obsah oxidu uhoľnatého, v súvislosti s tým sa zvyšuje miera nebezpečenstva pri prevádzke paliva a pri údržbe potrubia, respektíve zariadení.

Teplo uvoľnené pri spaľovaní nepresahujúce 3500 kcal/nm 3 sa najčastejšie využíva v priemyselnej výrobe, kde ho nie je potrebné prenášať na veľkú vzdialenosť a ľahko sa spáli.

Množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní jednotkového množstva paliva sa nazýva výhrevnosť (Q) alebo, ako sa niekedy nazýva, výhrevnosť alebo výhrevnosť, ktorá je jednou z hlavných charakteristík paliva.

Výhrevnosť plynov sa zvyčajne označuje ako 1 m 3, prijaté na normálnych podmienkach.

V technických výpočtoch sa normálne podmienky chápu ako stav plynu pri teplote 0 ° C a pri tlaku 760 mmHg čl. Objem plynu za týchto podmienok je označený nm 3(normálny meter kubický).

Pre priemyselné merania plynu v súlade s GOST 2923-45 sa teplota 20 ° C a tlak 760 berú ako normálne podmienky mmHg čl. Objem plynu sa vzťahuje na tieto podmienky, na rozdiel od nm 3 zavoláme m 3 (meter kubický).

Výhrevnosť plynov (Q)) vyjadrené v kcal/nm e alebo v kcal / m3.

Pre skvapalnené plyny výhrevnosť sa vzťahuje na 1 kg.

Existuje vyššia (Q in) a nižšia (Q n) výhrevnosť. Spalné teplo zohľadňuje kondenzačné teplo vodnej pary vznikajúcej pri spaľovaní paliva. Čistá výhrevnosť nezohľadňuje teplo obsiahnuté vo vodnej pare splodín horenia, pretože vodná para nekondenzuje, ale je odvádzaná so splodinami horenia.

Pojmy Qin a Qn sa vzťahujú len na tie plyny, pri ktorých spaľovaní sa uvoľňuje vodná para (tieto pojmy sa nevzťahujú na oxid uhoľnatý, ktorý pri spaľovaní nevytvára vodnú paru).

Keď vodná para kondenzuje, uvoľňuje sa teplo rovnajúce sa 539 kcal/kg. Okrem toho, keď sa kondenzát ochladí na 0 ° C (alebo 20 ° C), uvoľní sa teplo v množstve 100 alebo 80 kcal/kg.

Celkovo sa v dôsledku kondenzácie vodnej pary uvoľní viac ako 600 tepla kcal/kg,čo je rozdiel medzi hrubou a čistou výhrevnosťou plynu. Pre väčšinu plynov používaných v mestských dodávkach plynu je tento rozdiel 8-10%.

Hodnoty výhrevnosti niektorých plynov sú uvedené v tabuľke. 3.

Na zásobovanie mestským plynom sa v súčasnosti používajú plyny, ktoré majú spravidla výhrevnosť najmenej 3500 kcal / nm 3. Vysvetľuje to skutočnosť, že v podmienkach miest sa plyn dodáva potrubím na značné vzdialenosti. Pri nízkej výhrevnosti je potrebné dodať veľké množstvo. To nevyhnutne vedie k zvýšeniu priemerov plynovodov a v dôsledku toho k zvýšeniu investícií do kovu a finančných prostriedkov na výstavbu. plynárenské siete a následne: a k zvýšeniu prevádzkových nákladov. Významnou nevýhodou nízkokalorických plynov je, že vo väčšine prípadov obsahujú značné množstvo oxidu uhoľnatého, čo zvyšuje nebezpečenstvo pri používaní plynu, ako aj pri údržbe sietí a inštalácií.

Plyn s výhrevnosťou menšou ako 3500 kcal/nm 3 najčastejšie sa používa v priemysle, kde nie je potrebné prepravovať ho na veľké vzdialenosti a je jednoduchšie organizovať spaľovanie. Pre zásobovanie mestským plynom je žiaduce mať konštantnú výhrevnosť plynu. Kolísanie, ako sme už uviedli, nie je povolené viac ako 10 %. Väčšia zmena výhrevnosti plynu si vyžaduje novú úpravu a niekedy aj zmenu veľkého počtu unifikovaných horákov pre domáce spotrebiče, s čím sú spojené značné ťažkosti.

V tabuľkách je uvedené hmotnostné špecifické spalné teplo paliva (kvapalného, ​​tuhého a plynného) a niektorých ďalších horľavých materiálov. Do úvahy prichádzajú palivá ako: uhlie, palivové drevo, koks, rašelina, petrolej, ropa, lieh, benzín, zemný plyn atď.

Zoznam tabuliek:

Pri exotermickej oxidačnej reakcii paliva sa jeho chemická energia premieňa na tepelnú energiu s uvoľnením určitého množstva tepla. Vznikajúci termálna energia nazývané spaľovacie teplo paliva. Je na ňom závislá chemické zloženie, vlhkosť a je hlavná . Výhrevnosť paliva, ktorá sa vzťahuje na 1 kg hmotnosti alebo 1 m 3 objemu, tvorí hmotnostnú alebo objemovú špecifickú výhrevnosť.

Merné spalné teplo paliva je množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spálení jednotkovej hmotnosti alebo objemu tuhého, kvapalného alebo plynného paliva. AT medzinárodný systém jednotiek, táto hodnota sa meria v J / kg alebo J / m 3.

Špecifické spalné teplo paliva možno určiť experimentálne alebo vypočítať analyticky. Experimentálne metódy definície výhrevnosti vychádzajú z praktického merania množstva tepla uvoľneného pri spaľovaní paliva, napríklad v kalorimetri s termostatom a spaľovacou bombou. Pre palivo so známym chemickým zložením možno špecifické spalné teplo určiť z Mendelejevovho vzorca.

Existujú vyššie a nižšie špecifické spalné teplo. Spalné teplo sa rovná maximálny počet teplo uvoľnené pri úplnom spaľovaní paliva, berúc do úvahy teplo vynaložené na odparovanie vlhkosti obsiahnutej v palive. Čistá výhrevnosť menšiu hodnotu vyššie o hodnotu kondenzačného tepla, ktoré vzniká z vlhkosti paliva a vodíka organickej hmoty ktorá sa pri horení mení na vodu.

Na určenie ukazovateľov kvality paliva, ako aj pri výpočtoch tepelnej techniky zvyčajne využívajú najnižšie špecifické spalné teplo, čo je najdôležitejšia tepelná a prevádzková charakteristika paliva a je uvedená v tabuľkách nižšie.

Merné spalné teplo tuhého paliva (uhlie, palivové drevo, rašelina, koks)

V tabuľke sú uvedené hodnoty merného spalného tepla suchého tuhého paliva v jednotkách MJ/kg. Palivo v tabuľke je zoradené podľa názvu v abecednom poradí.

Z uvažovaných tuhých palív má najvyššiu výhrevnosť koksovateľné uhlie - jeho špecifické spalné teplo je 36,3 MJ/kg (alebo 36,3·10 6 J/kg v jednotkách SI). Okrem toho je vysoká výhrevnosť charakteristická pre uhlie, antracit, drevené uhlie a hnedé uhlie.

Medzi palivá s nízkou energetickou účinnosťou patrí drevo, palivové drevo, pušný prach, freztorf, ropná bridlica. Napríklad špecifické teplo spaľovania palivového dreva je 8,4 ... 12,5 a strelný prach - iba 3,8 MJ / kg.

Špecifické teplo spaľovanie tuhých palív (uhlie, palivové drevo, rašelina, koks)

Palivo
Antracit	26,8…34,8
Drevené pelety (pilulky)	18,5
Palivové drevo suché	8,4…11
Suché brezové palivové drevo	12,5
plynový koks	26,9
vysokopecný koks	30,4
polokoks	27,3
Prášok	3,8
Bridlica	4,6…9
Roponosná bridlica	5,9…15
pevný raketové palivo	4,2…10,5
Rašelina	16,3
vláknitá rašelina	21,8
Frézovanie rašeliny	8,1…10,5
Rašelinová drť	10,8
Hnedé uhlie	13…25
Hnedé uhlie (brikety)	20,2
Hnedé uhlie (prach)	25
Donecké uhlie	19,7…24
Drevené uhlie	31,5…34,4
Uhlie	27
Koksovateľné uhlie	36,3
Kuzneck uhlie	22,8…25,1
Čeľabinské uhlie	12,8
Ekibastuzské uhlie	16,7
frestorf	8,1
Troska	27,5

Špecifické spalné teplo kvapalného paliva (alkohol, benzín, petrolej, olej)

Je uvedená tabuľka špecifického spaľovacieho tepla kvapalné palivo a niektoré ďalšie organické kvapaliny. Treba poznamenať, že palivá ako benzín, motorová nafta a olej sa vyznačujú vysokým uvoľňovaním tepla počas spaľovania.

Špecifické spalné teplo alkoholu a acetónu je výrazne nižšie ako u tradičných motorových palív. Kvapalný hnací plyn má navyše relatívne nízku výhrevnosť a pri úplnom spálení 1 kg týchto uhľovodíkov sa uvoľní množstvo tepla 9,2 a 13,3 MJ.

Špecifické spalné teplo kvapalného paliva (alkohol, benzín, petrolej, olej)

Palivo	Špecifické spalné teplo, MJ/kg
Acetón	31,4
Benzín A-72 (GOST 2084-67)	44,2
Letecký benzín B-70 (GOST 1012-72)	44,1
Benzín AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
benzén	40,6
Zimná nafta (GOST 305-73)	43,6
Letná motorová nafta (GOST 305-73)	43,4
Kvapalný hnací plyn (petrolej + kvapalný kyslík)	9,2
Letecký petrolej	42,9
Osvetľovací petrolej (GOST 4753-68)	43,7
xylén	43,2
Vykurovací olej s vysokým obsahom síry	39
Vykurovací olej s nízkym obsahom síry	40,5
Vykurovací olej s nízkym obsahom síry	41,7
Sírany vykurovací olej	39,6
Metylalkohol (metanol)	21,1
n-butylalkohol	36,8
Olej	43,5…46
Ropný metán	21,5
toluén	40,9
Biely lieh (GOST 313452)	44
etylénglykol	13,3
Etanol(etanol)	30,6

Špecifické spalné teplo plynného paliva a horľavých plynov

Uvádza sa tabuľka merného spalného tepla plynného paliva a niektorých iných horľavých plynov v rozmere MJ/kg. Z uvažovaných plynov sa líši najväčšie hmotnostné špecifické teplo spaľovania. Pri úplnom spálení jedného kilogramu tohto plynu sa uvoľní 119,83 MJ tepla. Taktiež palivo, akým je zemný plyn, má vysokú výhrevnosť – špecifické spalné teplo zemného plynu je 41 ... 49 MJ / kg (čisto 50 MJ / kg).

Merné spalné teplo plynného paliva a horľavých plynov (vodík, zemný plyn, metán)

Palivo	Špecifické spalné teplo, MJ/kg
1-butén	45,3
Amoniak	18,6
acetylén	48,3
Vodík	119,83
Vodík, zmes s metánom (50 % H2 a 50 % CH4 hmotn.)	85
Vodík, zmes s metánom a oxidom uhoľnatým (33-33-33 % hmotnosti)	60
Vodík, zmes s oxidom uhoľnatým (50 % H2 50 % CO2 hm.)	65
Vysokopecný plyn	3
koksárenský plyn	38,5
LPG skvapalnený uhľovodíkový plyn (propán-bután)	43,8
izobután	45,6
metán	50
n-bután	45,7
n-hexán	45,1
n-pentán	45,4
Pridružený plyn	40,6…43
Zemný plyn	41…49
Propadien	46,3
Propán	46,3
propylén	45,8
Propylén, zmes s vodíkom a oxidom uhoľnatým (90%-9%-1% hmotnosti)	52
etán	47,5
Etylén	47,2

Špecifické spalné teplo niektorých horľavých materiálov

Uvádza sa tabuľka merného spalného tepla niektorých horľavých materiálov (drevo, papier, plast, slama, guma atď.). Je potrebné poznamenať, materiály s vysokým uvoľňovaním tepla počas spaľovania. Medzi tieto materiály patrí: guma rôzne druhy, expandovaný polystyrén (styrofoam), polypropylén a polyetylén.

Špecifické spalné teplo niektorých horľavých materiálov

Palivo	Špecifické spalné teplo, MJ/kg
Papier	17,6
Koženka	21,5
Drevo (tyče s vlhkosťou 14%)	13,8
Drevo v hromadách	16,6
dubové drevo	19,9
Smrekové drevo	20,3
drevo zelené	6,3
Borovicové drevo	20,9
Kapron	31,1
Karbolitové produkty	26,9
Kartón	16,5
Styrén-butadiénová guma SKS-30AR	43,9
Prírodná guma	44,8
Syntetická guma	40,2
Guma SCS	43,9
Chloroprénový kaučuk	28
Polyvinylchloridové linoleum	14,3
Dvojvrstvové polyvinylchloridové linoleum	17,9
Linoleum polyvinylchlorid na báze plsti	16,6
Linoleum polyvinylchlorid na teplom základe	17,6
Linoleum polyvinylchlorid na báze tkaniny	20,3
Linoleová guma (relin)	27,2
Pevný parafín	11,2
Polyfoam PVC-1	19,5
Polyfoam FS-7	24,4
Polyfoam FF	31,4
Expandovaný polystyrén PSB-S	41,6
polyuretánová pena	24,3
drevovláknitá doska	20,9
Polyvinylchlorid (PVC)	20,7
Polykarbonát	31
Polypropylén	45,7
Polystyrén	39
Polyetylén s vysokou hustotou	47
Nízkotlakový polyetylén	46,7
Guma	33,5
Ruberoid	29,5
Sadzový kanál	28,3
seno	16,7
Slamka	17
Organické sklo (plexisklo)	27,7
Textolit	20,9
Tol	16
TNT	15
Bavlna	17,5
Celulóza	16,4
Vlna a vlnené vlákna	23,1

Zdroje:

1. GOST 147-2013 Tuhé minerálne palivo. Stanovenie vyššej výhrevnosti a výpočet nižšej výhrevnosti.
2. GOST 21261-91 Ropné produkty. Metóda stanovenia spalného tepla a výpočtu výhrevnosti.
3. GOST 22667-82 Horľavé zemné plyny. Výpočtová metóda na určenie výhrevnosti, relatívna hustota a Wobbeho čísla.
4. GOST 31369-2008 Zemný plyn. Výpočet výhrevnosti, hustoty, relatívnej hustoty a Wobbeho čísla na základe zloženia komponentov.
5. Zemsky G. T. Horľavé vlastnosti anorganických a organické materiály: referenčná kniha M.: VNIIPO, 2016 - 970 s.

5. TEPELNÁ ROVNOVÁHA SPAĽOVANIA

Zvážte metódy výpočtu tepelná bilancia spaľovací proces plynných, kvapalných a pevných palív. Výpočet je zredukovaný na riešenie nasledujúcich problémov.

· Stanovenie spalného tepla (výhrevnosti) paliva.

· Stanovenie teoretickej teploty spaľovania.

5.1. SPAĽOVACIE TEPLO

Chemické reakcie sú sprevádzané uvoľňovaním alebo absorpciou tepla. Keď sa teplo uvoľní, reakcia sa nazýva exotermická a keď sa absorbuje, nazýva sa endotermická. Všetky spaľovacie reakcie sú exotermické a produkty horenia sú exotermické zlúčeniny.

Uvoľnené (alebo absorbované) počas kurzu chemická reakcia teplo sa nazýva reakčné teplo. Pri exotermických reakciách je pozitívny, pri endotermických reakciách je negatívny. Reakcia horenia je vždy sprevádzaná uvoľňovaním tepla. Teplo spaľovania Q g(J / mol) je množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri úplnom spaľovaní jedného mólu látky a premene horľavej látky na produkty úplného spaľovania. Krtek je základná jednotka množstvo hmoty v sústave SI. Jeden mol je také množstvo látky, ktoré obsahuje toľko častíc (atómov, molekúl atď.), koľko je atómov v 12 g izotopu uhlíka-12. Hmotnosť množstva látky rovnajúcej sa 1 mólu (molekulová alebo molárna hmota) sa číselne zhoduje s relatívnou molekulovou hmotnosťou danej látky.

Napríklad relatívna molekulová hmotnosť kyslíka (02) je 32, oxidu uhličitého (C02) je 44 a zodpovedajúce molekulové hmotnosti by boli M=32 g/mol a M=44 g/mol. Jeden mol kyslíka teda obsahuje 32 gramov tejto látky a jeden mol CO 2 obsahuje 44 gramov oxidu uhličitého.

V technických výpočtoch sa často nepoužíva spaľovacie teplo Q g a výhrevnosť paliva Q(J/kg alebo J/m3). Výhrevnosť látky je množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri úplnom spálení 1 kg alebo 1 m 3 látky. Pre tekuté a pevné látky výpočet sa vykonáva na 1 kg a pre plynné - na 1 m 3.

Znalosť spaľovacieho tepla a výhrevnosti paliva je potrebná na výpočet teploty horenia alebo výbuchu, výbuchového tlaku, rýchlosti šírenia plameňa a ďalších charakteristík. Výhrevnosť paliva sa zisťuje buď experimentálne alebo výpočtom. Pri experimentálnom stanovení výhrevnosti sa daná hmotnosť tuhého alebo kvapalného paliva spáli v kalorimetrickej bombe, v prípade plynného paliva v plynovom kalorimetri. Tieto zariadenia merajú celkové teplo Q 0 , uvoľnené počas spaľovania vzorky váženia paliva m. Kalorická hodnota Q g sa nachádza podľa vzorca

Vzťah medzi spaľovacím teplom a
výhrevnosť paliva

Na stanovenie vzťahu medzi spaľovacím teplom a výhrevnosťou látky je potrebné zapísať rovnicu pre chemickú reakciu horenia.

Produktom úplného spaľovania uhlíka je oxid uhličitý:

C + O2 → CO2.

Produktom úplného spaľovania vodíka je voda:

2H2 + 02 -> 2H20.

Produktom úplného spaľovania síry je oxid siričitý:

S + O2 → SO2.

Zároveň sa vo voľnej forme uvoľňuje dusík, halogenidy a iné nehorľavé prvky.

horľavý plyn

Ako príklad si vypočítame výhrevnosť metánu CH 4, pre ktorý sa spalné teplo rovná Q g=882.6 .

Poďme definovať molekulová hmotnosť metán v súlade s jeho chemický vzorec(CH 4):

М=1,12+4∙1=16 g/mol.

Určte výhrevnosť 1 kg metánu:

Nájdite objem 1 kg metánu, keď poznáme jeho hustotu ρ=0,717 kg/m 3 za normálnych podmienok:

.

Určte výhrevnosť 1 m 3 metánu:

Výhrevnosť všetkých horľavých plynov sa určuje podobne. U mnohých bežných látok boli hodnoty spaľovacieho tepla a výhrevnosti namerané s vysokou presnosťou a sú uvedené v príslušných referenčná literatúra. Tu je tabuľka výhrevnosti niektorých plynné látky(Tabuľka 5.1). Hodnota Q v tejto tabuľke sa uvádza v MJ / m 3 a v kcal / m 3, pretože ako jednotka tepla sa často používa 1 kcal = 4,1868 kJ.

Tabuľka 5.1

Výhrevnosť plynných palív

Látka			acetylén
Q

horľavá kvapalina resp pevný

Ako príklad si vypočítame výhrevnosť etylalkoholu C 2 H 5 OH, pre ktorý je spaľovacie teplo Q g= 1373,3 kJ/mol.

Určte molekulovú hmotnosť etylalkoholu podľa jeho chemického vzorca (C 2 H 5 OH):

M = 2,12 + 5,1 + 1,16 + 1,1 = 46 g/mol.

Určte výhrevnosť 1 kg etylalkoholu:

Výhrevnosť všetkých kvapalných a pevných horľavín sa určuje podobne. V tabuľke. 5.2 a 5.3 sú uvedené hodnoty výhrevnosti Q(MJ/kg a kcal/kg) pre niektoré tekuté a tuhé látky.

Tabuľka 5.2

Výhrevnosť kvapalných palív

Látka		metylalkohol	Etanol			Vykurovací olej, olej
Q

Tabuľka 5.3

Výhrevnosť tuhých palív

Látka		drevo čerstvé	drevo suché	Hnedé uhlie	Suchá rašelina	Antracit, koks
Q

Mendelejevov vzorec

Ak nie je výhrevnosť paliva známa, možno ju vypočítať pomocou empirického vzorca navrhnutého D.I. Mendelejev. Na to je potrebné poznať elementárne zloženie paliva ( ekvivalentný vzorec palivo), to znamená percento nasledujúcich prvkov v ňom:

kyslík (O);

vodík (H);

uhlík (C);

síra (S);

popol (A);

Voda (W).

Produkty spaľovania palív vždy obsahujú vodná para, ktorý sa tvorí v dôsledku prítomnosti vlhkosti v palive a počas spaľovania vodíka. Odpadové produkty spaľovania opúšťajú priemyselný závod pri teplote nad teplotou rosného bodu. Preto teplo, ktoré sa uvoľňuje pri kondenzácii vodnej pary, nemožno užitočne využiť a nemalo by sa brať do úvahy pri tepelných výpočtoch.

Na výpočet sa zvyčajne používa čistá výhrevnosť. Q n palivo, ktoré zohľadňuje strata tepla s vodnou parou. Pre tuhé a kvapalné palivá hodnota Q n(MJ / kg) je približne určená Mendelejevovým vzorcom:

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

kde je v zátvorkách uvedený percentuálny (hmotn. %) obsah zodpovedajúcich prvkov v zložení paliva.

Tento vzorec zohľadňuje teplo exotermické reakcie spaľovanie uhlíka, vodíka a síry (so znamienkom plus). Kyslík, ktorý je súčasťou paliva, čiastočne nahrádza vzdušný kyslík, preto sa zodpovedajúci výraz vo vzorci (5.1) berie so znamienkom mínus. Keď sa vlhkosť odparí, teplo sa spotrebuje, takže zodpovedajúci výraz obsahujúci W sa tiež berie so znamienkom mínus.

Porovnanie vypočítaných a experimentálnych údajov o výhrevnosti rôznych palív (drevo, rašelina, uhlie, olej) ukázalo, že výpočet podľa Mendelejevovho vzorca (5.1) dáva chybu nepresahujúcu 10 %.

Čistá výhrevnosť Q n(MJ / m 3) suchých horľavých plynov je možné s dostatočnou presnosťou vypočítať ako súčet súčinov výhrevnosti jednotlivých zložiek a ich percentuálneho zastúpenia v 1 m 3 plynného paliva.

Q n= 0,108[H2] + 0,126[СО] + 0,358[CH4] + 0,5[С2H2] + 0,234[H2S]…, (5,2)

kde v zátvorkách je uvedený percentuálny (obj. %) obsah zodpovedajúcich plynov v zmesi.

Priemerná výhrevnosť zemného plynu je približne 53,6 MJ/m 3 . V umelo vyrobených horľavých plynoch je obsah metánu CH 4 zanedbateľný. Hlavnými horľavými zložkami sú vodík H 2 a oxid uhoľnatý CO. Napríklad v koksárenskom plyne dosahuje obsah H 2 (55 ÷ 60) % a výhrevnosť takéhoto plynu je 17,6 MJ/m 3 . V generátorovom plyne je obsah CO ~ 30 % a H 2 ~ 15 %, pričom výhrevnosť generátorového plynu Q n= (5,2÷6,5) MJ/m3. Vo vysokopecnom plyne je obsah CO a H 2 nižší; rozsah Q n= (4,0÷4,2) MJ/m3.

Zvážte príklady výpočtu výhrevnosti látok pomocou Mendelejevovho vzorca.

Stanovme si výhrevnosť uhlia, ktorého elementárne zloženie je uvedené v tabuľke. 5.4.

Tabuľka 5.4

Elementárne zloženie uhlie

Nahradíme uvedené v tab. 5.4 údaje v Mendelejevovom vzorci (5.1) (dusík N a popol A nie sú zahrnuté v tomto vzorci, pretože ide o inertné látky a nezúčastňujú sa spaľovacej reakcie):

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

Stanovme množstvo palivového dreva potrebného na ohrev 50 litrov vody z 10 ° C na 100 ° C, ak sa 5 % tepla uvoľneného pri spaľovaní spotrebuje na vykurovanie, a tepelnú kapacitu vody S\u003d 1 kcal / (kg ∙ stupňov) alebo 4,1868 kJ / (kg ∙ stupňov). Elementárne zloženie palivového dreva je uvedené v tabuľke. 5.5:

Tabuľka 5.5

Elementárne zloženie palivového dreva

	Zistime výhrevnosť palivového dreva podľa Mendelejevovho vzorca (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Určte množstvo tepla vynaloženého na ohrev vody pri spaľovaní 1 kg palivového dreva (berúc do úvahy skutočnosť, že 5 % tepla (a = 0,05) uvoľneného pri spaľovaní sa spotrebuje na jeho ohrev): Q 2=a Q n= 0,05 17,12 = 0,86 MJ/kg. Určte množstvo palivového dreva potrebného na zohriatie 50 litrov vody z 10 °C na 100 °C: kg. Na ohrev vody je teda potrebných asi 22 kg palivového dreva.

čo je palivo?

Ide o jednu zložku alebo zmes látok, ktoré sú schopné chemické premeny spojené s uvoľňovaním tepla. Odlišné typy palivá sa líšia kvantitatívnym obsahom oxidačného činidla v nich, ktoré sa používa na uvoľnenie tepelnej energie.

AT široký zmysel palivo je nosič energie, teda potenciálny typ potenciálnej energie.

Klasifikácia

V súčasnosti sa palivá delia podľa stavu agregácie na kvapalné, tuhé, plynné.

Až ťažko prirodzený vzhľad zahŕňajú kameň a palivové drevo, antracit. Brikety, koks, termoantracit sú odrody umelého tuhého paliva.

Kvapaliny sú látky, ktoré obsahujú látky organického pôvodu. Ich hlavné zložky sú: kyslík, uhlík, dusík, vodík, síra. Umelé kvapalné palivo budú rôzne živice, vykurovací olej.

Ide o zmes rôznych plynov: etylén, metán, propán, bután. Okrem nich plynné palivá obsahujú oxid uhličitý a oxid uhoľnatý, sírovodík, dusík, vodná para, kyslík.

Indikátory paliva

Hlavným ukazovateľom spaľovania. Vzorec na určenie výhrevnosti sa uvažuje v termochémii. emitujú „referenčné palivo“, čo znamená výhrevnosť 1 kilogramu antracitu.

Vykurovací olej pre domácnosť je určený na spaľovanie vo vykurovacích zariadeniach s nízkym výkonom, ktoré sú umiestnené v obytných priestoroch, generátoroch tepla používaných v poľnohospodárstvo na sušenie krmiva, konzervovanie.

Merné spalné teplo paliva je taká hodnota, ktorá preukazuje množstvo tepla, ktoré vznikne pri úplnom spálení paliva o objeme 1 m 3 alebo hmotnosti jedného kilogramu.

Na meranie tejto hodnoty sa používajú J / kg, J / m 3, kalórie / m 3. Na stanovenie spaľovacieho tepla použite metódu kalorimetrie.

S nárastom merného spaľovacieho tepla paliva klesá merná spotreba paliva a koeficient užitočná akcia zostáva rovnaká hodnota.

Spalné teplo látok je množstvo energie uvoľnenej pri oxidácii pevnej, kvapalnej, plynnej látky.

Je určená chemickým zložením, ako aj stav agregácie horľavá látka.

Vlastnosti produktov spaľovania

Vyššia a nižšia výhrevnosť súvisí so stavom agregácie vody v látkach získaných po spálení paliva.

Spalné teplo je množstvo tepla uvoľneného počas úplného spaľovania látky. Táto hodnota zahŕňa kondenzačné teplo vodnej pary.

Dolná pracovná výhrevnosť je hodnota, ktorá zodpovedá uvoľňovaniu tepla pri spaľovaní bez zohľadnenia kondenzačného tepla vodnej pary.

Skupenské teplo kondenzácie je hodnota energie kondenzácie vodnej pary.

Matematický vzťah

S vyššou a nižšou výhrevnosťou súvisí nasledujúci vzťah:

QB = QH + k(W + 9H)

kde W je hmotnostné množstvo (v %) vody v horľavej látke;

H je množstvo vodíka (% hmotnosti) v horľavej látke;

k - koeficient 6 kcal/kg

Metódy výpočtu

Vyššia a nižšia výhrevnosť sa určuje dvoma hlavnými metódami: výpočtovou a experimentálnou.

Na experimentálne výpočty sa používajú kalorimetre. Najprv sa v ňom spáli vzorka paliva. Teplo, ktoré sa v tomto prípade uvoľní, je úplne absorbované vodou. Ak máme predstavu o hmotnosti vody, je možné určiť hodnotu jej spaľovacieho tepla zmenou jej teploty.

Táto technika sa považuje za jednoduchú a efektívnu, predpokladá len znalosť údajov technickej analýzy.

Vo výpočtovej metóde sa najvyššia a najnižšia výhrevnosť vypočíta podľa Mendelejevovho vzorca.

Q p H \u003d 339 C p + 1030 H p -109 (Op - S p) - 25 W p (kJ / kg)

Zohľadňuje obsah uhlíka, kyslíka, vodíka, vodnej pary, síry v pracovnom zložení (v percentách). Množstvo tepla počas spaľovania sa určuje s prihliadnutím na referenčné palivo.

Spaľovacie teplo plynu vám umožňuje vykonávať predbežné výpočty na identifikáciu účinnosti aplikácie určitý druh palivo.

Vlastnosti pôvodu

Aby sme pochopili, koľko tepla sa uvoľňuje pri spaľovaní určitého paliva, je potrebné mať predstavu o jeho pôvode.

V prírode existuje rôzne varianty tuhé palivá, ktoré sa líšia zložením a vlastnosťami.

Jeho tvorba prebieha v niekoľkých fázach. Najprv sa vytvorí rašelina, potom hnedá a uhlie, potom vzniká antracit. Hlavnými zdrojmi tvorby tuhého paliva sú listy, drevo a ihličie. Odumierajúce časti rastlín, keď sú vystavené vzduchu, sú zničené hubami, ktoré tvoria rašelinu. Jeho akumulácia sa zmení na hnedú hmotu, potom sa získa hnedý plyn.

o vysoký tlak a teplote sa hnedý plyn mení na uhlie, potom sa palivo hromadí vo forme antracitu.

Okrem organických látok je v palive ďalší balast. Organická časť je tá časť, z ktorej bola vytvorená organickej hmoty: vodík, uhlík, dusík, kyslík. Okrem týchto chemických prvkov obsahuje balast: vlhkosť, popol.

Technológia pecí zahŕňa prideľovanie pracovnej, suchej, ako aj horľavej hmoty spáleného paliva. Pracovná hmota sa nazýva palivo v pôvodnej forme dodávané spotrebiteľovi. Suchá hmotnosť je kompozícia, v ktorej nie je žiadna voda.

Zlúčenina

Najcennejšie zložky sú uhlík a vodík.

Tieto prvky sa nachádzajú v akomkoľvek type paliva. V rašeline a dreve dosahuje podiel uhlíka 58 percent, v čiernom a hnedom uhlí - 80% a v antracite dosahuje 95 percent hmotnosti. V závislosti od tohto ukazovateľa sa mení množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní paliva. Vodík je druhým najdôležitejším prvkom každého paliva. Pri kontakte s kyslíkom vytvára vlhkosť, čo výrazne znižuje tepelnú hodnotu akéhokoľvek paliva.

Jeho percentuálny podiel sa pohybuje od 3,8 v ropných bridliciach po 11 v vykurovacom oleji. Kyslík, ktorý je súčasťou paliva, pôsobí ako balast.

Nevytvára teplo chemický prvok, teda negatívne ovplyvňuje hodnotu spaľovacieho tepla. Spaľovanie dusíka obsiahnutého vo voľnej resp viazaná forma v produktoch spaľovania škodlivé nečistoty, takže jeho množstvo je prísne obmedzené.

Síra je obsiahnutá v zložení paliva vo forme síranov, sulfidov a tiež ako plynný oxid siričitý. Pri hydratácii vznikajú oxidy síry kyselina sírová, ktorý ničí kotlové zariadenia, negatívne ovplyvňuje vegetáciu a živé organizmy.

Preto je síra chemický prvok, ktorého prítomnosť v prírodnom palive je vysoko nežiaduca. Pri vstupe do pracovného priestoru spôsobujú zlúčeniny síry značnú otravu obsluhujúceho personálu.

Existujú tri druhy popola v závislosti od jeho pôvodu:

• primárny;
• sekundárne;
• terciárne.

Primárny pohľad je tvorený z minerály ktoré sa nachádzajú v rastlinách. Sekundárny popol sa tvorí v dôsledku pohltenia rastlinných zvyškov pieskom a zeminou počas formovania.

Ukazuje sa, že terciárny popol je súčasťou paliva v procese ťažby, skladovania a tiež jeho prepravy. Pri výraznom ukladaní popola dochádza k poklesu prestupu tepla na vykurovacej ploche kotlovej jednotky, znižuje sa množstvo prestupu tepla do vody z plynov. Veľké množstvo popol negatívne ovplyvňuje prevádzku kotla.

Konečne

Prchavé látky majú významný vplyv na proces spaľovania akéhokoľvek druhu paliva. Čím väčší je ich výkon, tým väčší bude objem čela plameňa. Napríklad uhlie, rašelina sa ľahko vznieti, proces je sprevádzaný nevýznamnými tepelnými stratami. Koks, ktorý zostane po odstránení prchavých nečistôt, obsahuje iba minerálne a uhlíkaté zlúčeniny. V závislosti od charakteristík paliva sa množstvo tepla výrazne líši.

V závislosti od chemického zloženia sa rozlišujú tri stupne tvorby tuhých palív: rašelina, lignit, uhlie.

Prírodné drevo sa používa v malých kotolniach. Väčšinou sa používa drevná štiepka, piliny, dosky, kôra, samotné palivové drevo sa používa v malom množstve. V závislosti od druhu dreva sa množstvo uvoľneného tepla výrazne líši.

S klesajúcou výhrevnosťou získava palivové drevo určité výhody: rýchlu horľavosť, minimálny obsah popola a absenciu stôp síry.

Spoľahlivé informácie o zložení prírodného alebo syntetického paliva, jeho výhrevnosti, sú skvelý spôsob vykonávanie termochemických výpočtov.

V súčasnosti existuje skutočná príležitosť identifikovať tie hlavné možnosti pre tuhé, plynné, kvapalné palivá, ktoré sa v konkrétnej situácii stanú najefektívnejšími a najlacnejšími.