הערך הקלורי הנמוך ביותר של גז הוא kJ m3. חום ספציפי של בעירה של דלק וחומרי בעירה

12.10.2019

חום הבעירה נקבע לפי ההרכב הכימי של החומר הדליק. היסודות הכימיים הכלולים בחומר דליק מסומנים בסמלים מקובלים עם , נ , על אודות , נ , ס, ואפר ומים הם סמלים או Wבהתאמה.

יוטיוב אנציקלופדית

1 / 5

חום הבעירה יכול להיות קשור למסת העבודה של החומר הדליק Q P (\displaystyle Q^(P)), כלומר, לחומר הדליק בצורה שבה הוא מגיע לצרכן; למשקל היבש של החומר Q C (\displaystyle Q^(C)); למסה דליקה של חומר Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma )), כלומר לחומר דליק שאינו מכיל לחות ואפר.

יש גבוהים יותר ( Q B (\displaystyle Q_(B))) ומטה ( Q H (\displaystyle Q_(H))) חום בעירה.

תַחַת ערך קלורי גבוה יותרלהבין את כמות החום המשתחררת במהלך בעירה מלאה של חומר, כולל חום העיבוי של אדי מים בעת קירור תוצרי הבעירה.

ערך קלורי נטומתאים לכמות החום המשתחררת בעת בעירה מלאה, מבלי לקחת בחשבון את חום העיבוי של אדי מים. חום העיבוי של אדי מים נקרא גם חום אידוי סמוי (עיבוי).

הערכים הקלוריים הנמוכים והגבוהים יותר קשורים בקשר: Q B = Q H + k (W + 9 H) (\displaystyle Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),

כאשר k הוא מקדם השווה ל-25 קילו-ג'יי/ק"ג (6 קק"ל/ק"ג); W הוא כמות המים בחומר הדליק, % (במסה); H הוא כמות המימן בחומר בעירה, % (במסה).

חישוב ערך קלורי

לפיכך, הערך הקלורי הגבוה יותר הוא כמות החום המשתחררת במהלך בעירה מלאה של יחידת מסה או נפח (עבור גז) של חומר בעירה וקירור תוצרי הבעירה לטמפרטורת נקודת הטל. בחישובי הנדסה תרמית, הערך הקלורי הגבוה יותר נלקח כ-100%. חום הבעירה הסמוי של גז הוא החום המשתחרר במהלך עיבוי אדי המים המצויים בתוצרי הבעירה. תיאורטית, זה יכול להגיע ל-11%.

בפועל, לא ניתן לקרר תוצרי בעירה עד לעיבוי מלא, ולכן הוכנס המושג של ערך קלורי נמוך יותר (QHp), המתקבל על ידי הפחתת מהערך הקלורי הגבוה יותר את חום האידוי של אדי המים שנכללים ב. החומר ואלו שנוצרו במהלך בעירתו. אידוי של 1 ק"ג אדי מים דורש 2514 קילו-ג'יי/ק"ג (600 קק"ל/ק"ג). הערך הקלורי הנמוך נקבע על ידי הנוסחאות (kJ/kg או 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))(לחומר מוצק)

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))(ל חומר נוזלי), איפה:

2514 - חום אידוי בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס ולחץ אטמוספרי, kJ/kg;

H P (\displaystyle H^(P))ו W P (\displaystyle W^(P))- תכולת מימן ואדי מים בדלק העבודה, %;

9 הוא מקדם המראה ששריפה של 1 ק"ג מימן בשילוב עם חמצן מייצרת 9 ק"ג מים.

חום הבעירה הוא הכי הרבה מאפיין חשובדלק, שכן הוא קובע את כמות החום המתקבלת משריפת 1 ק"ג של דלק מוצק או נוזלי או 1 m³ של דלק גזי ב-kJ/kg (kcal/kg). 1 קק"ל = 4.1868 או 4.19 קילו-ג'יי.

הערך הקלורי התחתון נקבע בניסוי עבור כל חומר ומהווה ערך ייחוס. זה יכול להיקבע גם עבור חומרים מוצקים ונוזליים, בעלי הרכב יסודי ידוע, על ידי חישוב בהתאם לנוסחה של D.I. Mendeleev, kJ/kg או 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^5(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)), איפה:

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))- תכולת פחמן, מימן, חמצן, גופרית נדיפה ולחות במסת העבודה של הדלק באחוזים (במשקל).

לחישובים השוואתיים, נעשה שימוש בדלק הקונבנציונלי כביכול, בעל חום בעירה ספציפי השווה ל-29308 קילו-ג'יי/ק"ג (7000 קק"ל/ק"ג).

ברוסיה, חישובים תרמיים (לדוגמה, חישוב עומס החום כדי לקבוע את הקטגוריה של חדר במונחים של סכנת פיצוץ ואש) מבוצעים בדרך כלל תוך שימוש בערך הקלורי הנמוך ביותר, בארה"ב, בריטניה וצרפת - על פי לגבוהה ביותר. בבריטניה ובארה"ב, לפני כניסת המערכת המטרית, נמדד חום הבעירה הסגולי ביחידות תרמיות בריטיות (BTU) לפאונד (lb) (1Btu/lb = 2.326 kJ/kg).

חומרים וחומרים	ערך קלורי נטו Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg
בֶּנזִין	41,87
נֵפט	43,54
נייר: ספרים, מגזינים	13,4
עץ (בלוקים W = 14%)	13,8
גומי טבעי	44,73
פוליוויניל כלוריד לינוליאום	14,31
גוּמִי	33,52
סיבים בסיסיים	13,8
פוליאתילן	47,14
פוליסטירן מורחב	41,6
כותנה התרופפה	15,7
פלסטי	41,87

הטבלאות מציגות את החום הסגולי של הבעירה של דלק (נוזל, מוצק וגזי) וכמה חומרים דליקים אחרים. הדלקים הבאים נחשבו: פחם, עצי הסקה, קולה, כבול, נפט, נפט, אלכוהול, בנזין, גז טבעי וכו'.

רשימת שולחנות:

במהלך התגובה האקזותרמית של חמצון הדלק, האנרגיה הכימית שלו מומרת לאנרגיה תרמית עם שחרור כמות מסוימת של חום. המתקבל אנרגיית תרמיתנקרא בדרך כלל חום הבעירה של דלק. היא תלויה בו תרכובת כימית, לחות והוא העיקרי. חום הבעירה של דלק לכל 1 ק"ג מסה או 1 מ"ר נפח יוצר את החום הסגולי של הבעירה המסה או הנפחית.

חום הבעירה הסגולי של דלק הוא כמות החום המשתחררת במהלך הבעירה המלאה של יחידת מסה או נפח של דלק מוצק, נוזלי או גזי. במערכת היחידות הבינלאומית, ערך זה נמדד ב-J/kg או J/m 3.

ניתן לקבוע את חום הבעירה הסגולי של דלק בניסוי או לחשב בצורה אנליטית.שיטות ניסוי לקביעת ערך קלורי מבוססות על מדידה מעשית של כמות החום המשתחררת בעת שריפת דלק, למשל בקלורימטר עם תרמוסטט ופצצת בעירה. עבור דלק עם הרכב כימי ידוע, ניתן לקבוע את חום הבעירה הסגולי באמצעות הנוסחה התקופתית.

יש חום סגולי גבוה יותר ונמוך יותר של בעירה.הערך הקלורי הגבוה יותר הוא המספר המירביהחום המשתחרר במהלך בעירה מלאה של הדלק, תוך התחשבות בחום שהוצא על אידוי הלחות הכלול בדלק. חום הבעירה הנמוך ביותר קטן מהערך הגבוה ביותר לפי כמות חום העיבוי, הנוצר מלחות הדלק והמימן של המסה האורגנית, שהופך למים בזמן הבעירה.

כדי לקבוע אינדיקטורים לאיכות הדלק, כמו גם בחישובים תרמיים בדרך כלל להשתמש בחום סגולי נמוך יותר של בעירה, שהוא המאפיין התרמי והביצועים החשוב ביותר של הדלק ומוצג בטבלאות להלן.

חום ספציפי של בעירה של דלקים מוצקים (פחם, עצי הסקה, כבול, קוקוס)

הטבלה מציגה את ערכי חום הבעירה הסגולי של דלק מוצק יבש במימד MJ/kg. הדלק בטבלה מסודר לפי השם בסדר אלפביתי.

מבין הדלקים המוצקים הנחשבים, לפחם הקוקוס יש את הערך הקלורי הגבוה ביותר - חום הבעירה הסגולי שלו הוא 36.3 MJ/kg (או ביחידות SI 36.3·10 6 J/kg). בנוסף, ערך קלורי גבוה מאפיין פחם קשה, אנתרציט, פחם ופחם חום.

דלקים בעלי יעילות אנרגטית נמוכה כוללים עצים, עצי הסקה, אבק שריפה, כבול טחינה ופצלי שמן. לדוגמה, חום הבעירה הסגולי של עצי הסקה הוא 8.4...12.5, וזה של אבק שריפה הוא רק 3.8 MJ/kg.

חום ספציפישריפה של דלקים מוצקים (פחם, עצי הסקה, כבול, קולה)

דלק
פֶּחָם אֶבֶן	26,8…34,8
כדורי עץ (כדורים)	18,5
עצי הסקה יבשים	8,4…11
עצי הסקה ליבנה יבשים	12,5
קולה גז	26,9
פיצוץ קולה	30,4
חצי קולה	27,3
אֲבָקָה	3,8
צִפחָה	4,6…9
פצלי שמן	5,9…15
דלק רקטי מוצק	4,2…10,5
כָּבוּל	16,3
כבול סיבי	21,8
כבול טחון	8,1…10,5
פירור כבול	10,8
פחם חום	13…25
פחם חום (לבנים)	20,2
פחם חום (אבק)	25
פחם דונייצק	19,7…24
פֶּחָם	31,5…34,4
פֶּחָם	27
פחם קוקי	36,3
פחם קוזנצק	22,8…25,1
פחם צ'ליאבינסק	12,8
פחם עקיבסטוז	16,7
פרסטורף	8,1
סִיג	27,5

חום ספציפי של בעירה של דלקים נוזליים (אלכוהול, בנזין, נפט, שמן)

ניתנת טבלה של חום הבעירה הספציפי של דלק נוזלי וכמה נוזלים אורגניים אחרים. יש לציין כי לדלקים כמו בנזין, סולר ונפט יש שחרור חום גבוה בזמן הבעירה.

חום הבעירה הסגולי של אלכוהול ואצטון נמוך משמעותית מדלק מנוע מסורתי. בנוסף, לדלק רקטי נוזלי יש ערך קלורי נמוך יחסית, ובשריפה מלאה של 1 ק"ג מהפחמימנים הללו, תשתחרר כמות חום השווה ל-9.2 ו-13.3 MJ, בהתאמה.

חום ספציפי של בעירה של דלקים נוזליים (אלכוהול, בנזין, נפט, שמן)

דלק	חום בעירה ספציפי, MJ/kg
אֲצֵטוֹן	31,4
בנזין A-72 (GOST 2084-67)	44,2
בנזין תעופה B-70 (GOST 1012-72)	44,1
בנזין AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
בֶּנזִין	40,6
סולר לחורף (GOST 305-73)	43,6
דיזל קיץ (GOST 305-73)	43,4
דלק טילים נוזלי (נפט + חמצן נוזלי)	9,2
נפט תעופתי	42,9
נפט לתאורה (GOST 4753-68)	43,7
קסילן	43,2
מזוט גבוה בגפרית	39
מזוט דל גופרית	40,5
מזוט דל גופרית	41,7
מזוט גופרתי	39,6
מתיל אלכוהול(מתנול)	21,1
אלכוהול n-בוטיל	36,8
שמן	43,5…46
שמן מתאן	21,5
טולואן	40,9
רוח לבן (GOST 313452)	44
אתילן גליקול	13,3
אתיל אלכוהול (אתנול)	30,6

חום סגולי של בעירה של דלקים גזים וגזים דליקים

מוצגת טבלה של חום הבעירה הספציפי של דלק גזי וכמה גזים דליקים אחרים במימד MJ/kg. מבין הגזים הנחשבים, יש לו את החום הסגולי של הבעירה המסה הגבוהה ביותר. בעירה מלאה של קילוגרם אחד מהגז הזה תשחרר חום של 119.83 MJ. כמו כן, לדלק כמו גז טבעי ערך קלורי גבוה - חום הבעירה הסגולי של גז טבעי הוא 41...49 MJ/kg (עבור גז טהור הוא 50 MJ/kg).

חום סגולי של בעירה של דלק גזי וגזים דליקים (מימן, גז טבעי, מתאן)

דלק	חום בעירה ספציפי, MJ/kg
1-בוטן	45,3
אַמוֹנִיָה	18,6
אֲצֵיטִילֵן	48,3
מֵימָן	119,83
מימן, תערובת עם מתאן (50% H 2 ו- 50% CH 4 במשקל)	85
מימן, תערובת עם מתאן ופחמן חד חמצני (33-33-33% לפי משקל)	60
מימן, תערובת עם פחמן חד חמצני (50% H 2 50% CO 2 לפי משקל)	65
גז תנור פיצוץ	3
גז תנור קולה	38,5
גז פחמימנים נוזלי גפ"מ (פרופאן-בוטאן)	43,8
איזובוטן	45,6
מתאן	50
n-בוטאן	45,7
n-הקסאן	45,1
n-פנטאן	45,4
גז קשור	40,6…43
גז טבעי	41…49
פרופאדין	46,3
פרופאן	46,3
פרופילן	45,8
פרופילן, תערובת עם מימן ופחמן חד חמצני (90%-9%-1% לפי משקל)	52
איתן	47,5
אתילן	47,2

חום בעירה ספציפי של כמה חומרים דליקים

מסופקת טבלה של חום הבעירה הספציפי של כמה חומרים דליקים (עץ, נייר, פלסטיק, קש, גומי וכו'). יש לשים לב לחומרים בעלי שחרור חום גבוה במהלך הבעירה. חומרים אלה כוללים: גומי סוגים שונים, פוליסטירן מורחב (קצף), פוליפרופילן ופוליאתילן.

חום בעירה ספציפי של כמה חומרים דליקים

דלק	חום בעירה ספציפי, MJ/kg
עיתון	17,6
דמוי עור	21,5
עץ (סורגים עם תכולת לחות של 14%)	13,8
עץ בערימות	16,6
עץ אלון	19,9
עץ אשוח	20,3
ירוק עץ	6,3
עץ אורן	20,9
קפרון	31,1
מוצרי קרבוליט	26,9
קַרטוֹן	16,5
גומי סטירן בוטאדיאן SKS-30AR	43,9
גומי טבעי	44,8
גומי סינטטי	40,2
גומי SKS	43,9
גומי כלורופרן	28
פוליוויניל כלוריד לינוליאום	14,3
פוליוויניל כלוריד לינולאום דו-שכבתי	17,9
פוליוויניל כלוריד לינוליאום על בסיס לבד	16,6
לינולאום פוליוויניל כלוריד על בסיס חם	17,6
לינולאום פוליוויניל כלוריד על בסיס בד	20,3
לינוליאום גומי (Relin)	27,2
פרפין פרפין	11,2
פוליסטירן קצף PVC-1	19,5
פלסטיק קצף FS-7	24,4
פלסטיק קצף FF	31,4
פוליסטירן מורחב PSB-S	41,6
קצף פוליאוריטן	24,3
לוח סיבים	20,9
פוליוויניל כלוריד (PVC)	20,7
פוליקרבונט	31
פוליפרופילן	45,7
פוליסטירן	39
פוליאתילן בלחץ גבוה	47
פוליאתילן בלחץ נמוך	46,7
גוּמִי	33,5
Ruberoid	29,5
פיח ערוץ	28,3
חָצִיר	16,7
קש	17
זכוכית אורגנית (פרספקס)	27,7
טקסטוליט	20,9
טול	16
TNT	15
כותנה	17,5
תָאִית	16,4
צמר וסיבי צמר	23,1

מקורות:

GOST 147-2013 דלק מינרלי מוצק. קביעת הערך הקלורי הגבוה יותר וחישוב הערך הקלורי הנמוך.
GOST 21261-91 מוצרי נפט. שיטה לקביעת הערך הקלורי הגבוה וחישוב הערך הקלורי הנמוך.
GOST 22667-82 גזים דליקים טבעיים. שיטת חישוב לקביעת הערך הקלורי, הצפיפות היחסית ומספר Wobbe.
GOST 31369-2008 גז טבעי. חישוב ערך קלורי, צפיפות, צפיפות יחסית ומספר Wobbe על בסיס הרכב הרכיבים.
Zemsky G. T. תכונות דליקות של חומרים אנאורגניים ואורגניים: ספר עיון M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.

מה זה דלק?

זהו מרכיב אחד או תערובת של חומרים המסוגלים לבצע טרנספורמציות כימיות הקשורות לשחרור חום. סוגים שוניםדלקים שונים בתכולתם הכמותית של מחמצן, המשמש לשחרור אנרגיה תרמית.

במובן הרחב, דלק הוא נושא אנרגיה, כלומר סוג פוטנציאלי של אנרגיה פוטנציאלית.

מִיוּן

כיום, סוגי הדלק מחולקים לפי מצב הצבירה שלהם לנוזל, מוצק וגזי.

למוצק מראה טבעיכוללים אבן ועצי הסקה, אנתרציט. לבנים, קולה, תרמואנטרציט הם סוגים של דלק מלאכותי מוצק.

נוזלים כוללים חומרים המכילים חומרים ממקור אורגני. המרכיבים העיקריים שלהם הם: חמצן, פחמן, חנקן, מימן, גופרית. דלק נוזלי מלאכותי יהיה מגוון של שרפים ומזוט.

זוהי תערובת של גזים שונים: אתילן, מתאן, פרופאן, בוטאן. בנוסף להם, דלק גזי מכיל פחמן דו חמצני ו פחמן חד חמצני, מימן גופרתי, חנקן, אדי מים, חמצן.

מחווני דלק

האינדיקטור העיקרי לבעירה. הנוסחה לקביעת הערך הקלורי נחשבת בתרמוכימיה. להדגיש" דלק סטנדרטי", מה שמרמז על חום הבעירה של קילוגרם אחד של אנתרציט.

שמן הסקה ביתי מיועד לבעירה במכשירי חימום בעלי הספק נמוך, הממוקמים בחצרים למגורים, מחוללי חום המשמשים ב חַקלָאוּתלייבוש הזנה, שימורים.

חום הבעירה הסגולי של דלק הוא ערך המדגים את כמות החום שנוצרת במהלך הבעירה המלאה של דלק בנפח של 1 מ' 3 או מסה של קילוגרם אחד.

כדי למדוד ערך זה משתמשים ב-J/kg, J/m3, קלוריה/m3. כדי לקבוע את חום הבעירה, נעשה שימוש בשיטת הקלורימטריה.

עם עלייה בחום הבעירה הסגולי של הדלק, צריכת הדלק הספציפית יורדת, והמקדם פעולה שימושיתנותר ללא שינוי.

חום הבעירה של חומרים הוא כמות האנרגיה המשתחררת במהלך חמצון של חומר מוצק, נוזלי או גזי.

זה נקבע על ידי ההרכב הכימי, כמו גם מצב הצבירה של החומר הדליק.

תכונות של מוצרי בעירה

גבוה יותר ו חום נמוך יותרבעירה קשורה למצב הצבירה של מים בחומרים המתקבלים לאחר שריפה של דלק.

הערך הקלורי הגבוה יותר הוא כמות החום המשתחררת במהלך בעירה מלאה של חומר. ערך זה כולל גם את חום העיבוי של אדי מים.

חום הבעירה הנמוך ביותר הוא הערך התואם לשחרור חום במהלך הבעירה מבלי לקחת בחשבון את חום העיבוי של אדי מים.

החום הסמוי של עיבוי הוא כמות האנרגיה של עיבוי אדי מים.

קשר מתמטי

הערכים הקלוריים הגבוהים והנמוכים יותר קשורים בקשר הבא:

QB = QH + k(W + 9H)

כאשר W הוא כמות המשקל (ב%) של מים בחומר דליק;

H הוא כמות המימן (% במסה) בחומר הדליק;

k - מקדם שווה ל-6 קק"ל/ק"ג

שיטות לביצוע חישובים

הערכים הקלוריים הגבוהים והנמוכים יותר נקבעים בשתי שיטות עיקריות: חישוב וניסוי.

קלורימטרים משמשים לביצוע חישובים ניסיוניים. ראשית, שורפים בו דגימת דלק. החום שישתחרר נספג לחלוטין במים. אם יש לך מושג על מסת המים, אתה יכול לקבוע לפי השינוי בטמפרטורה שלהם את ערך חום הבעירה שלהם.

טכניקה זו נחשבת לפשוטה ויעילה; היא דורשת רק ידע בנתוני ניתוח טכני.

בשיטת החישוב, הערכים הקלוריים הגבוהים והנמוכים יותר מחושבים באמצעות נוסחת מנדלייב.

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

זה לוקח בחשבון את התוכן של פחמן, חמצן, מימן, אדי מים, גופרית בהרכב העבודה (באחוזים). כמות החום במהלך הבעירה נקבעת תוך התחשבות בדלק המקביל.

חום הבעירה של הגז מאפשר לבצע חישובים ראשוניים ולקבוע את יעילות השימוש בסוג מסוים של דלק.

תכונות של מוצא

כדי להבין כמה חום משתחרר כאשר דלק מסוים נשרף, יש צורך לקבל מושג על מקורו.

בטבע יש גרסאות שונותדלקים מוצקים, הנבדלים בהרכב ובמאפיינים.

היווצרותו מתרחשת במספר שלבים. ראשית, נוצר כבול, לאחר מכן נוצר פחם חום וקשה, ואז נוצר אנתרציט. המקורות העיקריים להיווצרות דלק מוצק הם עלים, עץ ומחטי אורן. כאשר חלקי צמחים מתים ונחשפים לאוויר, הם נהרסים על ידי פטריות ויוצרים כבול. הצטברותו הופכת למסה חומה, ואז מתקבל גז חום.

בְּ לחץ דם גבוהוטמפרטורה, גז חום הופך לפחם, ואז הדלק מצטבר בצורה של אנתרציט.

בנוסף לחומר האורגני, הדלק מכיל נטל נוסף. אורגני נחשב לחלק שנוצר מחומרים אורגניים: מימן, פחמן, חנקן, חמצן. בנוסף ליסודות כימיים אלה, הוא מכיל נטל: לחות, אפר.

טכנולוגיית בעירה כוללת הפרדה של המסה העובדת, היבשה והדליקה של דלק שרוף. מסת העבודה היא הדלק בצורתו המקורית המסופק לצרכן. מסה יבשה היא הרכב שאין בו מים.

מתחם

הרכיבים היקרים ביותר הם פחמן ומימן.

אלמנטים אלה כלולים בכל סוג של דלק. בכבול ובעץ אחוז הפחמן מגיע ל-58 אחוז, בפחם קשה וחום – 80%, ובאנטרציט מגיע ל-95 אחוז במשקל. בהתאם לאינדיקטור זה, כמות החום המשתחררת במהלך שריפת הדלק משתנה. מימן הוא המרכיב השני בחשיבותו בכל דלק. כאשר הוא נקשר עם חמצן, הוא יוצר לחות, אשר מפחית באופן משמעותי את הערך התרמי של כל דלק.

האחוז שלו נע בין 3.8 בפצלי שמן ל-11 במזוט. החמצן הכלול בדלק משמש כנטל.

זה לא מייצר חום יסוד כימי, לכן משפיע לרעה על ערך חום הבעירה שלו. שריפה של חנקן הכלול חופשי או צורה כרוכהבמוצרי בעירה, נחשב לזיהומים מזיקים, כך שכמותו מוגבלת בבירור.

גופרית נכללת בדלק בצורה של סולפטים, סולפידים וגם כגזי דו תחמוצת הגופרית. כאשר הם מוזלים, תחמוצות הגופרית יוצרות חומצה גופרתית, אשר הורסת ציוד לדודים, משפיע לרעה על צמחייה ואורגניזמים חיים.

לכן גופרית היא יסוד כימי שנוכחותו בדלק טבעי מאוד לא רצויה. אם תרכובות גופרית נכנסות לאזור העבודה, הן גורמות להרעלה משמעותית של אנשי ההפעלה.

ישנם שלושה סוגי אפר בהתאם למקורו:

יְסוֹדִי;
מִשׁנִי;
שלישי

התצוגה הראשונית נוצרת מתוך מינרלים, הכלולים בצמחים. אפר משני נוצר כתוצאה משאריות צמחים הנכנסות לחול ולאדמה במהלך היווצרותו.

אפר שלישוני מופיע בהרכב הדלק במהלך מיצוי, אחסון ושינוע. עם שקיעת אפר משמעותית, מתרחשת ירידה בהעברת החום על משטח החימום של יחידת הדוד, ומפחיתה את כמות העברת החום למים מגזים. כמות עצומה של אפר משפיעה לרעה על פעולת הדוד.

סוף כל סוף

השפעה משמעותית על תהליך הבעירה של כל סוג של דלק מופעלת על ידי נדיפים. ככל שתפוקתם גדולה יותר, כך נפח חזית הלהבה יהיה גדול יותר. לדוגמה, פחם וכבול נדלקים בקלות, התהליך מלווה בהפסדי חום קלים. הקוקס שנשאר לאחר הסרת זיהומים נדיפים מכיל רק תרכובות מינרלים ופחמן. בהתאם למאפייני הדלק, כמות החום משתנה באופן משמעותי.

בהתאם להרכב הכימי, ישנם שלושה שלבים של היווצרות דלק מוצק: כבול, ליגניט ופחם.

עץ טבעי משמש במתקני דוודים קטנים. הם משתמשים בעיקר בשבבי עץ, נסורת, לוחות, קליפות עץ, ועצי הסקה עצמם משמשים בכמויות קטנות. בהתאם לסוג העץ, כמות החום שנוצרת משתנה באופן משמעותי.

ככל שחום הבעירה פוחת, עצי הסקה רוכשים יתרונות מסוימים: דליקות מהירה, תכולת אפר מינימלית והיעדר עקבות של גופרית.

מידע אמין על ההרכב של דלק טבעי או סינתטי, הערך הקלורי שלו, הוא בצורה נהדרתביצוע חישובים תרמוכימיים.

מופיע כרגע הזדמנות אמיתיתזיהוי האפשרויות העיקריות לדלקים מוצקים, גזים, נוזליים שיהיו היעילים והזולים ביותר לשימוש במצב מסוים.

דלק גז מתחלק לטבעי ומלאכותי והוא תערובת של גזים דליקים ולא דליקים המכילים כמות מסוימת של אדי מים ולעיתים אבק וזפת. כַּמוּת דלק גזמבוטא במטר מעוקב בתנאים רגילים (760 מ"מ כספית ו-0 מעלות צלזיוס), וההרכב מבוטא כאחוז בנפח. הרכב הדלק מובן כהרכב החלק הגז היבש שלו.

דלק גז טבעי

דלק הגז הנפוץ ביותר הוא גז טבעי, בעל ערך קלורי גבוה. הבסיס של הגז הטבעי הוא מתאן, שתכולתו היא 76.7-98%. תרכובות פחמימנים גזיות אחרות כוללות גז טבעי בין 0.1 ל-4.5%.

גז נוזליתוצר נפט - מורכב בעיקר מתערובת של פרופאן ובוטאן.

גז טבעי (CNG, NG): מתאן CH4 יותר מ-90%, אתאן C2 H5 פחות מ-4%, פרופאן C3 H8 פחות מ-1%

גז נוזלי (LPG): פרופאן C3 H8 יותר מ-65%, בוטאן C4 H10 פחות מ-35%

הרכב הגזים הדליקים כולל: מימן H2, מתאן CH4, תרכובות פחמימנים אחרות CmHn, מימן גופרתי H2S וגזים לא דליקים, פחמן דו חמצני CO2, חמצן O2, חנקן N2 וכמות קטנה של אדי מים H2O. Mו פב-C ו-H מאפיינות תרכובות של פחמימנים שונים, למשל עבור מתאן CH 4 t = 1 ו נ= 4, עבור אתאן C 2 N b t = 2ו נ= b וכו'.

הרכב דלק גזי יבש (אחוז בנפח):

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

החלק הבלתי דליק של דלק גז יבש - נטל - מורכב מחנקן N ופחמן דו חמצני CO 2.

הרכב הדלק הגזי הרטוב מתבטא באופן הבא:

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

חום הבעירה, kJ/m (kcal/m3), 1 m3 של גז יבש טהור בתנאים רגילים נקבע באופן הבא:

Q n s = 0.01,

כאשר Qso, Q n 2, Q c m n n Q n 2 ס. - חום בעירה של גזים בודדים הכלולים בתערובת, kJ/m 3 (kcal/m 3); CO, H 2, Cm H n, H 2 S - רכיבים המרכיבים את תערובת הגז, % בנפח.

הערך הקלורי של 1 מ"ק גז טבעי יבש בתנאים רגילים עבור רוב השדות הביתיים הוא 33.29 - 35.87 MJ/m3 (7946 - 8560 קק"ל/מ"ק). מאפיינים של דלק גזי ניתנים בטבלה 1.

דוגמא.קבע את הערך הקלורי הנמוך של גז טבעי (בתנאים רגילים) בהרכב הבא:

H 2 S = 1%; CH 4 = 76.7%; C 2 H 6 = 4.5%; C 3 H 8 = 1.7%; C 4 H 10 = 0.8%; C 5 H 12 = 0.6%.

החלפת המאפיינים של גזים מטבלה 1 בנוסחה (26), נקבל:

Q ns = 0.01 = 33981 kJ/m 3 או

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 קק"ל/מ"ק.

שולחן 1. מאפיינים של דלק גזי

גַז	יִעוּד	חום בעירה Q n s
גַז	יִעוּד	KJ/m3	קק"ל/מ"ק
מֵימָן	נ,	10820	2579
פחמן חד חמצני	שיתוף	12640	3018
מימן גופרתי	H 2 S	23450	5585
מתאן	CH 4	35850	8555
איתן	C 2 H 6	63 850	15226
פרופאן	C 3 H 8	91300	21795
גָז בּוטָאן	C 4 H 10	118700	22338
פנטן	C 5 H 12	146200	34890
אתילן	C 2 H 4	59200	14107
פרופילן	C 3 H 6	85980	20541
בוטילן	C 4 H 8	113 400	27111
בֶּנזִין	C 6 H 6	140400	33528

דוודים מסוג DE צורכים בין 71 ל-75 מ"ק גז טבעי כדי לייצר טון אחד של קיטור. עלות הגז ברוסיה נכון לספטמבר 2008. הוא 2.44 רובל למטר מעוקב. לכן, טון של קיטור יעלה 71 × 2.44 = 173 רובל 24 קופיקות. העלות האמיתית של טון קיטור במפעלים היא לדודי DE לא פחות מ-189 רובל לטון קיטור.

דוודים מסוג DKVR צורכים בין 103 ל-118 מ"ק של גז טבעי כדי לייצר טון אחד של קיטור. העלות המשוערת המינימלית של טון קיטור עבור דוודים אלה היא 103 × 2.44 = 251 רובל 32 קופיקות. העלות האמיתית של קיטור במפעלים היא לא פחות מ 290 רובל לטון.

כיצד לחשב את צריכת הגז הטבעי המקסימלית עבור דוד קיטור DE-25? זֶה מפרט טכנידוּד 1840 קוביות לשעה. אבל אפשר גם לחשב. יש להכפיל 25 טון (25 אלף ק"ג) בהפרש בין האנטלפיות של קיטור ומים (666.9-105) וכל זה חלקי יעילות הדוד של 92.8% וחום הבעירה של הגז. 8300. וזהו

דלק גז מלאכותי

גזים דליקים מלאכותיים הם דלק בעל חשיבות מקומית מכיוון שיש להם ערך קלורי נמוך משמעותית. היסודות הדליקים העיקריים שלהם הם פחמן חד חמצני CO ומימן H2. גזים אלו משמשים בתוך אזור הייצור בו הם מתקבלים כדלק לתחנות טכנולוגיות ותחנות כוח.

כל הגזים הטבעיים והמלאכותיים הדליקים הם חומר נפץ ויכולים להתלקח בלהבה פתוחה או ניצוץ. יש גבולות נפץ תחתונים ועליונים של גז, כלומר. ריכוז האחוז הגבוה והנמוך ביותר שלו באוויר. גבול הנפץ התחתון של גזים טבעיים נע בין 3% ל-6%, והגבול העליון - בין 12% ל-16%. כל הגזים הדליקים עלולים לגרום להרעלה לגוף האדם. החומרים הרעילים העיקריים של גזים דליקים הם: פחמן חד חמצני CO, מימן גופרתי H2S, אמוניה NH3.

גזים דליקים טבעיים ומלאכותיים הם חסרי צבע (בלתי נראים) וחסרי ריח, מה שהופך אותם למסוכנים אם הם חודרים אל פנים חדר הדוודים דרך דליפות באביזרים של צנרת גז. כדי למנוע הרעלה, יש לטפל בגזים דליקים בחומר ריח - חומר בעל ריח לא נעים.

ייצור של פחמן חד חמצני CO בתעשייה על ידי גיזוז של דלק מוצק

למטרות תעשייתיות, פחמן חד חמצני מתקבל על ידי גיזוז דלק מוצק, כלומר המרתו לדלק גזי. כך תוכלו לקבל פחמן חד חמצני מכל דלק מוצק - פחם מאובנים, כבול, עצי הסקה וכו'.

תהליך הגיזוז של דלק מוצק מוצג בניסוי מעבדה (איור 1). לאחר שמילאנו את הצינור העקשן בחתיכות פחם, אנו מחממים אותו חזק ונותנים לחמצן לעבור מהגזומטר. בוא נעביר את הגזים היוצאים מהצינור דרך מכונת כביסה עם מי סיד ואז נעלה אותו באש. מי הסיד נעשים עכורים והגז בוער בלהבה כחלחלה. זה מצביע על נוכחות של CO2 דו חמצני ופחמן חד חמצני CO בתוצרי התגובה.

ניתן להסביר את היווצרותם של חומרים אלה על ידי העובדה שכאשר חמצן בא במגע עם פחם חם, האחרון מתחמצן לראשונה לפחמן דו חמצני: C + O 2 = CO 2

לאחר מכן, עובר דרך פחם חם, פחמן דו חמצני מופחת חלקית לפחמן חד חמצני: CO 2 + C = 2CO

אורז. 1. ייצור פחמן חד חמצני (ניסוי מעבדה).

בתנאים תעשייתיים, הגיזוז של דלק מוצק מתבצע בתנורים הנקראים מחוללי גז.

תערובת הגזים המתקבלת נקראת גז מחולל.

מכשיר מחולל הגז מוצג באיור. זהו גליל פלדה בגובה של כ-5 Mובקוטר של כ-3.5 M,מרופדת מבפנים בלבנים עקשן. מחולל הגז עמוס בדלק מלמעלה; מלמטה, אוויר או אדי מים מסופקים על ידי מאוורר דרך הרשת.

החמצן באוויר מגיב עם פחמן בדלק ויוצר פחמן דו חמצני, שעולה דרך שכבת הדלק החם, מופחת על ידי פחמן לפחמן חד חמצני.

אם רק אוויר נשף לתוך הגנרטור, התוצאה היא גז המכיל פחמן חד חמצני וחנקן אוויר (כמו גם כמות מסוימת של CO 2 וזיהומים אחרים). גז מחולל זה נקרא גז אוויר.

אם אדי מים מועפים לתוך גנרטור עם פחם חם, התגובה מביאה ליצירת פחמן חד חמצני ומימן: C + H 2 O = CO + H 2

תערובת גזים זו נקראת גז מים. לגז מים ערך קלורי גבוה יותר מגז אוויר, שכן הרכבו, יחד עם פחמן חד חמצני, כולל גם גז דליק שני - מימן. גז מים (גז סינתזה), אחד מתוצרי הגיזוז של דלקים. גז מים מורכב בעיקר מ-CO (40%) ו-H2 (50%). גז מים הוא דלק (חום בעירה 10,500 kJ/m3, או 2730 kcal/mg) ובו בזמן חומר גלם לסינתזה של מתיל אלכוהול. עם זאת, לא ניתן להפיק גז מים לאורך זמן, שכן התגובה להיווצרותו היא אנדותרמית (עם ספיגת חום), ולכן הדלק בגנרטור מתקרר. כדי לשמור על הפחם במצב חם, הזרקת אדי מים לתוך הגנרטור מתחלפת עם הזרקת אוויר, שהחמצן שלו כידוע מגיב עם הדלק לשחרור חום.

IN לָאַחֲרוֹנָהפיצוץ קיטור-חמצן החל להיות בשימוש נרחב לגיזוז דלק. נשיפה בו-זמנית של אדי מים וחמצן דרך שכבת הדלק מאפשרת ביצוע רציף של התהליך, תוך הגדלת תפוקת הגנרטור משמעותית וקבלת גז מ תוכן גבוהמימן ופחמן חד חמצני.

מחוללי גז מודרניים הם מכשירים רבי עוצמה של פעולה רציפה.

כדי למנוע חדירת גזים דליקים ורעילים לאטמוספירה בעת אספקת דלק למחולל הגז, תוף הטעינה עשוי כפול. בעוד דלק נכנס לתא אחד של התוף, דלק נשפך לגנרטור מתא אחר; כאשר התוף מסתובב, התהליכים הללו חוזרים על עצמם, אך המחולל נשאר מבודד מהאטמוספירה כל הזמן. חלוקה אחידה של הדלק בגנרטור מתבצעת באמצעות קונוס, שניתן להתקין בגבהים שונים. כאשר הוא מוריד, הפחם נופל קרוב יותר למרכז הגנרטור; כאשר החרוט מורם, הפחם נזרק קרוב יותר לדפנות הגנרטור.

פינוי האפר ממחולל הגז ממוכן. השבכה בצורת חרוט מסובבת באיטיות על ידי מנוע חשמלי. במקרה זה, האפר נעקר לכיוון קירות הגנרטור ובאמצעות מכשירים מיוחדים מושלך לתוך תיבת האפר, משם הוא מוסר מעת לעת.

מנורות הגז הראשונות הודלקו בסנט פטרסבורג באי אפטקרסקי ב-1819. הגז בו נעשה שימוש הושג על ידי גיזוז של פחם. זה נקרא גז מאיר.

המדען הרוסי הגדול D.I. Mendeleev (1834-1907) הביע לראשונה את הרעיון שניתן לבצע גיזוז של פחם ישירות מתחת לאדמה, מבלי להרים אותו החוצה. ממשלת הצאר לא העריכה את ההצעה הזו של מנדלייב.

הרעיון של גיזוז תת קרקעי נתמך בחום על ידי V.I. לנין. הוא כינה את זה "אחד הניצחונות הגדולים של הטכנולוגיה". הגיזוז התת-קרקעי בוצע לראשונה על ידי המדינה הסובייטית. כבר לפני המלחמה הפטריוטית הגדולה פעלו גנרטורים תת-קרקעיים באגני הפחם של דונייצק ומוסקבה בברית המועצות.

רעיון של אחת משיטות הגיזוז התת-קרקעי ניתן באיור 3. שתי בארות מונחות בתפר הפחם, המחוברות למטה בתעלה. פחם מוצת בערוץ כזה ליד אחת הבארות ומספקים שם פיצוץ. מוצרי בעירה, הנעים לאורך הערוץ, מקיימים אינטראקציה עם פחם חם, וכתוצאה מכך היווצרות גז דליק כמו בגנרטור רגיל. גז מגיע אל פני השטח דרך הבאר השנייה.

גז יצרן נמצא בשימוש נרחב לחימום תנורים תעשייתיים - מתכות, תנורי קוק וכדלק במכוניות (איור 4).

אורז. 3. תכנית גיזוז תת-קרקעי של פחם.

מספר מוצרים אורגניים, כגון דלק נוזלי, מסונתזים ממימן ופחמן חד חמצני בגז מים. דלק נוזלי סינטטי הוא דלק (בעיקר בנזין) המתקבל על ידי סינתזה מפחמן חד חמצני ומימן בטמפרטורה של 150-170 מעלות צלזיוס ולחץ של 0.7 - 20 MN/m2 (200 kgf/cm2), בנוכחות זרז (ניקל, ברזל, קובלט). ההפקה הראשונה של דלק נוזלי סינטטי אורגנה בגרמניה במהלך מלחמת העולם השנייה עקב מחסור בנפט. דלק נוזלי סינטטי אינו בשימוש נרחב בשל עלותו הגבוהה. גז מים משמש לייצור מימן. לשם כך, גז מים מעורבב באדי מים מחומם בנוכחות זרז וכתוצאה מכך מתקבל מימן בנוסף לזה שכבר נמצא בגז המים: CO + H 2 O = CO 2 + H 2

5. מאזן תרמי של בעירה

הבה נבחן שיטות לחישוב מאזן החום של תהליך הבעירה של גזים, נוזלים ו דלקים מוצקים. החישוב מסתכם בפתרון הבעיות הבאות.

· קביעת חום הבעירה (ערך קלורי) של דלק.

· קביעת טמפרטורת בעירה תיאורטית.

5.1. חום בעירה

תגובות כימיות מלוות בשחרור או בספיגה של חום. כאשר חום משתחרר, התגובה נקראת אקסותרמית, וכאשר חום נספג היא נקראת אנדותרמית. כל תגובות הבעירה הן אקסותרמיות, ומוצרי הבעירה הם תרכובות אקסותרמיות.

משתחרר (או נספג) במהלך הזרימה תגובה כימיתחום נקרא חום התגובה. בתגובות אקסותרמיות זה חיובי, בתגובות אנדותרמיות זה שלילי. תגובת הבעירה מלווה תמיד בשחרור חום. חום בעירה ש ג(J/mol) היא כמות החום המשתחררת במהלך בעירה מלאה של שומה אחת של חומר והפיכה של חומר בעירה לתוצרים של בעירה מלאה. השומה היא יחידת ה-SI הבסיסית של כמות של חומר. שומה אחת היא כמות החומר שמכילה את אותו מספר של חלקיקים (אטומים, מולקולות וכו') כמו שיש אטומים ב-12 גרם של איזוטופ פחמן-12. המסה של כמות חומר השווה למול 1 (מולקולרית או מסה מולארית) עולה בקנה אחד עם המסה המולקולרית היחסית של חומר נתון.

לדוגמה, המשקל המולקולרי היחסי של חמצן (O 2) הוא 32, פחמן דו חמצני(CO 2) הוא 44, והמשקלים המולקולריים המתאימים יהיו M = 32 גרם/מול ו-M = 44 גרם/מול. לפיכך, שומה אחת של חמצן מכילה 32 גרם של חומר זה, ושומה אחת של CO 2 מכילה 44 גרם פחמן דו חמצני.

בחישובים טכניים, לא חום הבעירה משמש לרוב. ש ג, והערך הקלורי של הדלק ש(J/kg או J/m 3). הערך הקלורי של חומר הוא כמות החום המשתחררת בעת בעירה מלאה של 1 ק"ג או 1 מ"ר של חומר. עבור חומרים נוזליים ומוצקים, החישוב מתבצע לכל 1 ק"ג, ולגבי חומרים גזים - לכל 1 מ"ר.

יש צורך בידע על חום הבעירה והערך הקלורי של הדלק כדי לחשב את טמפרטורת הבעירה או הפיצוץ, לחץ הפיצוץ, מהירות התפשטות הלהבה ומאפיינים נוספים. הערך הקלורי של הדלק נקבע בניסוי או בחישוב. כאשר קובעים בניסוי את הערך הקלורי, מסה נתונה של דלק מוצק או נוזלי נשרפת בפצצה קלורית, ובמקרה של דלק גזי, בקלורימטר גז. מכשירים אלה מודדים את החום הכולל ש 0 משתחרר במהלך בעירה של דגימה של שקילת דלק M. ערך קלורי ש גנמצא על ידי הנוסחה

הקשר בין חום הבעירה לבין
ערך קלורי של דלק

כדי ליצור קשר בין חום הבעירה לבין הערך הקלורי של חומר, יש צורך לרשום את המשוואה לתגובה הכימית של בעירה.

התוצר של בעירה מלאה של פחמן הוא פחמן דו חמצני:

C+O2 →CO2.

התוצר של בעירה מלאה של מימן הוא מים:

2H 2 +O 2 →2H 2 O.

התוצר של בעירה מלאה של גופרית הוא דו תחמוצת הגופרית:

S +O 2 →SO 2.

במקרה זה, חנקן, הלוגנים ואלמנטים בלתי דליקים אחרים משתחררים בצורה חופשית.

חומר בעירה - גז

כדוגמה, הבה נחשב את הערך הקלורי של מתאן CH 4, שחום הבעירה עבורו שווה ל ש ג=882.6 .

· בואו נקבע את המשקל המולקולרי של מתאן בהתאם לו נוסחה כימית(CH 4):

M=1∙12+4∙1=16 גרם/מול.

· בואו נקבע את הערך הקלורי של 1 ק"ג מתאן:

· בואו נמצא את הנפח של 1 ק"ג של מתאן, לדעת את הצפיפות שלו ρ=0.717 ק"ג/מ"ק בתנאים רגילים:

· בואו נקבע את הערך הקלורי של 1 מ"ר של מתאן:

הערך הקלורי של כל גזים דליקים נקבע באופן דומה. עבור חומרים נפוצים רבים, חום בעירה וערכים קלוריות נמדדו בדיוק גבוה והם ניתנים בספרות ההתייחסות הרלוונטית. להלן טבלה של הערכים הקלוריים של כמה חומרים גזים (טבלה 5.1). עוצמה שבטבלה זו ניתן ב-MJ/m 3 וב-kcal/m 3, שכן 1 kcal = 4.1868 kJ משמש לעתים קרובות כיחידת חום.

טבלה 5.1

ערך קלורי דלקים גזים

חומר			אֲצֵיטִילֵן
ש
ש

חומר בעירה - נוזל או מוצק

כדוגמה, הבה נחשב את הערך הקלורי של אלכוהול אתילי C 2 H 5 OH, שעבורו חום הבעירה הוא ש ג= 1373.3 קילו ג'ל/מול.

· בואו נקבע את המשקל המולקולרי של אלכוהול אתילי בהתאם לנוסחה הכימית שלו (C 2 H 5 OH):

M = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 גרם/מול.

בואו נקבע את הערך הקלורי של 1 ק"ג של אלכוהול אתילי:

הערך הקלורי של כל חומר בעירה נוזלי ומוצק נקבע באופן דומה. בשולחן 5.2 ו-5.3 מציגים את הערכים הקלוריים ש(MJ/kg ו-kcal/kg) עבור חלק מהנוזלים והמוצקים.

טבלה 5.2

ערך קלורי של דלקים נוזליים

חומר	מתיל אלכוהול	אתנול	מזוט, שמן
ש
ש

טבלה 5.3

ערך קלורי של דלקים מוצקים

חומר	העץ טרי	עץ יבש	פחם חום	כבול יבש	אנתרציט, קולה
ש
ש

הנוסחה של מנדלייב

אם הערך הקלורי של הדלק אינו ידוע, ניתן לחשב אותו באמצעות הנוסחה האמפירית שהוצעה על ידי D.I. מנדלייב. כדי לעשות זאת, אתה צריך לדעת את הרכב היסודות של הדלק (נוסחת דלק שווה ערך), כלומר, אחוז התוכן של היסודות הבאים בו:

חמצן (O);

מימן (H);

פחמן (C);

גופרית (S);

אפר (א);

מים (W).

מוצרי בעירה דלק תמיד מכילים אדי מים, נוצר הן עקב נוכחות של לחות בדלק והן במהלך בעירה של מימן. פסולת תוצרי בעירה עוזבת מפעל תעשייתי בטמפרטורה מעל נקודת הטל. לכן, החום המשתחרר במהלך עיבוי אדי המים אינו יכול לשמש שימוש מועיל ואין לקחת אותו בחשבון בחישובים תרמיים.

הערך הקלורי נטו משמש בדרך כלל לחישוב Q nדלק, אשר לוקח בחשבון הפסדי חום עם אדי מים. עבור דלקים מוצקים ונוזלים הערך Q n(MJ/kg) נקבע בערך על ידי נוסחת מנדלייב:

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

כאשר אחוז התוכן (משקל) של היסודות המתאימים בהרכב הדלק מצוין בסוגריים.

נוסחה זו לוקחת בחשבון את החום של תגובות בעירה אקזותרמיות של פחמן, מימן וגופרית (עם סימן פלוס). החמצן הכלול בדלק מחליף חלקית את החמצן באוויר, ולכן המונח המקביל בנוסחה (5.1) נלקח עם סימן מינוס. כאשר הלחות מתאדה, חום נצרך, ולכן המונח המקביל המכיל W נלקח גם עם סימן מינוס.

השוואה של נתונים מחושבים וניסויים על הערך הקלורי של דלקים שונים (עץ, כבול, פחם, שמן) הראתה שחישוב באמצעות נוסחת מנדלייב (5.1) נותן שגיאה שאינה עולה על 10%.

ערך קלורי נטו Q n(MJ/m3) של גזים דליקים יבשים ניתן לחשב בדיוק מספיק כסכום התוצרים של הערך הקלורי של רכיבים בודדים ואחוז התוכן שלהם ב-1 m3 של דלק גזי.

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)

כאשר אחוז התוכן (נפח %) של הגזים המתאימים בתערובת מצוין בסוגריים.

בממוצע, הערך הקלורי של גז טבעי הוא כ-53.6 MJ/m 3 . בגזים דליקים המיוצרים באופן מלאכותי, התוכן של מתאן CH4 אינו משמעותי. הרכיבים הדליקים העיקריים הם מימן H2 ופחמן חד חמצני CO. בגז תנור קוק, למשל, תכולת H2 מגיעה ל-(55 ÷ 60)%, והערך הקלורי התחתון של גז כזה מגיע ל-17.6 MJ/m3. גז המחולל מכיל CO ~ 30% ו- H 2 ~ 15%, בעוד שהערך הקלורי התחתון של גז המחולל הוא Q n= (5.2÷6.5) MJ/m3. תכולת CO ו-H 2 בגז כבשן פיצוץ נמוכה יותר; עוצמה Q n= (4.0÷4.2) MJ/m 3.

בואו נסתכל על דוגמאות לחישוב הערך הקלורי של חומרים באמצעות נוסחת מנדלייב.

הבה נקבע את הערך הקלורי של פחם, שהרכב היסודות שלו ניתן בטבלה. 5.4.

טבלה 5.4

הרכב יסודי של פחם

· הבה נחליף את אלו המופיעים בטבלה. 5.4 נתונים בנוסחת מנדלייב (5.1) (חנקן N ואפר A אינם כלולים בנוסחה זו, מכיוון שהם חומרים אינרטיים ואינם משתתפים בתגובת הבעירה):

Q n=0.339∙37.2+1.025∙2.6+0.1085∙0.6–0.1085∙12–0.025∙40=13.04 MJ/kg.

הבה נקבע את כמות עצי הסקה הנדרשת לחימום 50 ליטר מים מ-10 מעלות צלזיוס ל-100 מעלות צלזיוס, אם 5% מהחום המשתחרר במהלך הבעירה נצרך לחימום, ואת יכולת החום של המים עם=1 קק"ל/(ק"ג∙ מעלות) או 4.1868 קילו-ג'יי/(ק"ג∙דיג). ההרכב היסודי של עצי הסקה ניתן בטבלה. 5.5:

טבלה 5.5

הרכב יסודי של עצי הסקה

· בואו נמצא את הערך הקלורי של עצי הסקה באמצעות נוסחת מנדלייב (5.1):

Q n=0.339∙43+1.025∙7–0.1085∙41–0.025∙7= 17.12 MJ/kg.

· בואו נקבע את כמות החום המושקעת בחימום מים בעת שריפת 1 ק"ג עצי הסקה (בהתחשב בעובדה ש-5% מהחום (a = 0.05) המשתחרר במהלך הבעירה מושקע בחימוםם):

ש 2 =א Q n=0.05·17.12=0.86 MJ/kg.

· בואו נקבע את כמות עצי הסקה הנדרשת לחימום 50 ליטר מים מ-10°C ל-100°C:

ק"ג.