Araw-araw, i-on ang burner sa kalan, ilang mga tao ang nag-iisip tungkol sa kung gaano katagal na sila nagsimulang gumawa ng gas. Sa ating bansa, nagsimula ang pag-unlad nito noong ikadalawampu siglo. Bago iyon, ito ay natagpuan lamang kapag kumukuha ng mga produktong langis. Calorific value natural na gas ay napakahusay na ngayon ang hilaw na materyal na ito ay hindi maaaring palitan, at ang mga de-kalidad na katapat nito ay hindi pa nabuo.
Tutulungan ka ng talahanayan ng calorific value na piliin ang gasolina para sa pagpainit ng iyong tahanan
Tampok ng fossil fuel
Ang natural na gas ay isang mahalagang fossil fuel na sumasakop sa isang nangungunang posisyon sa mga balanse ng gasolina at enerhiya ng maraming mga estado. Upang matustusan ang gasolina sa lungsod at lahat ng uri ng teknikal na negosyo kumonsumo ng iba't ibang nasusunog na gas, dahil ang natural ay itinuturing na mapanganib.
Naniniwala ang mga ecologist na ang gas ang pinakamalinis na gasolina; kapag sinunog, mas kaunti ang inilalabas nito Nakakalason na sangkap kaysa panggatong, karbon, langis. Ang panggatong na ito ay ginagamit araw-araw ng mga tao at naglalaman ng isang additive tulad ng isang amoy, na idinagdag sa mga kagamitang may kagamitan sa ratio na 16 milligrams bawat 1,000 metro kubiko ng gas.
Ang isang mahalagang bahagi ng sangkap ay mitein (humigit-kumulang 88-96%), ang natitira ay iba pang mga kemikal:
- butane;
- hydrogen sulfide;
- propane;
- nitrogen;
- oxygen.
Sa video na ito, isasaalang-alang namin ang papel ng karbon:
Ang dami ng methane sa natural na panggatong direktang nakasalalay sa larangan nito.
Ang inilarawan na uri ng gasolina ay binubuo ng hydrocarbon at non-hydrocarbon na mga bahagi. Ang natural na fossil fuel ay pangunahing methane, na kinabibilangan ng butane at propane. Bilang karagdagan sa mga bahagi ng hydrocarbon, ang nitrogen, sulfur, helium at argon ay naroroon sa inilarawan na fossil fuel. At mayroon ding mga likidong singaw, ngunit sa gas lamang mga patlang ng langis.
Mga uri ng deposito
Ang ilang mga uri ng mga deposito ng gas ay nabanggit. Nahahati sila sa mga sumusunod na uri:
- gas;
- langis.
Ang kanilang tanda ay ang nilalaman ng hydrocarbon. Ang mga deposito ng gas ay naglalaman ng humigit-kumulang 85-90% ng ipinakita na sangkap, ang mga patlang ng langis ay naglalaman ng hindi hihigit sa 50%. Ang natitirang mga porsyento ay inookupahan ng mga sangkap tulad ng butane, propane at langis.
Ang isang malaking kawalan ng henerasyon ng langis ay ang pag-flush nito mula sa iba't ibang uri mga additives. Ang asupre bilang isang karumihan ay pinagsamantalahan sa mga teknikal na negosyo.
Pagkonsumo ng natural na gas
Ang butane ay ginagamit bilang panggatong sa mga gasolinahan para sa mga sasakyan, at ang isang organikong sangkap na tinatawag na "propane" ay ginagamit upang panggatong ng mga lighter. Ang acetylene ay lubos na nasusunog at ginagamit sa hinang at pagputol ng metal.
Ang fossil fuel ay ginagamit sa pang-araw-araw na buhay:
- mga hanay;
- gasera;
Ang ganitong uri ng gasolina ay itinuturing na pinaka-badyet at hindi nakakapinsala, ang tanging disbentaha ay ang paglabas carbon dioxide kapag sinunog sa kapaligiran. Ang mga siyentipiko sa buong planeta ay naghahanap ng kapalit ng thermal energy.
Calorific value
Ang calorific value ng natural gas ay ang dami ng init na nabuo na may sapat na pagkasunog ng isang yunit ng gasolina. Ang dami ng init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ay tinutukoy sa isa metro kubiko kinuha sa natural na mga kondisyon.
Ang thermal capacity ng natural gas ay sinusukat sa mga sumusunod na termino:
- kcal / nm 3;
- kcal / m 3.
Mayroong mataas at mababang calorific value:
- Mataas. Isinasaalang-alang ang init ng singaw ng tubig na nangyayari sa panahon ng pagkasunog ng gasolina.
- Mababa. Hindi nito isinasaalang-alang ang init na nilalaman ng singaw ng tubig, dahil ang mga naturang singaw ay hindi nagpapahiram sa kanilang sarili sa paghalay, ngunit umalis na may mga produkto ng pagkasunog. Dahil sa akumulasyon ng singaw ng tubig, bumubuo ito ng halaga ng init na katumbas ng 540 kcal / kg. Bilang karagdagan, kapag ang condensate ay lumalamig, ang init mula 80 hanggang isang daang kcal / kg ay inilabas. Sa pangkalahatan, dahil sa akumulasyon ng singaw ng tubig, higit sa 600 kcal / kg ang nabuo, ito ang natatanging tampok sa pagitan ng mataas at mababang init na output.
Para sa karamihan ng mga gas na natupok sa isang urban fuel distribution system, ang pagkakaiba ay katumbas ng 10%. Upang makapagbigay ng mga lungsod ng gas, ang calorific value nito ay dapat na higit sa 3500 kcal/Nm 3 . Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang supply ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang pipeline sa malalayong distansya. Kung mababa ang calorific value, tataas ang supply nito.
Kung ang calorific value ng natural gas ay mas mababa sa 3500 kcal / Nm 3, mas madalas itong ginagamit sa industriya. Hindi ito kailangang dalhin sa mahabang distansya, at nagiging mas madali itong magsagawa ng pagkasunog. Mga malalaking pagbabago calorific value kailangan ng gas ng madalas na pagsasaayos, at kung minsan ay kapalit isang malaking bilang standardized burner ng mga sensor ng sambahayan, na humahantong sa mga paghihirap.
Ang sitwasyong ito ay humahantong sa isang pagtaas sa diameter ng pipeline ng gas, pati na rin ang pagtaas sa halaga ng metal, mga laying network at operasyon. Ang malaking kawalan ng mababang-calorie fossil fuels ay ang malaking nilalaman ng carbon monoxide, na may kaugnayan dito, ang antas ng panganib ay tumataas sa panahon ng pagpapatakbo ng gasolina at sa panahon ng pagpapanatili ng pipeline, sa turn, pati na rin ang mga kagamitan.
Ang init na inilabas sa panahon ng pagkasunog, na hindi hihigit sa 3500 kcal/nm 3, ay kadalasang ginagamit sa pang-industriyang produksyon, kung saan hindi kinakailangan na ilipat ito sa isang mahabang distansya at madaling bumuo ng pagkasunog.
Ang dami ng init na inilabas sa panahon ng kumpletong pagkasunog ng isang yunit na halaga ng gasolina ay tinatawag na calorific value (Q) o, kung minsan ay tinatawag itong, calorific value, o caloric value, na isa sa mga pangunahing katangian ng gasolina.
Ang calorific value ng mga gas ay karaniwang tinutukoy bilang 1 m 3, kinuha sa normal na kondisyon.
Sa mga teknikal na kalkulasyon, ang mga normal na kondisyon ay nauunawaan bilang ang estado ng gas sa isang temperatura na katumbas ng 0 ° C, at, sa isang presyon ng 760 mmHg Art. Ang dami ng gas sa ilalim ng mga kundisyong ito ay tinutukoy nm 3(normal na metro kubiko).
Para sa mga pagsukat ng gas na pang-industriya alinsunod sa GOST 2923-45, ang temperatura ng 20 ° C at presyon ng 760 ay kinuha bilang mga normal na kondisyon. mmHg Art. Ang dami ng gas na tinutukoy sa mga kundisyong ito, sa kaibahan sa nm 3 tatawagan natin m 3 (kubiko metro).
Calorific value ng mga gas (Q)) ipinahayag sa kcal/nm e o sa kcal / m 3.
Para sa mga tunaw na gas Ang calorific value ay tinutukoy 1 kg.
Mayroong mas mataas (Q in) at mas mababa (Q n) calorific value. Ang kabuuang halaga ng calorific ay isinasaalang-alang ang init ng paghalay ng singaw ng tubig na nabuo sa panahon ng pagkasunog ng gasolina. Ang netong calorific value ay hindi isinasaalang-alang ang init na nakapaloob sa singaw ng tubig ng mga produkto ng pagkasunog, dahil ang singaw ng tubig ay hindi nag-condense, ngunit dinadala sa mga produkto ng pagkasunog.
Ang mga konsepto ng Q in at Q n ay nalalapat lamang sa mga gas na iyon, sa panahon ng pagkasunog kung saan inilalabas ang singaw ng tubig (ang mga konseptong ito ay hindi nalalapat sa carbon monoxide, na hindi nagbibigay ng singaw ng tubig sa panahon ng pagkasunog).
Kapag ang singaw ng tubig ay namumuo, ang init ay inilalabas na katumbas ng 539 kcal/kg. Bilang karagdagan, kapag ang condensate ay pinalamig sa 0°C (o 20°C), ang init ay inilalabas, ayon sa pagkakabanggit, sa halagang 100 o 80 kcal/kg.
Sa kabuuan, dahil sa paghalay ng singaw ng tubig, ang init ay pinakawalan ng higit sa 600 kcal/kg, na ang pagkakaiba sa pagitan ng gross at net calorific value ng gas. Para sa karamihan ng mga gas na ginagamit sa urban gas supply, ang pagkakaibang ito ay 8-10%.
Ang mga halaga ng calorific value ng ilang mga gas ay ibinibigay sa talahanayan. 3.
Para sa suplay ng gas sa lunsod, ang mga gas ay kasalukuyang ginagamit, na, bilang panuntunan, ay may calorific na halaga ng hindi bababa sa 3500 kcal / nm 3. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa mga kondisyon ng mga lungsod ang gas ay ibinibigay sa pamamagitan ng mga tubo sa malaking distansya. Sa mababang halaga ng calorific, kinakailangan na magbigay ng malaking halaga. Ito ay hindi maiiwasang humahantong sa isang pagtaas sa mga diameter ng mga pipeline ng gas at, bilang isang resulta, sa isang pagtaas sa mga pamumuhunan sa metal at mga pondo para sa pagtatayo. mga network ng gas, at kasunod: at sa pagtaas ng mga gastos sa pagpapatakbo. Ang isang makabuluhang kawalan ng mababang-calorie na mga gas ay na sa karamihan ng mga kaso sila ay naglalaman ng isang malaking halaga ng carbon monoxide, na nagpapataas ng panganib kapag gumagamit ng gas, pati na rin kapag nagseserbisyo sa mga network at pag-install.
Gas na may calorific value na mas mababa sa 3500 kcal/nm 3 kadalasang ginagamit sa industriya, kung saan hindi kinakailangang dalhin ito sa malalayong distansya at mas madaling ayusin ang pagsunog. Para sa urban gas supply, ito ay kanais-nais na magkaroon ng isang pare-pareho ang calorific halaga ng gas. Ang mga pagbabagu-bago, tulad ng naitatag na namin, ay pinapayagan nang hindi hihigit sa 10%. Ang isang mas malaking pagbabago sa calorific value ng gas ay nangangailangan ng isang bagong pagsasaayos, at kung minsan ay isang pagbabago sa isang malaking bilang ng mga pinag-isang burner para sa mga gamit sa sambahayan, na nauugnay sa mga makabuluhang paghihirap.
Ang mga talahanayan ay nagpapakita ng mass specific na init ng pagkasunog ng gasolina (likido, solid at gas) at ilang iba pang nasusunog na materyales. Isinasaalang-alang ang mga gasolina tulad ng: karbon, kahoy na panggatong, coke, pit, kerosene, langis, alkohol, gasolina, natural na gas, atbp.
Listahan ng mga talahanayan:
Sa isang exothermic fuel oxidation reaction, ang kemikal na enerhiya nito ay na-convert sa thermal energy na may paglabas ng isang tiyak na halaga ng init. Ang umuusbong thermal energy tinatawag na init ng pagkasunog ng gasolina. Siya ay nakasalalay sa kanya komposisyong kemikal, kahalumigmigan at ang pangunahing . Ang calorific value ng gasolina, na tinutukoy sa 1 kg ng masa o 1 m 3 ng volume, ay bumubuo ng mass o volumetric na tiyak na calorific value.
Ang tiyak na init ng pagkasunog ng gasolina ay ang dami ng init na inilabas sa panahon ng kumpletong pagkasunog ng isang yunit ng masa o dami ng solid, likido o gas na gasolina. SA internasyonal na sistema yunit, ang halagang ito ay sinusukat sa J / kg o J / m 3.
Ang tiyak na init ng pagkasunog ng gasolina ay maaaring matukoy sa eksperimento o kalkulahin nang analytical. Mga Eksperimental na Pamamaraan ang mga kahulugan ng calorific value ay batay sa praktikal na pagsukat ng dami ng init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng gasolina, halimbawa sa isang calorimeter na may thermostat at isang combustion bomb. Para sa isang gasolina na may kilalang komposisyon ng kemikal, ang tiyak na init ng pagkasunog ay maaaring matukoy mula sa formula ni Mendeleev.
Mayroong mas mataas at mas mababang tiyak na init ng pagkasunog. Ang kabuuang calorific value ay katumbas ng ang maximum na bilang init na inilabas sa panahon ng kumpletong pagkasunog ng gasolina, na isinasaalang-alang ang init na ginugol sa pagsingaw ng kahalumigmigan na nakapaloob sa gasolina. Net calorific value mas kaunting halaga mas mataas sa halaga ng init ng condensation, na nabuo mula sa kahalumigmigan ng gasolina at hydrogen organikong bagay na nagiging tubig kapag nasunog.
Upang matukoy ang mga tagapagpahiwatig ng kalidad ng gasolina, pati na rin sa mga kalkulasyon ng heat engineering karaniwang ginagamit ang pinakamababang tiyak na init ng pagkasunog, na siyang pinakamahalagang thermal at operational na katangian ng gasolina at ibinibigay sa mga talahanayan sa ibaba.
Tiyak na init ng pagkasunog ng solid fuel (karbon, kahoy na panggatong, pit, coke)
Ipinapakita ng talahanayan ang mga halaga ng tiyak na init ng pagkasunog ng dry solid fuel sa unit ng MJ/kg. Ang gasolina sa talahanayan ay nakaayos ayon sa pangalan sa alpabetikong pagkakasunud-sunod.
Sa mga itinuturing na solid fuel, ang coking coal ay may pinakamataas na calorific value - ang tiyak na init ng pagkasunog nito ay 36.3 MJ/kg (o 36.3·10 6 J/kg sa SI units). Bilang karagdagan, ang mataas na calorific value ay katangian ng coal, anthracite, charcoal at brown coal.
Ang mga gasolina na may mababang kahusayan sa enerhiya ay kinabibilangan ng kahoy, kahoy na panggatong, pulbura, freztorf, oil shale. Halimbawa, ang tiyak na init ng pagkasunog ng kahoy na panggatong ay 8.4 ... 12.5, at pulbura - 3.8 MJ / kg lamang.
| panggatong | |
|---|---|
| Anthracite | 26,8…34,8 |
| Mga wood pellet (pillet) | 18,5 |
| Tuyong kahoy na panggatong | 8,4…11 |
| Tuyong kahoy na panggatong ng birch | 12,5 |
| gas coke | 26,9 |
| blast-furnace coke | 30,4 |
| semi-coke | 27,3 |
| Pulbos | 3,8 |
| slate | 4,6…9 |
| Oil shale | 5,9…15 |
| solid rocket fuel | 4,2…10,5 |
| pit | 16,3 |
| mahibla na pit | 21,8 |
| Paggiling ng pit | 8,1…10,5 |
| Mumo ng pit | 10,8 |
| kayumangging karbon | 13…25 |
| kayumangging karbon (briquettes) | 20,2 |
| kayumangging karbon (alikabok) | 25 |
| Donetsk na karbon | 19,7…24 |
| Uling | 31,5…34,4 |
| uling | 27 |
| Coking coal | 36,3 |
| Kuznetsk karbon | 22,8…25,1 |
| Chelyabinsk na karbon | 12,8 |
| Ekibastuz na karbon | 16,7 |
| freztorf | 8,1 |
| Mag-abo | 27,5 |
Tiyak na init ng pagkasunog ng likidong gasolina (alkohol, gasolina, kerosene, langis)
Ang talahanayan ng tiyak na init ng pagkasunog ay ibinigay likidong gasolina at ilang iba pang mga organikong likido. Dapat tandaan na ang mga gasolina tulad ng gasolina, diesel fuel at langis ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na paglabas ng init sa panahon ng pagkasunog.
Ang tiyak na init ng pagkasunog ng alkohol at acetone ay makabuluhang mas mababa kaysa sa tradisyonal na mga gasolina ng motor. Bilang karagdagan, ang likidong rocket fuel ay may medyo mababang calorific value at, kasama ang kumpletong pagkasunog ng 1 kg ng mga hydrocarbon na ito, ang halaga ng init na katumbas ng 9.2 at 13.3 MJ, ayon sa pagkakabanggit, ay ilalabas.
| panggatong | Partikular na init ng pagkasunog, MJ/kg |
|---|---|
| Acetone | 31,4 |
| Gasoline A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Aviation gasoline B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Gasoline AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| Benzene | 40,6 |
| Winter diesel fuel (GOST 305-73) | 43,6 |
| Summer diesel fuel (GOST 305-73) | 43,4 |
| Liquid propellant (kerosene + likidong oxygen) | 9,2 |
| Kerosene sa paglipad | 42,9 |
| Pag-iilaw ng kerosene (GOST 4753-68) | 43,7 |
| xylene | 43,2 |
| Mataas na sulfur fuel oil | 39 |
| Low-sulfur fuel oil | 40,5 |
| Mababang sulfur fuel oil | 41,7 |
| Sulfur na panggatong na langis | 39,6 |
| Methyl alcohol (methanol) | 21,1 |
| n-Butyl alcohol | 36,8 |
| Langis | 43,5…46 |
| Oil methane | 21,5 |
| Toluene | 40,9 |
| White spirit (GOST 313452) | 44 |
| ethylene glycol | 13,3 |
| Ethanol(ethanol) | 30,6 |
Tukoy na init ng pagkasunog ng gas na gasolina at mga nasusunog na gas
Ang isang talahanayan ng tiyak na init ng pagkasunog ng gas na gasolina at ilang iba pang mga nasusunog na gas sa dimensyon ng MJ/kg ay ipinakita. Sa mga itinuturing na gas, ang pinakamalaking mass specific heat ng combustion ay naiiba. Sa kumpletong pagkasunog ng isang kilo ng gas na ito, 119.83 MJ ng init ang ilalabas. Gayundin, ang isang gasolina tulad ng natural na gas ay may mataas na calorific value - ang tiyak na init ng pagkasunog ng natural na gas ay 41 ... 49 MJ / kg (para sa purong 50 MJ / kg).
| panggatong | Partikular na init ng pagkasunog, MJ/kg |
|---|---|
| 1-Butene | 45,3 |
| Ammonia | 18,6 |
| Acetylene | 48,3 |
| Hydrogen | 119,83 |
| Hydrogen, pinaghalong methane (50% H 2 at 50% CH 4 ayon sa masa) | 85 |
| Hydrogen, pinaghalong methane at carbon monoxide (33-33-33% ayon sa timbang) | 60 |
| Hydrogen, pinaghalong may carbon monoxide (50% H 2 50% CO 2 ayon sa masa) | 65 |
| Blast Furnace Gas | 3 |
| coke oven gas | 38,5 |
| LPG liquefied hydrocarbon gas (propane-butane) | 43,8 |
| Isobutane | 45,6 |
| Methane | 50 |
| n-butane | 45,7 |
| n-Hexane | 45,1 |
| n-Pentane | 45,4 |
| Kaugnay na gas | 40,6…43 |
| Likas na gas | 41…49 |
| Propadien | 46,3 |
| Propane | 46,3 |
| propylene | 45,8 |
| Propylene, pinaghalong may hydrogen at carbon monoxide (90%-9%-1% ayon sa timbang) | 52 |
| Ethane | 47,5 |
| Ethylene | 47,2 |
Tiyak na init ng pagkasunog ng ilang nasusunog na materyales
Ang isang talahanayan ay binibigyan ng tiyak na init ng pagkasunog ng ilang nasusunog na materyales (, kahoy, papel, plastik, dayami, goma, atbp.). Dapat pansinin ang mga materyales na may mataas na paglabas ng init sa panahon ng pagkasunog. Kabilang sa mga materyales na ito ang: goma iba't ibang uri, pinalawak na polystyrene (styrofoam), polypropylene at polyethylene.
| panggatong | Partikular na init ng pagkasunog, MJ/kg |
|---|---|
| Papel | 17,6 |
| Leatherette | 21,5 |
| Kahoy (mga bar na may moisture content na 14%) | 13,8 |
| Kahoy sa mga stack | 16,6 |
| kahoy na oak | 19,9 |
| Kahoy na SPRUCE | 20,3 |
| kahoy berde | 6,3 |
| Pino kahoy | 20,9 |
| Kapron | 31,1 |
| Mga produkto ng carbolite | 26,9 |
| karton | 16,5 |
| Styrene-butadiene rubber SKS-30AR | 43,9 |
| Likas na goma | 44,8 |
| Sintetikong goma | 40,2 |
| SCS ng goma | 43,9 |
| Chloroprene na goma | 28 |
| Polyvinyl chloride linoleum | 14,3 |
| Dalawang-layer na polyvinyl chloride linoleum | 17,9 |
| Linoleum polyvinylchloride sa isang felt na batayan | 16,6 |
| Linoleum polyvinyl chloride sa isang mainit na batayan | 17,6 |
| Linoleum polyvinylchloride sa batayan ng tela | 20,3 |
| Linoleum na goma (relin) | 27,2 |
| Solid paraffin | 11,2 |
| Polyfoam PVC-1 | 19,5 |
| Polyfoam FS-7 | 24,4 |
| Polyfoam FF | 31,4 |
| Pinalawak na polystyrene PSB-S | 41,6 |
| polyurethane foam | 24,3 |
| fiberboard | 20,9 |
| Polyvinyl chloride (PVC) | 20,7 |
| Polycarbonate | 31 |
| Polypropylene | 45,7 |
| Polisterin | 39 |
| Mataas na density polyethylene | 47 |
| Mababang presyon ng polyethylene | 46,7 |
| goma | 33,5 |
| Ruberoid | 29,5 |
| channel ng soot | 28,3 |
| Hay | 16,7 |
| dayami | 17 |
| Organikong baso (plexiglass) | 27,7 |
| Textolite | 20,9 |
| Tol | 16 |
| TNT | 15 |
| Bulak | 17,5 |
| Selulusa | 16,4 |
| Mga hibla ng lana at lana | 23,1 |
Mga Pinagmulan:
- GOST 147-2013 Solid mineral fuel. Pagpapasiya ng mas mataas na calorific value at pagkalkula ng mas mababang calorific value.
- GOST 21261-91 Mga produktong petrolyo. Paraan para sa pagtukoy ng kabuuang calorific value at pagkalkula ng net calorific value.
- GOST 22667-82 Mga natural na gas na nasusunog. Paraan ng pagkalkula para sa pagtukoy ng calorific value, relatibong density at mga numero ng Wobbe.
- GOST 31369-2008 Natural na gas. Pagkalkula ng calorific value, density, relative density at Wobbe number batay sa komposisyon ng bahagi.
- Zemsky G. T. Nasusunog na mga katangian ng inorganic at mga organikong materyales: sangguniang aklat M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.
5. THERMAL BALANCE NG COMBUSTION
Isaalang-alang ang mga paraan ng pagkalkula balanse ng init proseso ng pagkasunog ng gaseous, liquid at solid fuels. Ang pagkalkula ay nabawasan sa paglutas ng mga sumusunod na problema.
· Pagpapasiya ng init ng pagkasunog (calorific value) ng gasolina.
· Pagpapasiya ng teoretikal na temperatura ng pagkasunog.
5.1. INIT NG PAGSUNOG
Ang mga reaksiyong kemikal ay sinamahan ng paglabas o pagsipsip ng init. Kapag ang init ay inilabas, ang reaksyon ay tinatawag na exothermic, at kapag ito ay nasisipsip, ito ay tinatawag na endothermic. Ang lahat ng mga reaksyon ng pagkasunog ay exothermic, at ang mga produkto ng pagkasunog ay mga exothermic compound.
Inilabas (o hinihigop) sa panahon ng kurso kemikal na reaksyon ang init ay tinatawag na init ng reaksyon. Sa mga reaksyong exothermic ito ay positibo, sa mga reaksyong endothermic ito ay negatibo. Ang reaksyon ng pagkasunog ay palaging sinamahan ng paglabas ng init. Init ng pagkasunog Q g(J / mol) ay ang dami ng init na inilabas sa panahon ng kumpletong pagkasunog ng isang nunal ng isang substance at ang pagbabago ng isang nasusunog na substance sa mga produkto ng kumpletong pagkasunog. Ang nunal ay pangunahing unit ang dami ng bagay sa SI system. Ang isang nunal ay ang dami ng substance na naglalaman ng kasing dami ng particle (atoms, molecules, etc.) gaya ng mga atoms sa 12 g ng carbon-12 isotope. Ang masa ng isang halaga ng isang sangkap na katumbas ng 1 mole (molecular o molar mass) ayon sa numero ay tumutugma sa relatibong molekular na timbang ng ibinigay na sangkap.
Halimbawa, ang relatibong molecular weight ng oxygen (O 2 ) ay 32, carbon dioxide (CO 2 ) ay 44, at ang katumbas na molecular weights ay M=32 g/mol at M=44 g/mol. Kaya, ang isang nunal ng oxygen ay naglalaman ng 32 gramo ng sangkap na ito, at ang isang nunal ng CO 2 ay naglalaman ng 44 gramo ng carbon dioxide.
Sa mga teknikal na kalkulasyon, hindi init ng pagkasunog ang kadalasang ginagamit Q g, at ang calorific value ng gasolina Q(J / kg o J / m 3). Ang calorific value ng isang substance ay ang dami ng init na inilabas sa panahon ng kumpletong pagkasunog ng 1 kg o 1 m 3 ng isang substance. Para sa likido at mga solido ang pagkalkula ay isinasagawa bawat 1 kg, at para sa gas - bawat 1 m 3.
Ang kaalaman sa init ng pagkasunog at ang calorific na halaga ng gasolina ay kinakailangan upang kalkulahin ang pagkasunog o temperatura ng pagsabog, presyon ng pagsabog, bilis ng pagpapalaganap ng apoy, at iba pang mga katangian. Ang calorific na halaga ng gasolina ay tinutukoy alinman sa eksperimento o sa pamamagitan ng pagkalkula. Sa pang-eksperimentong pagpapasiya ng calorific value, ang isang naibigay na masa ng solid o likidong gasolina ay sinusunog sa isang calorimetric na bomba, at sa kaso ng gas na gasolina, sa isang gas calorimeter. Sinusukat ng mga aparatong ito ang kabuuang init Q 0 , na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng isang sample ng pagtimbang ng gasolina m. Calorific value Q g ay matatagpuan ayon sa formula
Relasyon sa pagitan ng init ng pagkasunog at
halaga ng calorific ng gasolina
Upang magtatag ng isang relasyon sa pagitan ng init ng pagkasunog at ang calorific na halaga ng isang sangkap, kinakailangang isulat ang equation para sa kemikal na reaksyon ng pagkasunog.
Ang produkto ng kumpletong pagkasunog ng carbon ay carbon dioxide:
C + O 2 → CO 2.
Ang produkto ng kumpletong pagkasunog ng hydrogen ay tubig:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O.
Ang produkto ng kumpletong pagkasunog ng asupre ay sulfur dioxide:
S + O 2 → SO 2.
Kasabay nito, ang nitrogen, halides at iba pang hindi nasusunog na elemento ay inilabas sa isang libreng anyo.
nasusunog na gas
Bilang halimbawa, kakalkulahin natin ang calorific value ng methane CH 4, kung saan ang init ng combustion ay katumbas ng Q g=882.6 .
Tukuyin natin molekular na timbang methane alinsunod sa nito pormula ng kemikal(CH 4):
М=1∙12+4∙1=16 g/mol.
Tukuyin ang calorific value ng 1 kg ng methane:
Hanapin natin ang volume ng 1 kg ng methane, alam ang density nito ρ=0.717 kg/m 3 sa ilalim ng normal na mga kondisyon:
.
Tukuyin ang calorific value ng 1 m 3 ng methane:
Ang calorific value ng anumang mga nasusunog na gas ay tinutukoy nang katulad. Para sa maraming karaniwang mga sangkap, ang mga halaga ng init ng pagkasunog at calorific na halaga ay nasusukat na may mataas na katumpakan at ibinibigay sa nauugnay na sangguniang panitikan. Narito ang isang talahanayan ng mga calorific value ng ilan mga gaseous substance(Talahanayan 5.1). Halaga Q sa talahanayang ito ito ay ibinibigay sa MJ / m 3 at sa kcal / m 3, dahil ang 1 kcal = 4.1868 kJ ay kadalasang ginagamit bilang isang yunit ng init.
Talahanayan 5.1
Calorific value ng mga gas na panggatong
|
sangkap |
Acetylene |
|||||
|
Q |
||||||
nasusunog na likido o solid
Bilang halimbawa, kakalkulahin namin ang calorific value ng ethyl alcohol C 2 H 5 OH, kung saan ang init ng pagkasunog Q g= 1373.3 kJ/mol.
Tukuyin ang molecular weight ng ethyl alcohol alinsunod sa chemical formula nito (C 2 H 5 OH):
М = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 g/mol.
Tukuyin ang calorific value ng 1 kg ng ethyl alcohol:
Ang calorific value ng anumang likido at solidong nasusunog ay katulad na tinutukoy. Sa mesa. Ang 5.2 at 5.3 ay nagpapakita ng mga calorific value Q(MJ/kg at kcal/kg) para sa ilang likido at solidong sangkap.
Talahanayan 5.2
Calorific value ng mga likidong panggatong
|
sangkap |
Methyl alcohol |
Ethanol |
Langis ng gasolina, langis |
||||
|
Q |
|||||||
Talahanayan 5.3
Calorific value ng solid fuels
|
sangkap |
sariwa ang kahoy |
tuyong kahoy |
Ang pit ay tuyo |
Anthracite, coke |
|||
|
Q |
|||||||
Formula ni Mendeleev
Kung ang calorific value ng gasolina ay hindi alam, kung gayon maaari itong kalkulahin gamit ang empirical formula na iminungkahi ng D.I. Mendeleev. Upang gawin ito, kinakailangang malaman ang elemental na komposisyon ng gasolina ( katumbas na pormula gasolina), iyon ay, ang porsyento ng mga sumusunod na elemento sa loob nito:
Oxygen (O);
Hydrogen (H);
Carbon (C);
Sulfur (S);
Abo (A);
Tubig (W).
Ang mga produkto ng pagkasunog ng mga gasolina ay palaging naglalaman singaw ng tubig, nabuo kapwa dahil sa pagkakaroon ng kahalumigmigan sa gasolina, at sa panahon ng pagkasunog ng hydrogen. Ang mga basurang produkto ng pagkasunog ay umaalis sa pang-industriyang planta sa temperaturang mas mataas sa temperatura ng dew point. Samakatuwid, ang init na inilabas sa panahon ng paghalay ng singaw ng tubig ay hindi maaaring magamit nang kapaki-pakinabang at hindi dapat isaalang-alang sa mga kalkulasyon ng thermal.
Karaniwang ginagamit ang net calorific value para sa pagkalkula. Q n gasolina, na isinasaalang-alang pagkawala ng init na may singaw ng tubig. Para sa solid at liquid fuels, ang halaga Q n(MJ / kg) ay tinatayang tinutukoy ng Mendeleev formula:
Q n=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)
kung saan ang porsyento (mass%) na nilalaman ng mga kaukulang elemento sa komposisyon ng gasolina ay ipinahiwatig sa mga panaklong.
Isinasaalang-alang ng formula na ito ang init mga reaksiyong exothermic pagkasunog ng carbon, hydrogen at sulfur (na may plus sign). Ang oxygen, na bahagi ng gasolina, ay bahagyang pinapalitan ang oxygen sa hangin, kaya ang katumbas na termino sa formula (5.1) ay kinuha gamit ang minus sign. Kapag ang moisture ay sumingaw, ang init ay natupok, kaya ang katumbas na termino na naglalaman ng W ay kinuha din na may minus sign.
Ang paghahambing ng kinakalkula at pang-eksperimentong data sa calorific na halaga ng iba't ibang mga gatong (kahoy, pit, karbon, langis) ay nagpakita na ang pagkalkula ayon sa Mendeleev formula (5.1) ay nagbibigay ng error na hindi hihigit sa 10%.
Net calorific value Q n(MJ / m 3) ng mga dry combustible gas ay maaaring kalkulahin na may sapat na katumpakan bilang ang kabuuan ng mga produkto ng calorific value ng mga indibidwal na bahagi at ang kanilang porsyento sa 1 m 3 ng gaseous fuel.
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)
kung saan ang porsyento (vol.%) na nilalaman ng mga kaukulang gas sa halo ay ipinahiwatig sa mga panaklong.
Ang average na calorific value ng natural gas ay humigit-kumulang 53.6 MJ/m 3 . Sa artipisyal na ginawang nasusunog na mga gas, ang nilalaman ng CH 4 methane ay bale-wala. Ang mga pangunahing sangkap na nasusunog ay hydrogen H 2 at carbon monoxide CO. Sa coke oven gas, halimbawa, ang nilalaman ng H 2 ay umabot sa (55 ÷ 60)%, at ang net calorific value ng naturang gas ay umabot sa 17.6 MJ/m 3 . Sa generator gas, ang nilalaman ng CO ~ 30% at H 2 ~ 15%, habang ang net calorific value ng generator gas Q n= (5.2÷6.5) MJ/m 3 . Sa blast-furnace gas, ang nilalaman ng CO at H 2 ay mas mababa; magnitude Q n= (4.0÷4.2) MJ/m 3 .
Isaalang-alang ang mga halimbawa ng pagkalkula ng calorific value ng mga substance gamit ang Mendeleev formula.
Tukuyin natin ang calorific value ng karbon, ang elemental na komposisyon nito ay ibinigay sa Talahanayan. 5.4.
Talahanayan 5.4
Elemental na komposisyon uling
Palitan natin ang ibinigay sa tab. 5.4 data sa Mendeleev formula (5.1) (nitrogen N at ash A ay hindi kasama sa formula na ito, dahil ang mga ito ay inert substance at hindi nakikilahok sa combustion reaction):
Q n=0.339∙37.2+1.025∙2.6+0.1085∙0.6–0.1085∙12–0.025∙40=13.04 MJ/kg.
Tukuyin natin ang dami ng kahoy na panggatong na kinakailangan upang magpainit ng 50 litro ng tubig mula 10 ° C hanggang 100 ° C, kung 5% ng init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ay ginugol sa pagpainit, at ang kapasidad ng init ng tubig Sa\u003d 1 kcal / (kg ∙ deg) o 4.1868 kJ / (kg ∙ deg). Ang elementong komposisyon ng kahoy na panggatong ay ibinibigay sa Talahanayan. 5.5:
Talahanayan 5.5
Elemental na komposisyon ng kahoy na panggatong
|
Hanapin natin ang calorific value ng kahoy na panggatong ayon sa formula ni Mendeleev (5.1): Q n=0.339∙43+1.025∙7–0.1085∙41–0.025∙7= 17.12 MJ/kg. Tukuyin ang dami ng init na ginugol sa pagpainit ng tubig kapag nagsusunog ng 1 kg ng kahoy na panggatong (isinasaalang-alang ang katotohanan na 5% ng init (a = 0.05) na inilabas sa panahon ng pagkasunog ay ginugol sa pag-init nito): Q 2=a Q n=0.05 17.12=0.86 MJ/kg. Tukuyin ang dami ng panggatong na kailangan para magpainit ng 50 litro ng tubig mula 10°C hanggang 100°C:
Kaya, humigit-kumulang 22 kg ng kahoy na panggatong ang kinakailangan upang magpainit ng tubig. |
kg.Ano ang gasolina?
Ito ay isang bahagi o pinaghalong mga sangkap na kayang gawin mga pagbabagong kemikal nauugnay sa pagpapalabas ng init. Iba't ibang uri Ang mga gasolina ay naiiba sa dami ng nilalaman ng ahente ng oxidizing sa kanila, na ginagamit upang palabasin ang thermal energy.
SA malawak na kahulugan Ang gasolina ay isang carrier ng enerhiya, iyon ay, isang potensyal na uri ng potensyal na enerhiya.
Pag-uuri
Sa kasalukuyan, ang mga gasolina ay nahahati ayon sa kanilang estado ng pagsasama-sama sa likido, solid, gas.
Sa sobrang hirap natural na hitsura isama ang bato at kahoy na panggatong, anthracite. Ang mga briquette, coke, thermoanthracite ay mga uri ng artipisyal na solidong gasolina.
Ang mga likido ay mga sangkap na naglalaman ng mga sangkap organikong pinagmulan. Ang kanilang mga pangunahing bahagi ay: oxygen, carbon, nitrogen, hydrogen, sulfur. Ang artipisyal na likidong gasolina ay magiging isang iba't ibang mga resin, langis ng gasolina.
Ito ay pinaghalong iba't ibang mga gas: ethylene, methane, propane, butane. Bilang karagdagan sa kanila, ang mga gas na panggatong ay naglalaman ng carbon dioxide at carbon monoxide, hydrogen sulfide, nitrogen, singaw ng tubig, oxygen.
Mga tagapagpahiwatig ng gasolina
Ang pangunahing tagapagpahiwatig ng pagkasunog. Ang formula para sa pagtukoy ng calorific value ay isinasaalang-alang sa thermochemistry. naglalabas ng "reference fuel", na nagpapahiwatig ng calorific value ng 1 kilo ng anthracite.
Domestic heating oil ay inilaan para sa combustion sa heating device na may mababang kapangyarihan, na matatagpuan sa residential premises, heat generators na ginagamit sa agrikultura para sa pagpapatuyo ng kumpay, canning.
Ang tiyak na init ng pagkasunog ng gasolina ay isang halaga na nagpapakita ng dami ng init na nabuo sa panahon ng kumpletong pagkasunog ng gasolina na may dami na 1 m 3 o isang masa ng isang kilo.
Upang sukatin ang halagang ito, J / kg, J / m 3, calorie / m 3 ay ginagamit. Upang matukoy ang init ng pagkasunog, gamitin ang paraan ng calorimetry.
Sa isang pagtaas sa tiyak na init ng pagkasunog ng gasolina, ang tiyak na pagkonsumo ng gasolina ay bumababa, at ang koepisyent kapaki-pakinabang na aksyon nananatiling pareho ang halaga.
Ang init ng pagkasunog ng mga sangkap ay ang dami ng enerhiya na inilabas sa panahon ng oksihenasyon ng isang solid, likido, gas na sangkap.
Ito ay tinutukoy ng komposisyon ng kemikal, pati na rin estado ng pagsasama-sama nasusunog na sangkap.
Mga tampok ng mga produkto ng pagkasunog
Ang mas mataas at mas mababang calorific value ay nauugnay sa estado ng pagsasama-sama ng tubig sa mga sangkap na nakuha pagkatapos ng pagkasunog ng gasolina.
Ang gross calorific value ay ang dami ng init na inilabas sa panahon ng kumpletong pagkasunog ng isang substance. Kasama sa halagang ito ang init ng paghalay ng singaw ng tubig.
Ang mas mababang working calorific value ay ang halaga na tumutugma sa pagpapalabas ng init sa panahon ng pagkasunog nang hindi isinasaalang-alang ang init ng paghalay ng singaw ng tubig.
Ang latent heat ng condensation ay ang halaga ng enerhiya ng condensation ng water vapor.
Relasyon sa matematika
Ang mas mataas at mas mababang calorific value ay nauugnay sa sumusunod na relasyon:
Q B = Q H + k(W + 9H)
kung saan ang W ay ang halaga ayon sa timbang (sa %) ng tubig sa nasusunog na substance;
Ang H ay ang dami ng hydrogen (% ng masa) sa nasusunog na sangkap;
k - koepisyent ng 6 kcal / kg
Mga paraan ng pagkalkula
Ang mas mataas at mas mababang calorific value ay tinutukoy ng dalawang pangunahing pamamaraan: kalkulado at eksperimental.
Ginagamit ang mga calorimeter para sa mga pang-eksperimentong kalkulasyon. Una, ang isang sample ng gasolina ay sinusunog dito. Ang init na ilalabas sa kasong ito ay ganap na hinihigop ng tubig. Ang pagkakaroon ng ideya tungkol sa masa ng tubig, posibleng matukoy ang halaga ng init ng pagkasunog nito sa pamamagitan ng pagbabago ng temperatura nito.
Ang pamamaraan na ito ay itinuturing na simple at epektibo, ipinapalagay lamang nito ang kaalaman sa data ng teknikal na pagsusuri.
Sa paraan ng pagkalkula, ang pinakamataas at pinakamababang calorific value ay kinakalkula ayon sa Mendeleev formula.
Q p H \u003d 339C p + 1030H p -109 (O p -S p) - 25 W p (kJ / kg)
Isinasaalang-alang ang nilalaman ng carbon, oxygen, hydrogen, singaw ng tubig, asupre sa gumaganang komposisyon (sa porsyento). Ang dami ng init sa panahon ng pagkasunog ay tinutukoy na isinasaalang-alang ang reference na gasolina.
Ang init ng pagkasunog ng gas ay nagpapahintulot sa iyo na magsagawa ng mga paunang kalkulasyon, upang matukoy ang pagiging epektibo ng aplikasyon isang tiyak na uri panggatong.
Mga tampok ng pinagmulan
Upang maunawaan kung gaano karaming init ang inilabas sa panahon ng pagkasunog ng isang tiyak na gasolina, kinakailangan na magkaroon ng ideya ng pinagmulan nito.
Sa kalikasan meron iba't ibang variant solid fuels, na naiiba sa komposisyon at mga katangian.
Ang pagbuo nito ay isinasagawa sa maraming yugto. Una, nabuo ang pit, pagkatapos ay kayumanggi at uling, pagkatapos ay nabuo ang anthracite. Ang pangunahing pinagmumulan ng solid fuel formation ay mga dahon, kahoy, at mga karayom. Namamatay, ang mga bahagi ng mga halaman, kapag nakalantad sa hangin, ay nawasak ng fungi, na bumubuo ng pit. Ang akumulasyon nito ay nagiging isang brown na masa, pagkatapos ay nakuha ang brown gas.
Sa mataas na presyon at temperatura, ang brown gas ay nagiging karbon, pagkatapos ay nag-iipon ang gasolina sa anyo ng anthracite.
Bilang karagdagan sa organikong bagay, mayroong karagdagang ballast sa gasolina. Ang isang organikong bahagi ay ang bahaging nabuo mula sa organikong bagay: hydrogen, carbon, nitrogen, oxygen. Bilang karagdagan sa mga elementong kemikal na ito, naglalaman ito ng ballast: kahalumigmigan, abo.
Ang teknolohiya ng hurno ay nagsasangkot ng paglalaan ng nagtatrabaho, tuyo, pati na rin ang nasusunog na masa ng sinunog na gasolina. Ang gumaganang masa ay tinatawag na gasolina sa orihinal nitong anyo, na ibinibigay sa mamimili. Ang dry weight ay isang komposisyon kung saan walang tubig.
Tambalan
Ang pinakamahalagang bahagi ay carbon at hydrogen.
Ang mga elementong ito ay matatagpuan sa anumang uri ng gasolina. Sa pit at kahoy, ang porsyento ng carbon ay umabot sa 58 porsiyento, sa itim at kayumangging karbon - 80%, at sa anthracite umabot ito sa 95 porsiyento ng timbang. Depende sa tagapagpahiwatig na ito, ang dami ng init na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng mga pagbabago sa gasolina. Ang hydrogen ay ang pangalawang pinakamahalagang elemento ng anumang gasolina. Ang pakikipag-ugnay sa oxygen, bumubuo ito ng kahalumigmigan, na makabuluhang binabawasan ang thermal value ng anumang gasolina.
Ang porsyento nito ay mula 3.8 sa oil shale hanggang 11 sa fuel oil. Ang oxygen, na bahagi ng gasolina, ay nagsisilbing ballast.
Hindi ito nagdudulot ng init elemento ng kemikal, samakatuwid, negatibong nakakaapekto sa halaga ng init ng pagkasunog. Pagkasunog ng nitrogen na nakapaloob sa libre o nakagapos na anyo sa mga produkto ng pagkasunog, ay isinasaalang-alang nakakapinsalang dumi, kaya mahigpit na limitado ang dami nito.
Ang asupre ay kasama sa komposisyon ng gasolina sa anyo ng mga sulfates, sulfides, at din bilang mga sulfur dioxide na gas. Kapag na-hydrated, nabubuo ang mga sulfur oxide sulpuriko acid, na sumisira sa mga kagamitan sa boiler, negatibong nakakaapekto sa mga halaman at buhay na organismo.
Iyon ang dahilan kung bakit ang asupre ay ang kemikal na elemento, ang pagkakaroon nito sa natural na gasolina ay lubos na hindi kanais-nais. Kapag nakapasok sa loob ng working room, ang mga sulfur compound ay nagdudulot ng malaking pagkalason sa mga operating personnel.
Mayroong tatlong uri ng abo depende sa pinagmulan nito:
- pangunahin;
- pangalawa;
- tersiyaryo.
Ang pangunahing view ay nabuo mula sa mineral na matatagpuan sa mga halaman. Ang pangalawang abo ay nabuo bilang isang resulta ng paglunok ng mga nalalabi ng halaman sa pamamagitan ng buhangin at lupa sa panahon ng pagbuo.
Ang tertiary ash ay lumalabas na bahagi ng gasolina sa proseso ng pagkuha, pag-iimbak, at pati na rin ang transportasyon nito. Sa pamamagitan ng isang makabuluhang pagtitiwalag ng abo, mayroong pagbawas sa paglipat ng init sa ibabaw ng pag-init ng yunit ng boiler, binabawasan ang dami ng paglipat ng init sa tubig mula sa mga gas. Malaking halaga Ang abo ay negatibong nakakaapekto sa pagpapatakbo ng boiler.
Sa wakas
Ang mga pabagu-bagong sangkap ay may malaking epekto sa proseso ng pagkasunog ng anumang uri ng gasolina. Kung mas malaki ang kanilang output, mas malaki ang volume ng harap ng apoy. Halimbawa, ang karbon, pit, madaling masunog, ang proseso ay sinamahan ng hindi gaanong pagkawala ng init. Ang coke na natitira pagkatapos alisin ang mga pabagu-bagong impurities ay naglalaman lamang ng mga mineral at carbon compound. Depende sa mga katangian ng gasolina, ang dami ng init ay nag-iiba nang malaki.
Depende sa komposisyon ng kemikal, tatlong yugto ng pagbuo ng mga solidong gasolina ay nakikilala: pit, lignite, karbon.
Ang natural na kahoy ay ginagamit sa maliliit na halaman ng boiler. Karamihan sa mga wood chips, sawdust, slab, bark ay ginagamit, ang kahoy na panggatong mismo ay ginagamit sa maliit na dami. Depende sa uri ng kahoy, ang dami ng init na inilabas ay makabuluhang nag-iiba.
Habang bumababa ang calorific value, nakakakuha ang kahoy na panggatong ng ilang mga pakinabang: mabilis na pagkasunog, kaunting nilalaman ng abo, at ang kawalan ng mga bakas ng asupre.
Ang maaasahang impormasyon tungkol sa komposisyon ng natural o sintetikong gasolina, ang calorific value nito, ay mahusay na paraan nagsasagawa ng mga kalkulasyon ng thermochemical.
Sa kasalukuyan, mayroong isang tunay na pagkakataon upang matukoy ang mga pangunahing opsyon para sa solid, gaseous, liquid fuel na magiging pinakamabisa at murang gamitin sa isang partikular na sitwasyon.
