Földgáz fűtőértéke mJ kg. Földgáz és fűtőértéke otthoni használatra

A gáztüzelőanyag természetes és mesterségesre oszlik, és gyúlékony és nem gyúlékony gázok keveréke, amely bizonyos mennyiségű vízgőzt és néha port és kátrányt tartalmaz. A gázüzemanyag mennyiségét köbméterben fejezzük ki normál körülmények között (760 Hgmm és 0 °C), az összetételt pedig térfogatszázalékban fejezzük ki. Az üzemanyag összetételén a száraz gáznemű részének összetételét értjük.

Földgáz üzemanyag

A legelterjedtebb gázüzemanyag a földgáz, amely magas fűtőértékű. A földgáz alapja a metán, melynek tartalma 76,7-98%. Más gáz halmazállapotú szénhidrogén vegyületek 0,1-4,5% földgázt tartalmaznak.

A cseppfolyósított gáz a kőolaj-finomítás terméke – főként propán és bután keverékéből áll.

Az éghető gázok összetétele: hidrogén H2, metán CH4, egyéb szénhidrogén vegyületek CmHn, hidrogén-szulfid H2S és nem gyúlékony gázok, szén-dioxid CO2, oxigén O2, nitrogén N2 és kis mennyiségű vízgőz H2O. mÉs P C és H különböző szénhidrogének vegyületeit jellemzi, például a metán CH4 esetében t = 1 és n= 4, C 2 N etánra b t = 2És n= b stb.

Száraz gáznemű tüzelőanyag összetétele (térfogatszázalék):

CO + H 2 + 2 C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%.

A száraz gázüzemanyag nem éghető része - ballaszt - nitrogén-nitrogénből és szén-dioxid-CO 2 -ből áll.

A nedves gáznemű tüzelőanyag összetételét a következőképpen fejezzük ki:

CO + H 2 + Σ C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O = 100%.

Az égéshő, kJ/m (kcal/m3), 1 m3 tiszta száraz gáz normál körülmények között a következőképpen kerül meghatározásra:

Q n s = 0,01,

ahol Qso, Q n 2, Q c m n n Q n 2 s. - a keverékben lévő egyes gázok égéshője, kJ/m 3 (kcal/m 3); CO, H 2, Cm H n, H 2 S - a gázelegyet alkotó komponensek, térfogatszázalék.

1 m3 száraz földgáz fűtőértéke normál körülmények között a legtöbb hazai mezőnél 33,29 - 35,87 MJ/m3 (7946 - 8560 kcal/m3). A gáznemű tüzelőanyag jellemzőit az 1. táblázat tartalmazza.

Példa. Határozza meg a következő összetételű földgáz alacsonyabb fűtőértékét (normál körülmények között):

H2S=1%; CH4=76,7%; C2H6=4,5%; C3H8=1,7%; C4H10=0,8%; C5H12=0,6%.

Az 1. táblázatból a gázok jellemzőit a (26) képletbe behelyettesítve kapjuk:

Q ns = 0,01 = 33981 kJ/m 3 ill

Q ns = 0,01 (5585,1 + 8555 76,7 + 15 226 4,5 + 21 795 1,7 + 28 338 0,8 + 34 890 0,6) = 8109 kcal/m3.

Asztal 1. A gáznemű tüzelőanyag jellemzői

A szilárd tüzelőanyag elgázosításának folyamatát egy laboratóriumi kísérlet mutatja be (1. ábra). Miután megtöltötte a tűzálló csövet faszéndarabokkal, erősen felmelegítjük, és átengedjük az oxigént a gázmérőből. A csőből kilépő gázokat egy mészvizes alátéten engedjük át, majd gyújtsuk meg. A mészvíz zavarossá válik, és a gáz kékes lánggal ég. Ez CO2-dioxid és szén-monoxid CO jelenlétét jelzi a reakciótermékekben.

Ezen anyagok képződése azzal magyarázható, hogy amikor az oxigén érintkezésbe kerül a forró szénnel, az utóbbi először szén-dioxiddá oxidálódik: C + O 2 = CO 2

Ezután forró szénen áthaladva a szén-dioxid részben szén-monoxiddá redukálódik: CO 2 + C = 2CO

Mi az üzemanyag?

Ez egy olyan komponens vagy anyagok keveréke, amelyek hőkibocsátással járó kémiai átalakulásokra képesek. Különböző típusok az üzemanyagok mennyiségi oxidálószer-tartalmukban különböznek, amelyet hőenergia felszabadítására használnak.

Tágabb értelemben az üzemanyag energiahordozó, vagyis a potenciális energia potenciális típusa.

Osztályozás

Jelenleg az üzemanyagtípusokat aggregáltsági állapotuk szerint folyékonyra, szilárdra és gázneműre osztják.

A szilárdhoz természetes megjelenés kő és tűzifa, antracit. A brikett, a koksz, a termoantracit a mesterséges szilárd tüzelőanyag fajtái.

A folyadékok közé tartoznak a szerves eredetű anyagokat tartalmazó anyagok. Fő összetevőik: oxigén, szén, nitrogén, hidrogén, kén. A mesterséges folyékony üzemanyag különféle gyanták és fűtőolaj lesz.

Különféle gázok keveréke: etilén, metán, propán, bután. A gáznemű tüzelőanyag rajtuk kívül szén-dioxidot és szén-monoxidot, hidrogén-szulfidot, nitrogént, vízgőzt és oxigént tartalmaz.

Üzemanyagjelzők

Az égés fő mutatója. A fűtőérték meghatározásának képletét a termokémia figyelembe veszi. Kiemel " standard üzemanyag", ami 1 kilogramm antracit égéshőjét jelenti.

A háztartási fűtőolaj kis teljesítményű fűtőberendezésekben való elégetésre szolgál, amelyek lakóhelyiségekben találhatók, hőfejlesztőkben mezőgazdaság takarmány szárítására, befőzésre.

A tüzelőanyag fajlagos égéshője az az érték, amely az 1 m 3 térfogatú vagy egy kilogramm tömegű tüzelőanyag teljes elégetésekor keletkező hőmennyiséget mutatja.

Ennek az értéknek a mérésére a J/kg, J/m3, kalória/m3 értékeket kell használni. Az égéshő meghatározásához a kalorimetriás módszert alkalmazzák.

Az üzemanyag fajlagos égéshőjének növekedésével a fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás csökken, és az együttható hasznos akció változatlan marad.

Az anyagok égéshője a szilárd, folyékony vagy gáznemű anyag oxidációja során felszabaduló energia mennyisége.

Ezt a kémiai összetétel, valamint az éghető anyag aggregációs állapota határozza meg.

Az égéstermékek jellemzői

A magasabb és alacsonyabb fűtőértékek a tüzelőanyag elégetése után kapott anyagokban lévő víz aggregációs állapotához kapcsolódnak.

A magasabb fűtőérték az anyag teljes égése során felszabaduló hőmennyiség. Ez az érték magában foglalja a vízgőz kondenzációs hőjét is.

A legalacsonyabb üzemi égéshő az az érték, amely megfelel az égés során felszabaduló hőnek, a vízgőz kondenzációs hőjének figyelembevétele nélkül.

A látens kondenzációs hő a vízgőz kondenzációs energiájának mennyisége.

Matematikai kapcsolat

A magasabb és alacsonyabb fűtőértékek a következő összefüggéssel függnek össze:

QB = QH + k(W + 9H)

ahol W a víz mennyisége (tömeg%-ban) egy gyúlékony anyagban;

H a hidrogén mennyisége (tömegszázalékban) az éghető anyagban;

k - együttható 6 kcal/kg

A számítások elvégzésének módszerei

A magasabb és alacsonyabb fűtőértékeket két fő módszerrel határozzák meg: számítási és kísérleti.

Kísérleti számításokhoz kalorimétereket használnak. Először egy üzemanyagmintát égetnek el benne. A felszabaduló hőt a víz teljesen elnyeli. A víz tömegének elképzelése alapján a hőmérséklet változásával meghatározhatja az égéshő értékét.

Ez a technika egyszerűnek és hatékonynak tekinthető, csak a technikai elemzési adatok ismeretét igényli.

A számítási módszerben a magasabb és alacsonyabb fűtőértékeket a Mengyelejev-képlet segítségével számítják ki.

Q p H = 339 C p + 1030 H p -109 (O p -S p) - 25 W p (kJ/kg)

Figyelembe veszi a szén-, oxigén-, hidrogén-, vízgőz- és kéntartalmat a munkakészítményben (százalékban). Az égés során keletkező hőmennyiség meghatározása az egyenértékű tüzelőanyag figyelembevételével történik.

A gáz égéshője lehetővé teszi az előzetes számítások elvégzését és egy bizonyos típusú tüzelőanyag felhasználásának hatékonyságának meghatározását.

Eredeti jellemzők

Ahhoz, hogy megértsük, mennyi hő szabadul fel egy bizonyos tüzelőanyag elégetésekor, ismerni kell annak eredetét.

A természetben van különböző változatok szilárd tüzelőanyagok, amelyek összetételükben és tulajdonságaikban különböznek egymástól.

Kialakulása több szakaszon keresztül történik. Először tőzeg képződik, majd megbarnul és szén, akkor antracit képződik. A szilárd tüzelőanyag képződésének fő forrásai a levelek, a fa és a tűlevelek. Amikor a növények egyes részei elpusztulnak és levegőnek vannak kitéve, a gombák elpusztítják őket, és tőzeget képeznek. Felhalmozódása barna masszává alakul, majd barna gázt kapunk.

Nál nél magas vérnyomás A barna gáz szénné alakul, majd az üzemanyag antracit formájában halmozódik fel.

A szerves anyagokon kívül az üzemanyag további ballasztot is tartalmaz. Szervesnek azt a részt tekintjük, amely szerves anyagokból képződik: hidrogén, szén, nitrogén, oxigén. Ezeken a kémiai elemeken kívül ballasztot is tartalmaz: nedvességet, hamut.

Az égetési technológia magában foglalja az elégetett tüzelőanyag működő, száraz és éghető tömegének szétválasztását. A munkamassza az eredeti formájában a fogyasztóhoz szállított tüzelőanyag. A száraz massza olyan készítmény, amelyben nincs víz.

Összetett

A legértékesebb összetevők a szén és a hidrogén.

Ezek az elemek bármilyen típusú üzemanyagban megtalálhatók. Tőzegben és fában a szén százalékos aránya eléri az 58 százalékot, a kemény- és barnaszénben - 80%, az antracitban pedig eléri a 95 tömegszázalékot. Ettől a mutatótól függően változik a tüzelőanyag elégetésekor felszabaduló hő mennyisége. A hidrogén minden üzemanyag második legfontosabb eleme. Ha oxigénnel kötődik, nedvességet képez, ami jelentősen csökkenti bármely tüzelőanyag hőértékét.

Ennek százalékos aránya az olajpalában 3,8-tól a fűtőolajban 11-ig terjed. Az üzemanyagban lévő oxigén ballasztként működik.

Nem hőtermelő kémiai elem, ezért negatívan befolyásolja égéshője értékét. A nitrogén elégetése, amelyet a szabad ill kötött formaégéstermékekben káros szennyeződésnek minősül, így mennyisége egyértelműen korlátozott.

A kén szulfátok, szulfidok és kén-dioxid gázok formájában is megtalálható az üzemanyagban. Hidratáláskor a kén-oxidok kénsavat képeznek, amely elpusztítja kazán berendezés, negatívan hat a növényzetre és az élő szervezetekre.

Ezért a kén olyan kémiai elem, amelynek jelenléte a természetes tüzelőanyagban rendkívül nem kívánatos. Ha a kénvegyületek a munkaterületen belülre kerülnek, jelentős mérgezést okoznak a kezelőszemélyzetben.

Háromféle hamu különböztethető meg eredetétől függően:

• elsődleges;
• másodlagos;
• harmadlagos

Az elsődleges nézet abból alakul ki ásványok, melyeket a növények tartalmaznak. A másodlagos hamu a képződés során a homokba és a talajba kerülő növényi maradványok eredményeként képződik.

A tercier hamu a kitermelés, tárolás és szállítás során megjelenik az üzemanyag összetételében. Jelentős hamulerakódás esetén a kazánegység fűtőfelületén csökken a hőátadás, csökkentve a gázokból a vízbe történő hőátadást. A hatalmas mennyiségű hamu negatívan befolyásolja a kazán működését.

Végül

Bármilyen típusú tüzelőanyag égési folyamatára jelentős hatást gyakorol illékony anyagok. Minél nagyobb a teljesítményük, annál nagyobb lesz a lángfront térfogata. Például a szén és a tőzeg könnyen meggyullad, a folyamat kisebb hőveszteséggel jár. Az illékony szennyeződések eltávolítása után visszamaradó koksz csak ásványi és szénvegyületeket tartalmaz. Az üzemanyag jellemzőitől függően a hőmennyiség jelentősen változik.

Attól függően, hogy a kémiai összetétel A szilárd tüzelőanyag képződésének három szakasza van: tőzeg, barnaszén és szén.

Természetes fát használnak kis kazánberendezésekben. Elsősorban faaprítékot, fűrészport, táblát, kérget használnak, magát a tűzifát pedig kis mennyiségben használják fel. A fafajtától függően a termelt hő mennyisége jelentősen változik.

Az égéshő csökkenésével a tűzifa bizonyos előnyökhöz jut: gyors gyúlékonyság, minimális hamutartalom és kénnyomok hiánya.

Megbízható információ a természetes vagy szintetikus üzemanyag összetételéről, fűtőértékéről nagyszerű módon termokémiai számítások elvégzése.

Jelenleg megjelenik valós lehetőség a szilárd, gáznemű, folyékony tüzelőanyagok azon főbb lehetőségeinek meghatározása, amelyek egy adott helyzetben a leghatékonyabbak és legolcsóbbak.

Minden nap, amikor bekapcsolja az égőt a tűzhelyen, kevesen gondolnak arra, hogy milyen régen kezdődött a gáztermelés. Hazánkban fejlődése a XX. Ezt megelőzően egyszerűen kőolajtermékek kitermelése során találták meg. Fűtőérték A földgázellátás olyan nagy, hogy ma ez a nyersanyag egyszerűen pótolhatatlan, és kiváló minőségű analógjait még nem fejlesztették ki.

A fűtőérték táblázat segít kiválasztani a tüzelőanyagot otthona fűtéséhez

A fosszilis tüzelőanyagok jellemzői

A földgáz fontos fosszilis tüzelőanyag, amely számos ország üzemanyag- és energiamérlegében vezető szerepet tölt be. A városok és a különböző műszaki vállalkozások üzemanyaggal való ellátása érdekében különféle gyúlékony gázokat fogyasztanak, mivel a földgáz veszélyesnek minősül.

A környezetvédők úgy vélik, hogy a gáz a legtisztább tüzelőanyag; elégetve sokkal kevesebb a kibocsátás mérgező anyagok mint tűzifa, szén, olaj. Ezt az üzemanyagot naponta használják az emberek, és olyan adalékanyagot tartalmaz, mint például illatanyag, amelyet felszerelt berendezésekben adnak hozzá 16 milligramm/1 ezer köbméter gáz arányban.

Az anyag fontos összetevője a metán (körülbelül 88-96%), a többi egyéb vegyi anyagok:

• bután;
• hidrogén-szulfid;
• propán;
• nitrogén;
• oxigén.

Ebben a videóban megnézzük a szén szerepét:

A természetes tüzelőanyagban lévő metán mennyisége közvetlenül függ a lerakódásától.

A leírt tüzelőanyag-típus szénhidrogén- és nem szénhidrogén-komponensekből áll. A természetes fosszilis tüzelőanyagok elsősorban a metán, amely magában foglalja a butánt és a propánt. A leírt fosszilis tüzelőanyag a szénhidrogén-komponenseken kívül nitrogént, ként, héliumot és argont is tartalmaz. Folyékony gőzök is megtalálhatók, de csak a gáz- és olajmezőkön.

A betétek fajtái

Többféle gázlerakódás létezik. A következő típusokra oszthatók:

• gáz;
• olaj.

Az övék jellegzetes tulajdonsága a szénhidrogén tartalom. A gázlelőhelyek a jelen anyag körülbelül 85-90%-át, az olajmezők legfeljebb 50%-át tartalmazzák. A fennmaradó százalékot olyan anyagok foglalják el, mint a bután, a propán és az olaj.

Az olajtermelés óriási hátránya a kiöblítés különféle fajták adalékanyagok A ként a műszaki vállalkozásokban szennyeződésként használják.

Földgáz fogyasztás

A butánt üzemanyagként fogyasztják az autóbenzinkutakban, a propán nevű szerves anyagot pedig öngyújtók utántöltésére. Az acetilén nagyon gyúlékony anyag, hegesztésben és fémvágásban használatos.

A fosszilis tüzelőanyagokat a mindennapi életben használják:

• oszlopok;
• gáztűzhely;

Ezt az üzemanyagtípust a legolcsóbbnak és ártalmatlanabbnak tekintik, az egyetlen hátránya a kibocsátás szén-dioxid amikor a légkörbe égették. A tudósok szerte a bolygón keresik a hőenergia pótlását.

Fűtőérték

A földgáz fűtőértéke az a hőmennyiség, amely egy egységnyi tüzelőanyag elégetése során keletkezik. Az égés során felszabaduló hőmennyiség egy természetes körülmények között vett köbméterre vonatkozik.

A földgáz hőkapacitását a következő mutatókkal mérjük:

• kcal/nm3;
• kcal/m3.

Van magas és alacsony fűtőérték:

1. Magas. Figyelembe veszi a tüzelőanyag elégetésekor keletkező vízgőz hőjét.
2. Alacsony. Nem veszi figyelembe a vízgőzben lévő hőt, mivel az ilyen gőzök nem kondenzálódnak, hanem égéstermékekkel távoznak. A vízgőz felhalmozódása miatt 540 kcal/kg hőmennyiséget képez. Ezenkívül a kondenzátum lehűlésekor 80-100 kcal/kg hő távozik. Általánosságban elmondható, hogy a vízgőz felhalmozódása miatt több mint 600 kcal/kg képződik, ez a megkülönböztető jellemző a magas és az alacsony hőteljesítmény között.

A városi tüzelőanyag-elosztó rendszerben fogyasztott gázok túlnyomó többségénél a különbség 10%-nak felel meg. A városok gázellátása érdekében annak fűtőértékének 3500 kcal/nm 3 felett kell lennie. Ez azzal magyarázható, hogy az ellátás nagy távolságokon keresztül csővezetéken keresztül történik. Ha a fűtőérték alacsony, akkor a készlete nő.

Ha a földgáz fűtőértéke kisebb, mint 3500 kcal/nm 3, akkor gyakrabban használják az iparban. Nem kell nagy távolságra szállítani, és sokkal könnyebbé válik az égés. A gáz fűtőértékének súlyos változásai gyakori beállítást, esetenként cserét igényelnek nagy mennyiség a háztartási érzékelők szabványosított égői, ami nehézségekhez vezet.

Ez a helyzet a gázvezeték-átmérők növekedéséhez, valamint a fém, a hálózat telepítésének és üzemeltetésének költségeinek növekedéséhez vezet. Az alacsony kalóriatartalmú fosszilis tüzelőanyagok nagy hátránya a hatalmas tartalom szén-monoxid, ehhez kapcsolódóan az üzemanyag-üzem és a csővezeték-karbantartás során a fenyegetettség mértéke pedig, valamint a berendezések.

Az égés során felszabaduló, 3500 kcal/nm 3 -t meg nem haladó hőt leggyakrabban a ipari termelés, ahol nem szükséges nagy távolságra átvinni és könnyen égést okoz.

Az égéshőt az éghető anyag kémiai összetétele határozza meg. A gyúlékony anyagokban található kémiai elemeket elfogadott szimbólumok jelzik VAL VEL , N , RÓL RŐL , N , S, a hamu és a víz pedig szimbólumok AÉs W illetőleg.

Enciklopédiai YouTube

• 1 / 5

  Az égéshő az éghető anyag munkatömegéhez köthető Q P (\displaystyle Q^(P)), azaz a gyúlékony anyagra abban a formában, ahogyan az eljut a fogyasztóhoz; az anyag száraz tömegére Q C (\displaystyle Q^(C)); gyúlékony anyagtömeghez Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma )), azaz nedvességet és hamut nem tartalmazó gyúlékony anyagra.

  Vannak magasabbak ( Q B (\displaystyle Q_(B))) és alacsonyabb ( Q H (\displaystyle Q_(H))) égéshő.

  Alatt magasabb fűtőérték megérteni az anyag teljes égése során felszabaduló hőmennyiséget, beleértve az égéstermékek hűtésekor keletkező vízgőz kondenzációs hőjét is.

  Nettó fűtőérték a teljes égés során felszabaduló hőmennyiségnek felel meg, a vízgőz kondenzációs hőjének figyelembevétele nélkül. A vízgőz kondenzációs hőjét is nevezik latens párolgáshő (kondenzáció).

  Az alacsonyabb és magasabb fűtőértékek a következő összefüggéssel függnek össze: Q B = Q H + k (Sz + 9 H) (\megjelenítési stílus Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),

  ahol k 25 kJ/kg (6 kcal/kg) együttható; W a tűzveszélyes anyagban lévő víz mennyisége, tömegszázalékban; H a hidrogén mennyisége egy éghető anyagban, tömegszázalékban.

  A fűtőérték számítása

  Így a magasabb fűtőérték az éghető anyag egységnyi tömegének vagy térfogatának (gáz esetén) teljes elégetésekor és az égéstermékek harmatponti hőmérsékletre történő lehűlésekor felszabaduló hőmennyiség. A hőtechnikai számításoknál a magasabb fűtőértéket 100%-nak veszik. A gáz látens égéshője az a hő, amely az égéstermékekben lévő vízgőz kondenzációja során szabadul fel. Elméletileg elérheti a 11%-ot.

  A gyakorlatban nem lehetséges az égéstermékek lehűtése a teljes kondenzációig, ezért bevezették az alacsonyabb fűtőérték (QHp) fogalmát, amelyet levonva kapunk legfőbb hőség az anyagban lévő és az égés során keletkező vízgőz párolgási hője. 1 kg vízgőz elpárologtatásához 2514 kJ/kg (600 kcal/kg) szükséges. Az alsó fűtőértéket a következő képletek határozzák meg (kJ/kg vagy 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))(szilárd anyaghoz)

  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))(Mert folyékony anyag), Ahol:

  2514 - párolgási hő 0 °C hőmérsékleten és légköri nyomáson, kJ/kg;

  H P (\displaystyle H^(P))És W P (\displaystyle W^(P))- a tüzelőanyag hidrogén- és vízgőztartalma, %;

  A 9 egy együttható, amely azt mutatja, hogy 1 kg hidrogén elégetése oxigénnel kombinálva 9 kg vizet termel.

  Az égéshő a legtöbb fontos jellemzője tüzelőanyag, mivel 1 kg szilárd vagy folyékony tüzelőanyag vagy 1 m³ gáznemű tüzelőanyag elégetésével nyert hőmennyiséget kJ/kg-ban (kcal/kg) határozza meg. 1 kcal = 4,1868 vagy 4,19 kJ.

  Az alacsonyabb fűtőértéket minden egyes anyag esetében kísérletileg határozzák meg, és ez referenciaérték. Szilárd és folyékony, ismert elemi összetételű anyagokra is meghatározható D. I. Mengyelejev képlete szerinti számítással, kJ/kg vagy 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)+12 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)), Ahol:

  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))- szén-, hidrogén-, oxigén-, illékony kén- és nedvességtartalom az üzemanyag üzemi tömegében (tömeg%-ban).

  Az összehasonlító számításokhoz az úgynevezett hagyományos tüzelőanyagot használják, amelynek fajlagos égéshője 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg).

  Oroszországban a termikus számításokat (például a termikus terhelés kiszámítását a helyiség robbanás- és tűzveszélyességi kategóriájának meghatározásához) általában a alacsonyabb hőégés, az USA-ban, Nagy-Britanniában, Franciaországban - a legmagasabb szinten. Az Egyesült Királyságban és az USA-ban a metrikus mértékrendszer bevezetése előtt fajlagos hő az égést brit hőegységben (BTU) mérték fontonként (lb) (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

  Anyagok és anyagok	Nettó fűtőérték Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg
  Benzin	41,87
  Kerozin	43,54
  Papír: könyvek, folyóiratok	13,4
  Fa (tömb W = 14%)	13,8
  Természetes gumi	44,73
  Polivinil-klorid linóleum	14,31
  Radír	33,52
  Vágott szál	13,8
  polietilén	47,14
  Habosított polisztirol	41,6
  Pamut meglazult	15,7
  Műanyag	41,87

  5. ÉGÉS TERMÉLIS EGYENSÚLYA

  Tekintsük a gáznemű, folyékony és égési folyamat hőmérlegének kiszámítási módszereit szilárd tüzelőanyagok. A számítás a következő feladatok megoldásához vezet.

  · A tüzelőanyag égéshőjének (fűtőértékének) meghatározása.

  · Az elméleti égési hőmérséklet meghatározása.

  5.1. ÉGÉSHŐ

  A kémiai reakciókat hő felszabadulása vagy elnyelése kíséri. Amikor hő szabadul fel, a reakciót exotermnek, a hő elnyelését endotermnek nevezzük. Minden égési reakció exoterm, az égéstermékek pedig exoterm vegyületek.

  Az áramlás során felszabadul (vagy felszívódik). kémiai reakció a hőt reakcióhőnek nevezzük. Exoterm reakciókban pozitív, endoterm reakciókban negatív. Az égési reakciót mindig hőleadás kíséri. Égéshő Q g(J/mol) az a hőmennyiség, amely egy mól anyag teljes égése és egy éghető anyag teljes égéstermékekké történő átalakulása során szabadul fel. A mól az anyag mennyiségének SI alapegysége. Egy mól az az anyagmennyiség, amely ugyanannyi részecskét (atomot, molekulát stb.) tartalmaz, mint amennyi atom van 12 g szén-12 izotópban. 1 molnak megfelelő mennyiségű anyag tömege (molekuláris ill moláris tömeg) számszerűen egybeesik egy adott anyag relatív molekulatömegével.

  Például az oxigén (O 2) relatív molekulatömege 32, a szén-dioxid (CO 2) 44, és a megfelelő molekulatömegek M = 32 g/mol és M = 44 g/mol. Így egy mól oxigén 32 grammot tartalmaz ebből az anyagból, egy mol CO 2 pedig 44 gramm szén-dioxidot.

  A műszaki számításokban nem az égéshőt használják leggyakrabban. Q g, és az üzemanyag fűtőértéke K(J/kg vagy J/m3). Egy anyag fűtőértéke az 1 kg vagy 1 m 3 anyag teljes elégetésekor felszabaduló hőmennyiség. Folyékony és szilárd anyagok esetén a számítást 1 kg-ra, a gáznemű anyagokra pedig 1 m 3 -enként kell elvégezni.

  A tüzelőanyag égéshőjének és fűtőértékének ismerete szükséges az égési vagy robbanási hőmérséklet, a robbanási nyomás, a láng terjedési sebességének és egyéb jellemzőinek kiszámításához. Az üzemanyag fűtőértékét kísérletileg vagy számítással határozzák meg. A fűtőérték kísérleti meghatározásakor adott tömegű szilárd vagy folyékony tüzelőanyagot kalorimetrikus bombában, gázhalmazállapotú tüzelőanyag esetén gázkaloriméterben égetnek el. Ezek a műszerek a teljes hőmennyiséget mérik K 0, amely a tüzelőanyag-mérési minta égése során szabadul fel m. Fűtőérték Q g képlettel találjuk meg

  Az égéshő kapcsolata és
  az üzemanyag fűtőértéke

  Az égéshő és az anyag fűtőértéke közötti kapcsolat megállapításához fel kell írni az égés kémiai reakciójának egyenletét.

  A szén teljes égésének terméke a szén-dioxid:

  C+O2 →CO2.

  A hidrogén teljes égésének terméke víz:

  2H 2 + O 2 → 2 H 2 O.

  A kén teljes égésének terméke a kén-dioxid:

  S +O 2 → SO 2.

  Ebben az esetben a nitrogén, a halogének és más nem éghető elemek szabad formában szabadulnak fel.

  Éghető anyag - gáz

  Példaként számítsuk ki a metán CH 4 fűtőértékét, amelyre az égéshő egyenlő Q g=882.6 .

  · Határozzuk meg a metán molekulatömegét annak megfelelően kémiai formula(SN 4):

  M = 1-12 + 4-1 = 16 g/mol.

  · Határozzuk meg 1 kg metán fűtőértékét:

  · Határozzuk meg 1 kg metán térfogatát ρ=0,717 kg/m3 sűrűségének ismeretében normál körülmények között:

  .

  · Határozzuk meg 1 m 3 metán fűtőértékét:

  Az éghető gázok fűtőértékét hasonló módon határozzák meg. Számos általános anyag esetében az égéshőt és a fűtőértékeket nagy pontossággal mérték, és a vonatkozó referenciairodalomban megadják. Itt található néhány gáznemű anyag fűtőértékének táblázata (5.1. táblázat). Nagyságrend K ebben a táblázatban MJ/m 3 -ben és kcal/m 3 -ben adjuk meg, mivel hőegységként gyakran 1 kcal = 4,1868 kJ-t használnak.

  5.1. táblázat

  Gáznemű tüzelőanyagok fűtőértéke

  Anyag			Acetilén
  K

  Éghető anyag - folyékony vagy szilárd

  Példaként számítsuk ki a C 2 H 5 OH etil-alkohol fűtőértékét, amelyre az égéshő Q g= 1373,3 kJ/mol.

  · Határozzuk meg az etil-alkohol molekulatömegét a kémiai képlete szerint (C 2 H 5 OH):

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

  Határozzuk meg 1 kg etil-alkohol fűtőértékét:

  Minden folyékony és szilárd éghető anyag fűtőértékét hasonló módon határozzák meg. táblázatban Az 5.2 és 5.3 a fűtőértékeket mutatja K(MJ/kg és kcal/kg) egyes folyadékok és szilárd anyagok esetében.

  5.2. táblázat

  Folyékony tüzelőanyagok fűtőértéke

  Anyag		Metil-alkohol	Etanol			Tüzelőolaj, olaj
  K

  5.3. táblázat

  Szilárd tüzelőanyagok fűtőértéke

  Anyag		A fa friss	Száraz fa	Barnaszén	Száraz tőzeg	Antracit, koksz
  K

  Mengyelejev képlete

  Ha az üzemanyag fűtőértéke ismeretlen, akkor a D.I. által javasolt empirikus képlet segítségével számítható ki. Mengyelejev. Ehhez ismernie kell az üzemanyag elemi összetételét (egyenértékű üzemanyag-képlet), vagyis a következő elemek százalékos tartalmát:

  oxigén (O);

  hidrogén (H);

  szén (C);

  kén (S);

  Hamu (A);

  Víz (W).

  Az üzemanyag égéstermékei mindig tartalmaznak vízpára, amely mind az üzemanyagban lévő nedvesség miatt, mind a hidrogén égése során keletkezik. A hulladék égéstermékei a harmatpont feletti hőmérsékleten hagyják el az ipari üzemet. Ezért a vízgőz kondenzációja során felszabaduló hőt nem lehet hasznosan felhasználni, és nem kell figyelembe venni a termikus számításoknál.

  A számításhoz általában a nettó fűtőértéket használják Q n tüzelőanyag, amely figyelembe veszi a vízgőzzel járó hőveszteséget. Szilárd és folyékony tüzelőanyagok esetén az érték Q n(MJ/kg) hozzávetőlegesen a Mengyelejev-képlet határozza meg:

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

  ahol az üzemanyag-összetételben a megfelelő elemek százalékos (tömeg%) tartalma zárójelben van feltüntetve.

  Ez a képlet figyelembe veszi a szén, hidrogén és kén exoterm égési reakcióinak hőjét (pluszjellel). Az üzemanyagban lévő oxigén részben helyettesíti a levegő oxigénjét, ezért az (5.1) képletben a megfelelő kifejezést mínusz előjellel vesszük. A nedvesség elpárolgása során hő fogy, ezért a megfelelő W-t tartalmazó kifejezést is mínuszjellel vesszük.

  A különböző tüzelőanyagok (fa, tőzeg, szén, olaj) fűtőértékére vonatkozó számított és kísérleti adatok összehasonlítása azt mutatta, hogy a Mengyelejev-képlet (5.1) segítségével történő számítás 10%-ot meg nem haladó hibát ad.

  Nettó fűtőérték Q n(MJ/m3) száraz éghető gázok mennyisége kellő pontossággal számítható ki az egyes komponensek fűtőértékének és 1 m3 gáznemű tüzelőanyagra vonatkoztatott százalékos tartalmuk szorzatának összegeként.

  Q n= 0,108 [Н 2 ] + 0,126 [СО] + 0,358 [СН 4 ] + 0,5 [С 2 Н 2 ] + 0,234 [Н 2 S ]…, (5,2)

  ahol a keverékben lévő megfelelő gázok százalékos (térfogat%) tartalma zárójelben van feltüntetve.

  A földgáz fűtőértéke átlagosan hozzávetőlegesen 53,6 MJ/m 3 . A mesterségesen előállított éghető gázokban a metán CH4 tartalma jelentéktelen. A fő gyúlékony összetevők a hidrogén H2 és a szén-monoxid CO. A kokszolókemencegázban például a H2-tartalom eléri az (55 ÷ 60)%-ot, az ilyen gáz alacsonyabb fűtőértéke pedig eléri a 17,6 MJ/m3-t. A generátorgáz ~30% CO-t és ~15% H2-t tartalmaz, míg a generátorgáz alacsonyabb fűtőértéke kb. Q n= (5,2÷6,5) MJ/m3. A kohógáz CO és H 2 tartalma alacsonyabb; nagyságrendű Q n= (4,0÷4,2) MJ/m 3.

  Nézzünk példákat az anyagok fűtőértékének a Mengyelejev-képlet segítségével történő kiszámítására.

  Határozzuk meg a szén fűtőértékét, melynek elemi összetételét a táblázat tartalmazza. 5.4.

  5.4. táblázat

  A szén elemi összetétele

  · Helyettesítsük a táblázatban megadottakat! 5.4 adatok a Mengyelejev-képletben (5.1) (a nitrogén-N és a hamu A nem szerepel ebben a képletben, mivel inert anyagok, és nem vesznek részt az égési reakcióban):

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

  Határozzuk meg 50 liter víz 10°C-ról 100°C-ra való felmelegítéséhez szükséges tűzifa mennyiségét, ha az égés során felszabaduló hő 5%-át fűtésre fordítjuk, valamint a víz hőkapacitását. Val vel=1 kcal/(kg∙deg) vagy 4,1868 kJ/(kg∙deg). A tűzifa elemi összetételét a táblázat tartalmazza. 5.5:

  5.5. táblázat

  A tűzifa elemi összetétele

  	· Határozzuk meg a tűzifa fűtőértékét a Mengyelejev-képlet (5.1) segítségével: Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. · Határozzuk meg 1 kg tűzifa elégetésekor a víz fűtésére fordított hőmennyiséget (figyelembe véve, hogy az égés során felszabaduló hő (a = 0,05) 5%-a a fűtésre fordítódik): K 2 =a Q n=0,05·17,12=0,86 MJ/kg. · Határozzuk meg 50 liter víz 10°C-ról 100°C-ra való felmelegítéséhez szükséges tűzifa mennyiségét: kg. Így körülbelül 22 kg tűzifa szükséges a víz felmelegítéséhez.