Toplina izgaranja benzina. Toplina izgaranja

5. TOPLINSKA BILANSA IZGARANJA

Razmotrimo metode za izračunavanje toplinske bilance procesa izgaranja plinovitih, tekućih i krutih goriva. Proračun se svodi na rješavanje sljedećih problema.

· Određivanje topline izgaranja (kalorične vrijednosti) goriva.

· Određivanje teorijske temperature izgaranja.

5.1. TOPLINA IZGARANJA

Kemijske reakcije popraćene su oslobađanjem ili apsorpcijom topline. Kada se toplina oslobađa, reakcija se naziva egzotermna, a kada se toplina apsorbira, endotermna. Sve reakcije izgaranja su egzotermne, a produkti izgaranja su egzotermni spojevi.

Otpušta se (ili apsorbira) tijekom protoka kemijska reakcija toplina se naziva toplinom reakcije. U egzotermnim reakcijama je pozitivan, u endotermnim reakcijama je negativan. Reakcija izgaranja uvijek je popraćena oslobađanjem topline. Toplina izgaranja Q g(J/mol) je količina topline koja se oslobađa pri potpunom izgaranju jednog mola tvari i pretvaranju zapaljive tvari u produkte potpunog izgaranja. Mol je osnovna SI jedinica količine tvari. Jedan mol je količina tvari koja sadrži isti broj čestica (atoma, molekula itd.) koliko ima atoma u 12 g izotopa ugljika-12. Masa količine tvari jednaka 1 molu (molekularna ili molekulska masa) numerički se podudara s relativnom molekulskom masom dane tvari.

Na primjer, relativna molekularna težina kisika (O 2) je 32, ugljični dioksid(CO 2 ) je 44, a odgovarajuće molekulske težine bit će M = 32 g/mol i M = 44 g/mol. Tako jedan mol kisika sadrži 32 grama ove tvari, a jedan mol CO 2 sadrži 44 grama ugljičnog dioksida.

U tehničkim proračunima najčešće se ne koristi toplina izgaranja. Q g, i kalorična vrijednost goriva Q(J/kg ili J/m 3). Kalorijska vrijednost tvari je količina topline koja se oslobodi pri potpunom izgaranju 1 kg ili 1 m 3 tvari. Za tekuće i čvrste tvari obračun se vrši po 1 kg, a za plinovite tvari - po 1 m 3.

Poznavanje topline izgaranja i kalorične vrijednosti goriva potrebno je za izračunavanje temperature izgaranja ili eksplozije, tlaka eksplozije, brzine širenja plamena i drugih karakteristika. Kalorijska vrijednost gorivo se određuje ili eksperimentalno ili računskim metodama. Pri eksperimentalnom određivanju kalorične vrijednosti zadana masa krutog ili tekućeg goriva spaljuje se u kalorimetrijskoj bombi, a kod plinovitog goriva u plinskom kalorimetru. Ovi instrumenti mjere ukupnu toplinu Q 0 koji se oslobađa tijekom izgaranja uzorka goriva vaganja m. Kalorijska vrijednost Q g nalazi se formulom

Odnos između topline izgaranja i
kalorična vrijednost goriva

Za uspostavljanje veze između topline izgaranja i kalorične vrijednosti tvari potrebno je napisati jednadžbu kemijske reakcije izgaranja.

Produkt potpunog izgaranja ugljika je ugljični dioksid:

C+O2 → CO2.

Produkt potpunog izgaranja vodika je voda:

2H 2 +O 2 → 2H 2 O.

Produkt potpunog izgaranja sumpora je sumporni dioksid:

S +O 2 → SO 2.

U ovom slučaju, dušik, halogeni i drugi nezapaljivi elementi oslobađaju se u slobodnom obliku.

Zapaljiva tvar – plin

Kao primjer, izračunajmo ogrjevnu vrijednost metana CH 4, za koji je toplina izgaranja jednaka Q g=882.6 .

· Odredimo molekulsku masu metana u skladu s njegovom kemijska formula(SN 4):

M=1∙12+4∙1=16 g/mol.

· Odredimo ogrjevnu vrijednost 1 kg metana:

· Nađimo volumen 1 kg metana, znajući njegovu gustoću ρ=0,717 kg/m3 u normalnim uvjetima:

.

· Odredimo ogrjevnu vrijednost 1 m 3 metana:

Kalorična vrijednost svih zapaljivih plinova određuje se na sličan način. Za mnoge uobičajene tvari, toplina izgaranja i kalorijske vrijednosti izmjerene su s visokom točnošću i navedene su u relevantnoj referentnoj literaturi. Evo tablice kalorijskih vrijednosti nekih plinovitih tvari (tablica 5.1). Veličina Q u ovoj tablici dano je u MJ/m 3 iu kcal/m 3, budući da se 1 kcal = 4,1868 kJ često koristi kao jedinica za toplinu.

Tablica 5.1

Kalorična vrijednost plinovitih goriva

Supstanca			Acetilen
Q

Zapaljiva tvar – tekuća ili kruta

Kao primjer, izračunajmo ogrjevnu vrijednost etilnog alkohola C 2 H 5 OH, za koji je toplina izgaranja Q g= 1373,3 kJ/mol.

· Odredimo molekulsku težinu etilnog alkohola prema njegovoj kemijskoj formuli (C 2 H 5 OH):

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

Odredimo kaloričnu vrijednost 1 kg etilnog alkohola:

Kalorijska vrijednost svih tekućih i krutih zapaljivih tvari određuje se na sličan način. U tablici 5.2 i 5.3 prikazuju kalorične vrijednosti Q(MJ/kg i kcal/kg) za neke tekućine i čvrste tvari.

Tablica 5.2

Kalorična vrijednost tekućih goriva

Supstanca		Metilni alkohol	Etanol			Lož ulje, ulje
Q

Tablica 5.3

Kalorijska vrijednost krutih goriva

Supstanca		Stablo je svježe	Suha drva	Mrki ugljen	Suhi treset	Antracit, koks
Q

Mendeljejeva formula

Ako je kalorična vrijednost goriva nepoznata, tada se može izračunati pomoću empirijske formule koju je predložio D.I. Mendeljejev. Da biste to učinili, morate znati elementarni sastav goriva (ekvivalentna formula goriva), odnosno postotni sadržaj sljedećih elemenata u njemu:

kisik (O);

vodik (H);

Ugljik (C);

Sumpor (S);

Pepeo (A);

Voda (W).

Proizvodi izgaranja goriva uvijek sadrže vodena para, nastaju i zbog prisutnosti vlage u gorivu i tijekom izgaranja vodika. Produkti izgaranja otpada napuštaju industrijsko postrojenje na temperaturi iznad točke rosišta. Stoga se toplina koja se oslobađa pri kondenzaciji vodene pare ne može korisno iskoristiti i ne treba je uzimati u obzir u toplinskim proračunima.

Za izračun se obično koristi donja ogrjevna vrijednost Q n gorivo, koje uzima u obzir gubitke topline s vodenom parom. Za kruta i tekuća goriva vrijednost Q n(MJ/kg) približno se određuje Mendeljejevom formulom:

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

gdje je u zagradama naveden postotak (tež.%) sadržaja odgovarajućih elemenata u sastavu goriva.

Ova formula uzima u obzir toplinu egzotermnih reakcija izgaranja ugljika, vodika i sumpora (s predznakom plus). Kisik sadržan u gorivu djelomično zamjenjuje kisik u zraku, pa se odgovarajući član u formuli (5.1) uzima s predznakom minus. Kada vlaga isparava, troši se toplina, pa se i odgovarajući član koji sadrži W uzima s predznakom minus.

Usporedba izračunatih i eksperimentalnih podataka o kaloričnoj vrijednosti različitih goriva (drvo, treset, ugljen, nafta) pokazala je da izračun pomoću formule Mendelejeva (5.1) daje pogrešku ne veću od 10%.

Donja ogrjevna vrijednost Q n(MJ/m3) suhih zapaljivih plinova može se s dovoljnom točnošću izračunati kao zbroj umnožaka ogrjevne vrijednosti pojedinih komponenti i njihova postotnog sadržaja u 1 m3 plinovitog goriva.

Q n= 0,108[N 2 ] + 0,126 [SO] + 0,358 [SN 4 ] + 0,5 [S 2 N 2 ] + 0,234 [N 2 S ]…, (5.2)

gdje je u zagradama naveden postotak (volumni %) udjela odgovarajućih plinova u smjesi.

Prosječna kalorijska vrijednost prirodni gas iznosi približno 53,6 MJ/m3. U umjetno proizvedenim zapaljivim plinovima sadržaj metana CH4 je neznatan. Glavne zapaljive komponente su vodik H2 i ugljikov monoksid CO. U koksnom plinu, primjerice, sadržaj H2 doseže (55 ÷ 60)%, a donja ogrjevna vrijednost takvog plina doseže 17,6 MJ/m3. Generatorski plin sadrži CO ~ 30% i H 2 ~ 15%, dok je niža kalorična vrijednost generatorskog plina Q n= (5,2÷6,5) MJ/m3. Sadržaj CO i H 2 u plinu visoke peći je manji; veličina Q n= (4,0÷4,2) MJ/m3.

Pogledajmo primjere izračuna kalorijske vrijednosti tvari pomoću formule Mendelejeva.

Odredimo ogrjevnu vrijednost ugljena čiji je elementarni sastav dan u tablici. 5.4.

Tablica 5.4

Elementarni sastav ugljena

· Zamijenimo one dane u tablici. Podaci 5.4 u Mendelejevovoj formuli (5.1) (dušik N i pepeo A nisu uključeni u ovu formulu, jer su inertne tvari i ne sudjeluju u reakciji izgaranja):

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

Odredimo količinu drva za ogrjev potrebnu za zagrijavanje 50 litara vode od 10°C do 100°C, ako se 5% topline oslobođene izgaranjem troši za grijanje, te toplinski kapacitet vode. S=1 kcal/(kg∙deg) ili 4,1868 kJ/(kg∙deg). Elementni sastav ogrjevnog drveta dat je u tablici. 5.5:

Tablica 5.5

Elementarni sastav ogrjevnog drveta

	· Nađimo ogrjevnu vrijednost drva za ogrjev pomoću formule Mendelejeva (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. · Odredimo količinu topline utrošenu na zagrijavanje vode pri izgaranju 1 kg drva za ogrjev (uzimajući u obzir činjenicu da se 5% topline (a = 0,05) oslobođene tijekom izgaranja troši na zagrijavanje): Q 2 =a Q n=0,05·17,12=0,86 MJ/kg. · Odredimo količinu drva za ogrjev potrebnu za zagrijavanje 50 litara vode od 10°C do 100°C: kg. Dakle, za zagrijavanje vode potrebno je oko 22 kg drva za ogrjev.

Tablice pokazuju masu određena toplina izgaranje goriva (tekućeg, krutog i plinovitog) i nekih drugih zapaljivih materijala. Razmatrana su sljedeća goriva: ugljen, ogrjevno drvo, koks, treset, kerozin, nafta, alkohol, benzin, prirodni plin itd.

Popis tablica:

Tijekom egzotermne reakcije oksidacije goriva, njegova kemijska energija se pretvara u toplinsku uz oslobađanje određene količine topline. Dobivena Termalna energija obično se naziva toplina izgaranja goriva. Ovisi o njegovom kemijskom sastavu, vlažnosti i glavni je. Toplina izgaranja goriva po 1 kg mase ili 1 m 3 volumena tvori masenu ili volumetrijsku specifičnu toplinu izgaranja.

Specifična toplina izgaranja goriva je količina topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja jedinice mase ili volumena krutog, tekućeg ili plinovitog goriva. U Međunarodnom sustavu jedinica ova vrijednost se mjeri u J/kg ili J/m 3.

Specifična toplina izgaranja goriva može se odrediti eksperimentalno ili izračunati analitički. Eksperimentalne metode za određivanje kalorične vrijednosti temelje se na praktičnom mjerenju količine topline koja se oslobađa izgaranjem goriva, na primjer u kalorimetru s termostatom i bombi za sagorijevanje. Za gorivo s poznatim kemijski sastav Specifična toplina izgaranja može se odrediti pomoću formule Mendelejeva.

Postoje više i niže specifične topline izgaranja. Veća kalorijska vrijednost je najveći broj toplina koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja goriva, uzimajući u obzir toplinu utrošenu na isparavanje vlage sadržane u gorivu. Najniža toplina izgaranja manja je od najviše vrijednosti za količinu topline kondenzacije, koja nastaje iz vlage goriva i vodika organske mase, koji se izgaranjem pretvara u vodu.

Za određivanje pokazatelja kvalitete goriva, kao iu toplinskim proračunima obično koriste nižu specifičnu toplinu izgaranja, što je najvažnija toplinska i radna karakteristika goriva i prikazana je u tablicama u nastavku.

Specifična toplina izgaranja krutih goriva (ugljen, ogrjevno drvo, treset, koks)

Tablica prikazuje specifičnu toplinu izgaranja suhog kruto gorivo u dimenziji MJ/kg. Gorivo u tablici raspoređeno je po nazivima abecednim redom.

Od razmatranih krutih goriva najveću ogrjevnu vrijednost ima koksni ugljen - njegova specifična toplina izgaranja iznosi 36,3 MJ/kg (ili u SI jedinicama 36,3·10 6 J/kg). Osim toga, visoka toplina izgaranja karakteristična je za ugljen, antracit, drveni ugljen i mrki ugljen.

Goriva s niskom energetskom učinkovitošću uključuju drvo, ogrjevno drvo, barut, treset i uljni škriljevac. Na primjer, specifična toplina izgaranja drva za ogrjev je 8,4 ... 12,5, a baruta samo 3,8 MJ / kg.

Specifična toplina izgaranja krutih goriva (ugljen, ogrjevno drvo, treset, koks)

Gorivo
Antracit	26,8…34,8
Drveni peleti (peleti)	18,5
Suha drva za ogrjev	8,4…11
Suha drva za ogrjev od breze	12,5
Plinski koks	26,9
Eksplozivni koks	30,4
Polu-koks	27,3
Puder	3,8
Škriljevac	4,6…9
Nafta iz škriljaca	5,9…15
Čvrsto raketno gorivo	4,2…10,5
Treset	16,3
Vlaknasti treset	21,8
Mljeveni treset	8,1…10,5
Tresetna mrvica	10,8
Mrki ugljen	13…25
Mrki ugljen (briketi)	20,2
Smeđi ugljen (prašina)	25
Donjecki ugljen	19,7…24
Drveni ugljen	31,5…34,4
Ugljen	27
Koksni ugljen	36,3
Kuznetski ugljen	22,8…25,1
čeljabinski ugljen	12,8
Ekibastuz ugljen	16,7
Frestorf	8,1
Šljaka	27,5

Specifična toplina izgaranja tekućih goriva (alkohol, benzin, kerozin, nafta)

Dana je tablica specifične topline izgaranja tekućeg goriva i nekih drugih organskih tekućina. Treba napomenuti da goriva kao što su benzin, dizel gorivo i ulje imaju veliko oslobađanje topline tijekom izgaranja.

Specifična toplina izgaranja alkohola i acetona znatno je niža od tradicionalnih motornih goriva. Osim toga, tekuće raketno gorivo ima relativno nisku kaloričnu vrijednost i pri potpunom izgaranju 1 kg ovih ugljikovodika oslobodit će se količina topline jednaka 9,2 odnosno 13,3 MJ.

Specifična toplina izgaranja tekućih goriva (alkohol, benzin, kerozin, nafta)

Gorivo	Specifična toplina izgaranja, MJ/kg
Aceton	31,4
Benzin A-72 (GOST 2084-67)	44,2
Zrakoplovni benzin B-70 (GOST 1012-72)	44,1
Benzin AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
Benzen	40,6
Zimsko dizelsko gorivo (GOST 305-73)	43,6
Ljetno dizelsko gorivo (GOST 305-73)	43,4
Tekuće raketno gorivo (kerozin + tekući kisik)	9,2
Zrakoplovni kerozin	42,9
Kerozin za rasvjetu (GOST 4753-68)	43,7
ksilen	43,2
Lož ulje s visokim sadržajem sumpora	39
Lož ulje s niskim sadržajem sumpora	40,5
Lož ulje s niskim sadržajem sumpora	41,7
Sumporno loživo ulje	39,6
Metilni alkohol (metanol)	21,1
n-butilni alkohol	36,8
Ulje	43,5…46
Metan ulje	21,5
Toluen	40,9
White spirit (GOST 313452)	44
Etilen glikol	13,3
Etilni alkohol (etanol)	30,6

Specifična toplina izgaranja plinovitih goriva i zapaljivih plinova

Prikazana je tablica specifične topline izgaranja plinovitog goriva i nekih drugih zapaljivih plinova u dimenziji MJ/kg. Od razmatranih plinova, on ima najveću masenu specifičnu toplinu izgaranja. Potpunim izgaranjem jednog kilograma ovog plina oslobodit će se 119,83 MJ topline. Također, gorivo kao što je prirodni plin ima visoku kaloričnu vrijednost - specifična toplina izgaranja prirodnog plina je 41...49 MJ/kg (za čisti plin je 50 MJ/kg).

Specifična toplina izgaranja plinovitog goriva i zapaljivih plinova (vodik, prirodni plin, metan)

Gorivo	Specifična toplina izgaranja, MJ/kg
1-buten	45,3
Amonijak	18,6
Acetilen	48,3
Vodik	119,83
Vodik, smjesa s metanom (50 % H 2 i 50 % CH 4 težinski)	85
Vodik, smjesa s metanom i ugljičnim monoksidom (33-33-33% po masi)	60
Vodik, smjesa s ugljikovim monoksidom (50% H 2 50% CO 2 po težini)	65
Plin visoke peći	3
Koksni plin	38,5
Ukapljeni plin ugljikovodika LPG (propan-butan)	43,8
izobutan	45,6
Metan	50
n-butan	45,7
n-heksan	45,1
n-pentan	45,4
Povezani plin	40,6…43
Prirodni gas	41…49
Propadien	46,3
Propan	46,3
propilen	45,8
Propilen, smjesa s vodikom i ugljikovim monoksidom (90%-9%-1% težinski)	52
Etan	47,5
Etilen	47,2

Specifična toplina izgaranja nekih gorivih materijala

Daje se tablica specifične topline izgaranja nekih zapaljivih materijala (drvo, papir, plastika, slama, guma itd.). Treba obratiti pozornost na materijale s visokim oslobađanjem topline tijekom izgaranja. Ovi materijali uključuju: gumu različite vrste, ekspandirani polistiren (pjena), polipropilen i polietilen.

Specifična toplina izgaranja nekih gorivih materijala

Gorivo	Specifična toplina izgaranja, MJ/kg
Papir	17,6
umjetna koža	21,5
Drvo (šipke s 14% sadržaja vlage)	13,8
Drva u naslagama	16,6
Hrastovo drvo	19,9
Drvo smreke	20,3
Drvo zelena	6,3
Borovo drvo	20,9
kapron	31,1
Proizvodi od karbolita	26,9
Karton	16,5
Stiren butadien kaučuk SKS-30AR	43,9
Prirodna guma	44,8
Sintetička guma	40,2
Guma SKS	43,9
Kloropren kaučuk	28
Linoleum od polivinilklorida	14,3
Dvoslojni linoleum od polivinilklorida	17,9
Polivinilkloridni linoleum na bazi filca	16,6
Polivinilklorid linoleum na toploj bazi	17,6
Polivinilklorid linoleum na bazi tkanine	20,3
Gumeni linoleum (Relin)	27,2
Parafinski parafin	11,2
Polistirenska pjena PVC-1	19,5
Pjenasta plastika FS-7	24,4
Pjenasta plastika FF	31,4
Ekspandirani polistiren PSB-S	41,6
Poliuretanska pjena	24,3
Vlaknaste ploče	20,9
Polivinil klorid (PVC)	20,7
Polikarbonat	31
Polipropilen	45,7
Polistiren	39
Visokotlačni polietilen	47
Niskotlačni polietilen	46,7
Guma	33,5
Ruberoid	29,5
Čađa kanala	28,3
Sijeno	16,7
slama	17
Organsko staklo (pleksiglas)	27,7
Tekstolit	20,9
Tol	16
TNT	15
Pamuk	17,5
Celuloza	16,4
Vuna i vunena vlakna	23,1

Izvori:

1. GOST 147-2013 Kruto mineralno gorivo. Definicija vrhunska vrućina izgaranje i proračun donje kalorične vrijednosti.
2. GOST 21261-91 Naftni proizvodi. Metoda određivanja veće ogrjevne vrijednosti i izračunavanja donje ogrjevne vrijednosti.
3. GOST 22667-82 Prirodni zapaljivi plinovi. Računska metoda za određivanje kalorične vrijednosti, relativne gustoće i Wobbeovog broja.
4. GOST 31369-2008 Prirodni plin. Izračun kalorijske vrijednosti, gustoće, relativne gustoće i Wobbeovog broja na temelju sastava komponenti.
5. Zemsky G. T. Zapaljiva svojstva anorganskih i organskih materijala: referentna knjiga M.: VNIIPO, 2016. - 970 str.

Svaki dan, uključivanjem plamenika na kuhinjskom štednjaku, malo ljudi razmišlja o tome koliko je davno počela proizvodnja plina. U našoj zemlji njegov razvoj započeo je u dvadesetom stoljeću. Prije toga jednostavno se nalazio tijekom vađenja naftnih derivata. Kalorična vrijednost prirodnog plina je toliko visoka da je danas ova sirovina jednostavno nezamjenjiva, a njezini visokokvalitetni analozi još nisu razvijeni.

Tablica kalorijske vrijednosti pomoći će vam pri odabiru goriva za grijanje vašeg doma

Značajke fosilnih goriva

Prirodni plin je važno fosilno gorivo koje zauzima vodeće mjesto u bilancama goriva i energije mnogih zemalja. Kako bi opskrbili gorivom gradove i razna tehnička poduzeća, troše razne zapaljive plinove, jer se prirodni plin smatra opasnim.

Ekolozi vjeruju da je plin najčišće gorivo, pri sagorijevanju ispušta mnogo manje otrovne tvari nego ogrjev, ugljen, nafta. Ovo gorivo ljudi svakodnevno koriste i sadrži aditiv kao što je odorant; dodaje se u opremljenim instalacijama u omjeru od 16 miligrama na 1 tisuću kubnih metara plina.

Važna komponenta tvari je metan (otprilike 88-96%), ostatak su druge kemikalije:

• butan;
• vodikov sulfid;
• propan;
• dušik;
• kisik.

U ovom videu pogledat ćemo ulogu ugljena:

Količina metana u prirodnom gorivu izravno ovisi o njegovom depozitu.

Opisana vrsta goriva sastoji se od ugljikovodičnih i neugljikovodičnih komponenti. Prirodna fosilna goriva prvenstveno su metan, koji uključuje butan i propan. Osim ugljikovodičnih komponenti, opisano fosilno gorivo sadrži dušik, sumpor, helij i argon. Tekuće pare također se nalaze, ali samo u plinskim i naftnim poljima.

Vrste depozita

Postoji nekoliko vrsta plinskih naslaga. Podijeljeni su u sljedeće vrste:

• plin;
• ulje.

Njihovo razlikovna značajka je sadržaj ugljikovodika. Naslage plina sadrže približno 85-90% sadašnje tvari, naftna polja ne sadrže više od 50%. Preostale postotke zauzimaju tvari poput butana, propana i ulja.

Veliki nedostatak proizvodnje ulja je njegovo ispiranje razne vrste aditiva Sumpor se koristi kao nečistoća u tehničkim poduzećima.

Potrošnja prirodnog plina

Butan se koristi kao gorivo na benzinskim postajama automobila, a organska tvar koja se zove propan koristi se za punjenje upaljača. Acetilen je vrlo zapaljiva tvar i koristi se u zavarivanju i rezanju metala.

Fosilna goriva koriste se u svakodnevnom životu:

• stupci;
• plinski štednjak;

Ova vrsta goriva smatra se najjeftinijim i bezopasnim, a jedini nedostatak je ispuštanje ugljičnog dioksida u atmosferu prilikom izgaranja. Znanstvenici diljem planeta traže zamjenu za toplinsku energiju.

Kalorijska vrijednost

Kalorična vrijednost prirodnog plina je količina topline koja se stvara kada je jedinica goriva dovoljno sagorjela. Količina topline koja se oslobađa tijekom izgaranja naziva se jedinica metar kubni uzeti u prirodnim uvjetima.

Toplinski kapacitet prirodnog plina mjeri se sljedećim pokazateljima:

• kcal/nm3;
• kcal/m3.

Postoji visoka i niska kalorijska vrijednost:

1. visoko. Razmatra toplinu vodene pare koja nastaje tijekom izgaranja goriva.
2. Niska. Ne uzima u obzir toplinu sadržanu u vodenoj pari, budući da se takve pare ne kondenziraju, već odlaze s produktima izgaranja. Zbog nakupljanja vodene pare stvara količinu topline jednaku 540 kcal/kg. Osim toga, kada se kondenzat ohladi, toplina izlazi od 80 do sto kcal/kg. Općenito, zbog nakupljanja vodene pare nastaje više od 600 kcal/kg, što je razlika između visokog i niskog toplinskog učinka.

Za veliku većinu plinova koji se troše u sustavu gradske distribucije goriva, razlika je jednaka 10%. Da bi se gradovi opskrbili plinom, njegova ogrjevna vrijednost mora biti veća od 3500 kcal/nm 3 . To se objašnjava činjenicom da se opskrba provodi cjevovodom na velikim udaljenostima. Ako je kalorična vrijednost niska, tada se njegova opskrba povećava.

Ako je ogrjevna vrijednost prirodnog plina manja od 3500 kcal/nm 3, on se češće koristi u industriji. Ne treba ga transportirati na velike udaljenosti, a sagorijevanje postaje puno lakše. Ozbiljne promjene u kalorijskoj vrijednosti plina zahtijevaju često podešavanje, a ponekad i zamjenu velika količina standardizirani plamenici kućnih senzora, što dovodi do poteškoća.

Ova situacija dovodi do povećanja promjera plinovoda, kao i povećanja troškova za metal, instalaciju mreže i rad. Veliki nedostatak niskokaloričnih fosilnih goriva je ogroman sadržaj ugljični monoksid, u vezi s tim, povećava se razina prijetnje tijekom rada goriva i održavanja cjevovoda, kao i opreme.

Toplina koja se oslobađa tijekom izgaranja, a ne prelazi 3500 kcal/nm 3, najčešće se koristi u industrijska proizvodnja, gdje ga nije potrebno prenositi na veliku udaljenost i lako izazvati izgaranje.

Određuje se toplina izgaranja kemijski sastav zapaljiva tvar. Sadržano u zapaljivoj tvari kemijski elementi označeni su prihvaćenim simbolima S , N , OKO , N , S, A pepeo I voda- simboli A I W odnosno.

Enciklopedijski YouTube

• 1 / 5

  Toplina izgaranja može se povezati s radnom masom zapaljive tvari Q P (\displaystyle Q^(P)), odnosno zapaljivoj tvari u obliku u kojem dospijeva do potrošača; na suhu težinu tvari Q C (\displaystyle Q^(C)); na zapaljivu masu tvari Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma )), odnosno na zapaljivu tvar koja ne sadrži vlagu i pepeo.

  Postoje viši ( Q B (\displaystyle Q_(B))) i niže ( Q H (\displaystyle Q_(H))) toplina izgaranja.

  Pod, ispod veća kalorična vrijednost razumjeti količinu topline koja se oslobađa pri potpunom izgaranju tvari, uključujući i toplinu kondenzacije vodene pare pri hlađenju produkata izgaranja.

  Donja ogrjevna vrijednost odgovara količini topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja, ne uzimajući u obzir toplinu kondenzacije vodene pare. Naziva se i toplina kondenzacije vodene pare latentna toplina isparavanja (kondenzacija).

  Niža i viša kalorijska vrijednost povezane su relacijom: Q B = Q H + k (W + 9 H) (\displaystyle Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),

  gdje je k koeficijent jednak 25 kJ/kg (6 kcal/kg); W je količina vode u zapaljivoj tvari, % (po masi); H je količina vodika u zapaljivoj tvari, % (po masi).

  Izračun kalorijske vrijednosti

  Dakle, viša ogrjevna vrijednost je količina topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja jedinice mase ili volumena (za plin) zapaljive tvari i hlađenja produkata izgaranja do temperature rosišta. U proračunima toplinske tehnike, viša ogrjevna vrijednost se uzima kao 100%. Latentna toplina izgaranja plina je toplina koja se oslobađa tijekom kondenzacije vodene pare sadržane u produktima izgaranja. Teoretski, može doseći 11%.

  U praksi nije moguće ohladiti produkte izgaranja do potpune kondenzacije, pa je uveden koncept niže kalorične vrijednosti (QHp), koja se dobiva oduzimanjem od više kalorične vrijednosti topline isparavanja vodene pare sadržane u tvar i one koje nastaju njezinim izgaranjem. Za isparavanje 1 kg vodene pare potrebno je 2514 kJ/kg (600 kcal/kg). Donja kalorična vrijednost određena je formulama (kJ/kg ili kcal/kg):

  Q H P = Q B P − 2514 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-2514\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(za čvrstu tvar)

  Q H P = Q B P − 600 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-600\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(Za tekuća tvar), Gdje:

  2514 - toplina isparavanja pri temperaturi od 0 °C i atmosferskom tlaku, kJ/kg;

  H P (\displaystyle H^(P)) I W P (\displaystyle W^(P))- sadržaj vodika i vodene pare u radnom gorivu, %;

  9 je koeficijent koji pokazuje da izgaranje 1 kg vodika u kombinaciji s kisikom proizvodi 9 kg vode.

  Toplina izgaranja je najviše važna karakteristika goriva, jer određuje količinu topline dobivenu izgaranjem 1 kg krutog ili tekućeg goriva ili 1 m³ plinovitog goriva u kJ/kg (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 ili 4,19 kJ.

  Donja kalorična vrijednost određuje se eksperimentalno za svaku tvar i predstavlja referentnu vrijednost. Također se može odrediti za čvrste i tekuće materijale, s poznatim elementarnim sastavom, izračunom u skladu s formulom D. I. Mendeljejeva, kJ/kg ili kcal/kg:

  Q H P = 339 ⋅ C P + 1256 ⋅ H P − 109 ⋅ (O P − S L P) − 25,14 ⋅ (9 ⋅ H P + W P) (\displaystyle Q_(H)^(P)=339\cdot C^(P)+1256\ cdot H^(P)-109\cdot (O^(P)-S_(L)^(P))-25,14\cdot (9\cdot H^(P)+W^(P)))

  Q H P = 81 ⋅ C P + 246 ⋅ H P − 26 ⋅ (O P + S L P) − 6 ⋅ W P (\displaystyle Q_(H)^(P)=81\cdot C^(P)+246\cdot H^(P) -26\cdot (O^(P)+S_(L)^(P))-6\cdot W^(P)), Gdje:

  C P (\displaystyle C_(P)), H P (\displaystyle H_(P)), O P (\displaystyle O_(P)), S L P (\displaystyle S_(L)^(P)), W P (\displaystyle W_(P))- sadržaj ugljika, vodika, kisika, hlapljivog sumpora i vlage u radnoj masi goriva u % (težinski).

  Za usporedne izračune tzv Gorivo uvjetno, koji ima specifičnu toplinu izgaranja jednaku 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg).

  U Rusiji se toplinski proračuni (na primjer, izračun toplinskog opterećenja za određivanje kategorije prostorije u smislu opasnosti od eksplozije i požara) obično provode prema niža toplina izgaranje, u SAD-u, Velikoj Britaniji, Francuskoj - na najvišoj razini. U Velikoj Britaniji i SAD-u prije implementacije metrički sustav specifična toplina izgaranja je izmjerena u Britanske toplinske jedinice(BTU) po lb.(lb) (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

  Supstance i materijali	Donja ogrjevna vrijednost Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg
  Benzin	41,87
  Kerozin	43,54
  Papir: knjige, časopisi	13,4
  Drvo (blokovi W = 14%)	13,8
  Prirodna guma	44,73
  Linoleum od polivinilklorida	14,31
  Guma	33,52
  Staple fiber	13,8
  Polietilen	47,14
  Ekspandirani polistiren	41,6
  Pamuk olabavio	15,7
  Plastični	41,87