הערך הקלורי הנמוך ביותר של דלק הוא גז טבעי. ערך קלורי של גזים

מאפיינים פיזיים וכימיים של גזים טבעיים

U גזים טבעייםללא צבע, ריח, טעם.

האינדיקטורים העיקריים של גזים טבעיים כוללים: הרכב, ערך קלורי, צפיפות, טמפרטורת בעירה והצתה, גבולות פיצוץ ולחץ פיצוץ.

גזים טבעיים משדות גז טהורים מורכבים בעיקר מתאן (82-98%) ופחמימנים אחרים.

גז דליק מכיל חומרים דליקים ולא דליקים. גזים דליקים כוללים: פחמימנים, מימן, מימן גופרתי. גזים לא דליקים כוללים: פחמן דו חמצני, חמצן, חנקן ואדי מים. הרכבם נמוך ומסתכם ב-0.1-0.3% C0 2 ו-1-14% N 2. לאחר החילוץ, הגז הרעיל מימן גופרתי מוסר מהגז, שתכולתו לא תעלה על 0.02 גרם/מ"ק.

חום בעירה הוא כמות החום המשתחררת במהלך בעירה מלאה של 1 מ"ק גז. חום הבעירה נמדד ב-kcal/m3, kJ/m3 של גז. הערך הקלורי של גז טבעי יבש הוא 8000-8500 קק"ל/מ"ק.

הערך המחושב לפי היחס בין המסה של החומר לנפח שלו נקרא צפיפות החומר. הצפיפות נמדדת בק"ג/מ"ק. צפיפות הגז הטבעי תלויה לחלוטין בהרכבו והיא בטווח c = 0.73-0.85 ק"ג/מ"ק.

התכונה החשובה ביותרשל כל גז בעירה היא תפוקת החום, כלומר הטמפרטורה המקסימלית שהושגה במהלך בעירה מלאה של הגז, אם כמות האוויר הנדרשת לבעירה תואמת בדיוק את הנוסחאות הכימיות של הבעירה, והטמפרטורה ההתחלתית של הגז והאוויר היא אפס.

תפוקת החום של גזים טבעיים היא בערך 2000 -2100 מעלות צלזיוס, מתאן - 2043 מעלות צלזיוס. טמפרטורת הבעירה בפועל בתנורים נמוכה משמעותית מתפוקת החום ותלויה בתנאי הבעירה.

טמפרטורת ההצתה היא הטמפרטורה של תערובת האוויר-דלק שבה התערובת מתלקחת ללא מקור הצתה. עבור גז טבעי זה בטווח של 645-700 מעלות צלזיוס.

כל הגזים הדליקים הינם נפיצים ועלולים להתלקח אם הם נחשפים ללהבה פתוחה או לניצוץ. לְהַבחִין גבול ריכוז תחתון ועליון של התפשטות הלהבה , כלומר הריכוז התחתון והעליון שבו יתכן פיצוץ של התערובת. גבול הנפץ התחתון של גזים הוא 3÷6%, הגבול העליון 12÷16%.

גבולות פיצוץ.

תערובת גז-אוויר המכילה את כמות הגז הבאה:

עד 5% - אינו מדליק;

מ 5 עד 15% - מתפוצץ;

יותר מ-15% - כוויות בעת אספקת אוויר.

הלחץ במהלך פיצוץ גז טבעי הוא 0.8-1.0 MPa.

כל הגזים הדליקים עלולים לגרום להרעלה לגוף האדם. החומרים הרעילים העיקריים הם: חד תחמוצת הפחמן (CO), מימן גופרתי (H 2 S), אמוניה (NH 3).

לגז טבעי אין ריח. על מנת לזהות נזילה, הגז עובר ריח (כלומר, ניתן לו ריח ספציפי). ריחות מבוצעת על ידי שימוש במרקפטן אתיל. הריח מבוצע בתחנות חלוקת גז (GDS). כאשר 1% מהגז הטבעי נכנס לאוויר, הוא מתחיל להריח. בפועל מראה כי השיעור הממוצע של אתיל מרקפטן לריח של גז טבעי הנכנס לרשתות עירוניות צריך להיות 16 גרם לכל 1,000 מ"ק גז.

בהשוואה לדלקים מוצקים ונוזלים, לגז טבעי יתרונות רבים:

זולות יחסית, שמוסבר יותר הדרך הקלהכרייה ותחבורה;

אין אפר או שחרור של חלקיקים מוצקים לאטמוספירה;

חום גבוהשְׂרֵפָה;

אין צורך בהכנה של דלק לבעירה;

עבודתם של עובדי השירות נעשית קלה יותר ומשופרים התנאים הסניטריים וההיגייניים של עבודתם;

התנאים לאוטומציה של תהליכי עבודה מפושטים.

עקב נזילות אפשריות דרך דליפות בחיבורים ואביזרים של צנרת גז, השימוש בגז טבעי מצריך זהירות וזהירות מיוחדים. חדירת יותר מ-20% מהגז לחדר עלולה להוביל לחנק, ואם הוא נמצא בנפח סגור, מ-5% עד 15% עלולים לגרום לפיצוץ של תערובת הגז-אוויר. בעירה לא מלאה מייצרת רעילות פחמן חד חמצני CO, שגם בריכוזים קטנים מוביל להרעלת אנשי שירות.

על פי מקורם, הגזים הטבעיים מתחלקים לשתי קבוצות: יבשים ושומניים.

יָבֵשׁגזים הם גזים ממקור מינרלי ונמצאים באזורים הקשורים לפעילות געשית בהווה או בעבר. גזים יבשים מורכבים כמעט אך ורק מתאן עם תכולה לא משמעותית של רכיבי נטל (חנקן, פחמן דו חמצני) ובעלי ערך קלורי Qn=7000÷9000 kcal/nm3.

שמןגזים מלווים את שדות הנפט ומצטברים לרוב בשכבות העליונות. לפי מקורם, גזים רטובים קרובים לנפט ומכילים פחמימנים רבים הניתנים לעיבוי בקלות. ערך קלוריגזים נוזליים Qn=8000-15000 קק"ל/nm3

היתרונות של דלק גזי כוללים קלות הובלה ובעירה, היעדר אפר ולחות ופשטות משמעותית של ציוד הדוד.

ביחד עם גזים טבעייםגזים דליקים מלאכותיים המתקבלים במהלך העיבוד משמשים גם כן דלקים מוצקים, או כתוצאה מהפעלת מתקנים תעשייתיים כגזי פסולת. גזים מלאכותיים מורכבים מגזים דליקים של בעירה לא מלאה של דלק, גזי נטל ואדי מים ומחולקים לעשירים ועניים, בעלי ערך קלורי ממוצע של 4500 קק"ל/מ"ק ו-1300 קק"ל/מ"ק, בהתאמה. הרכב הגזים: מימן, מתאן, תרכובות פחמימנים אחרות CmHn, מימן גופרתי H 2 S, גזים בלתי דליקים, פחמן דו חמצני, חמצן, חנקן וכמות קטנה של אדי מים. נטל - חנקן ופחמן דו חמצני.

לפיכך, ההרכב של דלק גזי יבש יכול להיות מיוצג כתערובת האלמנטים הבאה:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 =100%.

הרכב הדלק הגזי הרטוב מתבטא באופן הבא:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O = 100%.

חום בעירה יָבֵשׁ דלק גזי kJ/m3 (kcal/m3) לכל 1 m3 של גז בתנאים רגילים נקבע כדלקמן:

Qn= 0.01,

כאשר Qi הוא חום הבעירה של הגז המתאים.

הערך הקלורי של דלק גזי ניתן בטבלה 3.

גז פיצוץנוצר במהלך ההתכה של ברזל יצוק תנורי פיצוץ. התשואה וההרכב הכימי שלו תלויים בתכונות המטען והדלק, אופן הפעולה של הכבשן, שיטות התעצמות התהליך וגורמים נוספים. תפוקת הגז נעה בין 1500-2500 מ"ר לטון ברזל יצוק. חלקם של רכיבים בלתי דליקים (N 2 ו-CO 2) בגז כבשן פיצוץ הוא כ-70%, מה שקובע את הביצועים התרמיים הנמוכים שלו ( חום נמוך יותרשריפת גז היא 3-5 MJ/m 3).

בעת שריפת גז תנור פיצוץ, הטמפרטורה המקסימלית של תוצרי הבעירה (מבלי לקחת בחשבון הפסדי חום וצריכת חום לפירוק CO 2 ו- H 2 O) היא 400-1500 0 C. אם הגז והאוויר מחוממים לפני הבעירה , ניתן להגדיל באופן משמעותי את הטמפרטורה של מוצרי הבעירה.

גז סגסוגת ברזלנוצר במהלך ההתכה של סגסוגות ברזל בתנורי הפחתת עפרות. גז שנפלט מתנורים סגורים יכול לשמש כדלק SERs (משני משאבים אנרגטיים). בתנורים פתוחים, בשל גישה חופשית לאוויר, הגז נשרף בחלק העליון. התשואה וההרכב של גז סגסוגת ברזל תלויים בדרגת ההיתך

סגסוגת, הרכב מטען, מצב פעולת תנור, הספק שלו וכו'. הרכב הגז: 50-90% CO, 2-8% H2, 0.3-1% CH4, O2<1%, 2-5% CO 2 , остальное N 2 . Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 ^0 C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м^3 .

גז ממירנוצר במהלך התכת פלדה בממירי חמצן. הגז מורכב בעיקר מפחמן חד חמצני, תפוקתו והרכבו משתנים במידה ניכרת במהלך ההיתוך. לאחר הטיהור, הרכב הגז הוא כדלקמן: 70-80% CO; 15-20% CO 2 ; 0.5-0.8% O 2; 3-12% N 2. חום הבעירה של גז הוא 8.4-9.2 MJ/m 3. טמפרטורת הבעירה המרבית מגיעה ל-2000 0 C.

גז קולהנוצר במהלך קוקוס של תערובת פחם. במטלורגיית ברזל הוא משמש לאחר מיצוי של מוצרים כימיים. ההרכב של גז תנור קוק תלוי בתכונות מטען הפחם ובתנאי הקוקס. חלקי הנפח של רכיבים בגז נמצאים בגבולות הבאים,%: 52-62H 2 ; 0.3-0.6 O 2; 23.5-26.5 CH 4; 5.5-7.7 CO; 1.8-2.6 CO 2 . חום הבעירה הוא 17-17.6 MJ/m^3, הטמפרטורה המקסימלית של מוצרי בעירה היא 2070 0 C.

5. מאזן תרמי של בעירה

הבה נשקול שיטות לחישוב מאזן החום של תהליך הבעירה של דלקים גזים, נוזליים ומוצקים. 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.

החום המשתחרר (או נספג) במהלך תגובה כימית 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 של חומר השווה ל-1 מול (מסה מולקולרית או מולרית) עולה בקנה אחד עם המסה המולקולרית היחסית של חומר זה.

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 לנוסחה הכימית שלו (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 של דלקים גזים

חומר			אֲצֵיטִילֵן
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

טבלה 5.3

ערך קלורי של דלקים מוצקים

חומר		העץ טרי	עץ יבש	פחם חום	כבול יבש	אנתרציט, קולה
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).

תוצרי שריפת הדלק מכילים תמיד אדי מים, הנוצרים הן עקב נוכחות הלחות בדלק והן במהלך שריפת המימן. 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 ההסקה 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. לפיכך, נדרשים כ-22 ק"ג עצי הסקה לחימום מים.

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 מוחלט, ולכן הוכנס המושג של ערך קלורי נמוך יותר (QHp), המתקבל על ידי הפחתת הערך הקלורי הגבוה יותר את חום האידוי של אדי המים הכלול שניהם 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))(עבור חומר נוזלי), כאשר:

  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 בעירה הוא המאפיין החשוב ביותר של דלק, שכן הוא קובע את כמות החום המתקבלת משריפת 1 ק"ג של דלק מוצק או נוזלי או 1 מ"ר של דלק גזי בק"ג/ק"ג (קק"ל/ק"ג). 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 קונבנציונלי 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 - לפי הגבוה 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

  כל יום, כשהם מדליקים את המבער על הכיריים במטבח, מעטים חושבים על כמה זמן החל ייצור הגז. בארצנו, התפתחותו החלה במאה העשרים. לפני כן, זה פשוט נמצא במהלך הפקת מוצרי נפט. הערך הקלורי של הגז הטבעי כל כך גבוה שכיום חומר הגלם הזה פשוט בלתי ניתן להחלפה, והאנלוגים האיכותיים שלו עדיין לא פותחו.

  טבלת הערכים הקלוריים תעזור לכם לבחור דלק לחימום הבית

  תכונות של דלק מאובנים

  גז טבעי הוא דלק מאובנים חשוב שתופס עמדה מובילה במאזני הדלק והאנרגיה של מדינות רבות. על מנת לספק דלק לערים ולמפעלים טכניים שונים, הם צורכים גזים דליקים שונים, שכן גז טבעי נחשב מסוכן.

  שוחרי איכות הסביבה מאמינים שגז הוא הדלק הנקי ביותר; כשהוא נשרף, הוא משחרר הרבה פחות חומרים רעילים מאשר עצי הסקה, פחם ונפט. דלק זה נמצא בשימוש יומיומי על ידי אנשים ומכיל תוסף כגון חומר ריח; הוא מתווסף במתקנים מצוידים ביחס של 16 מיליגרם לאלף מ"ק גז.

  מרכיב חשוב של החומר הוא מתאן (כ-88-96%), השאר הוא כימיקלים אחרים:

  • גָז בּוטָאן;
  • מימן גופרתי;
  • פרופאן;
  • חַנקָן;
  • חַמצָן.

  בסרטון זה נסתכל על תפקיד הפחם:

  כמות המתאן בדלק טבעי תלויה ישירות בהפקדתו.

  סוג הדלק המתואר מורכב ממרכיבים פחמימנים ובלתי פחמימנים. דלקים מאובנים טבעיים הם בעיקר מתאן, הכולל בוטאן ופרופאן. מלבד מרכיבי הפחמימנים, הדלק המאובנים המתואר מכיל חנקן, גופרית, הליום וארגון. גם אדי נוזלים נמצאים, אך רק בשדות גז ונפט.

  סוגי פיקדונות

  ישנם מספר סוגים של מרבצי גז. הם מחולקים לסוגים הבאים:

  • גַז;
  • שמן.

  המאפיין המבחין שלהם הוא תכולת הפחמימנים שלהם. מרבצי גז מכילים כ-85-90% מהחומר הנוכחי, שדות נפט מכילים לא יותר מ-50%. את האחוזים הנותרים תופסים חומרים כמו בוטאן, פרופאן ושמן.

  חסרון עצום של הפקת שמן הוא השטיפה שלו מתוספים שונים. גופרית משמשת כטומאה במפעלים טכניים.

  צריכת גז טבעי

  בוטאן נצרך כדלק בתחנות דלק לרכב, וחומר אורגני בשם פרופאן משמש למילוי מציתים. אצטילן הוא חומר דליק ביותר ומשמש לריתוך וחיתוך מתכת.

  דלקים מאובנים משמשים בחיי היומיום:

  • עמודים;
  • תנור גז;

  סוג זה של דלק נחשב לזול והבלתי מזיק ביותר; החיסרון היחיד הוא שחרור פחמן דו חמצני לאטמוספירה בעת שריפה. מדענים בכל רחבי כדור הארץ מחפשים תחליף לאנרגיה תרמית.

  ערך קלורי

  הערך הקלורי של גז טבעי הוא כמות החום שנוצרת כאשר יחידת דלק נשרפת מספיק. כמות החום המשתחררת במהלך הבעירה מתייחסת למטר מעוקב אחד שנלקח בתנאים טבעיים.

  הקיבולת התרמית של גז טבעי נמדדת באינדיקטורים הבאים:

  • kcal/nm 3 ;
  • קק"ל/מ"ק.

  יש ערך קלורי גבוה ונמוך:

  1. גָבוֹהַ. מתייחס לחום של אדי מים הנוצרים במהלך שריפת הדלק.
  2. נָמוּך. זה לא לוקח בחשבון את החום הכלול אדי מים, שכן אדים כאלה לא ניתן לעבות, אבל לעזוב עם מוצרי בעירה. עקב הצטברות אדי מים, הוא יוצר כמות חום השווה ל-540 קק"ל/ק"ג. בנוסף, כאשר הקונדנסט מתקרר, יוצא חום מ-80 למאה קק"ל/ק"ג. באופן כללי, עקב הצטברות אדי מים, נוצרים יותר מ-600 קק"ל/ק"ג, זוהי תכונת ההבחנה בין תפוקת חום גבוהה לנמוכה.

  עבור הרוב המכריע של הגזים הנצרכים במערכת חלוקת הדלק העירונית, ההפרש שווה ערך ל-10%. על מנת לספק לערים גז, הערך הקלורי שלו חייב להיות יותר מ-3500 קק"ל/ננומטר 3 . זה מוסבר על ידי העובדה שהאספקה ​​מתבצעת דרך צינור למרחקים ארוכים. אם הערך הקלורי נמוך, אז ההיצע שלו גדל.

  אם הערך הקלורי של גז טבעי נמוך מ-3500 קק"ל/ננומטר 3, הוא משמש לעתים קרובות יותר בתעשייה. אין צורך לשנע אותו למרחקים ארוכים, והבעירה הופכת להרבה יותר קלה. שינויים רציניים בערך הקלורי של הגז דורשים התאמה תכופה ולעיתים החלפה של מספר רב של מבערים סטנדרטיים של חיישנים ביתיים, מה שמוביל לקשיים.

  מצב זה מוביל לעלייה בקטרים ​​של צינורות הגז, כמו גם עלויות מוגברות עבור מתכת, התקנת רשת ותפעול. החיסרון הגדול של דלקים מאובנים דלי קלוריות הוא התכולה העצומה של פחמן חד חמצני, אשר מגבירה את רמת האיום במהלך תפעול הדלק ותחזוקת הצינור, בתורו, כמו גם ציוד.

  החום המשתחרר במהלך הבעירה, שאינו עולה על 3500 קק"ל/ננומטר 3, משמש לרוב בייצור תעשייתי, שם אין צורך להעבירו למרחק רב וליצור בעירה בקלות.

  מה זה דלק?

  זהו מרכיב אחד או תערובת של חומרים המסוגלים לבצע טרנספורמציות כימיות הקשורות לשחרור חום. סוגים שונים של דלק שונים בתכולה 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.

  חומרים קשים טבעיים כוללים אבן, עצי הסקה ואנתרציט. 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 ופחמן חד חמצני, מימן גופרתי, חנקן, אדי מים וחמצן.

  

  מחווני דלק

  האינדיקטור העיקרי לבעירה. הנוסחה לקביעת הערך הקלורי נחשבת בתרמוכימיה. פולטים "דלק סטנדרטי", מה שמרמז על הערך הקלורי של 1 קילוגרם של אנתרציט.

  שמן הסקה ביתי מיועד לבעירה במכשירי חימום בעלי הספק נמוך, הממוקמים בחצרים למגורים, מחוללי חום המשמשים בחקלאות לייבוש 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, והיעילות נשארת 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

  הערכים הקלוריים הגבוהים והנמוכים יותר קשורים למצב הצבירה של המים 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, ישנן גרסאות שונות של דלקים מוצקים, הנבדלים בהרכב ובמאפיינים.

  היווצרותו מתרחשת במספר שלבים. ראשית, נוצר כבול, לאחר מכן מתקבלים 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.

  בלחץ ובטמפרטורה גבוהים, 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 יסוד כימי יוצר חום, ולכן הוא משפיע לרעה על ערך חום הבעירה שלו. הבעירה של חנקן, הכלול בצורה חופשית או קשורה במוצרי בעירה, נחשבת לזיהומים מזיקים, ולכן הכמות שלו מוגבלת בהחלט.

  גופרית נכללת בדלק בצורה של סולפטים, סולפידים וגם כגזי דו תחמוצת הגופרית. כאשר הם הידרדרים, תחמוצות גופרית יוצרות חומצה גופרתית, אשר הורסת את ציוד הדוד ומשפיעה 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

  המין הראשוני נוצר ממינרלים המצויים 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

  לחומרים נדיפים יש השפעה משמעותית על תהליך הבעירה של כל סוג של דלק. 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 הרכב הדלק הטבעי או הסינטטי, הערך הקלורי שלו, הוא דרך מצוינת לבצע חישובים תרמוכימיים.

  נכון לעכשיו, יש הזדמנות אמיתית לזהות את האפשרויות העיקריות עבור דלקים מוצקים, גזים, נוזליים שיהיו היעילים והזולים ביותר לשימוש במצב מסוים.