Atunci când o anumită cantitate de combustibil arde, se eliberează o cantitate măsurabilă de căldură. Conform Sistemului Internațional al Unităților, valoarea este exprimată în jouli pe kg sau m 3 . Dar parametrii pot fi calculați în kcal sau kW. Dacă valoarea este legată de unitatea de măsură a combustibilului, se numește specifică.
Ce afectează valoarea calorică a diferiților combustibili? Care este valoarea indicatorului pentru substanțele lichide, solide și gazoase? Răspunsurile la întrebările indicate sunt detaliate în articol. În plus, am pregătit un tabel care arată căldura specifică de ardere a materialelor - această informație va fi utilă atunci când alegeți un tip de combustibil de mare putere.
Informații generale privind valoarea de încălzire
Eliberarea energiei în timpul arderii ar trebui să se caracterizeze prin doi parametri: eficiență ridicată și absența producerii de substanțe nocive.
Combustibilul artificial este obținut în procesul de prelucrare a biocombustibililor naturali. Indiferent de starea de agregare, substanțele în compoziția lor chimică au o componentă combustibilă și necombustibilă. Primul este carbonul și hidrogenul. Al doilea constă din apă, săruri minerale, azot, oxigen, metale.
În funcție de starea de agregare, combustibilul este împărțit în lichid, solid și gaz. Fiecare grup se divide în plus într-un subgrup natural și artificial (+)
Când se arde 1 kg de astfel de "amestec", se eliberează o cantitate diferită de energie. Cât de mult din această energie este eliberată depinde de proporțiile acestor elemente - partea combustibilă, umiditatea, cenușa și alte componente.
Căldura de combustie a combustibilului (TST) este formată din două niveluri - mai mari și mai mici. Primul indicator este obținut datorită condensării apei, în al doilea acest factor nu este luat în considerare.
Cel mai mic TST este necesar pentru a calcula nevoia de combustibil și costul acestuia, cu ajutorul unor astfel de indicatori se calculează balanțele de căldură și se determină eficiența combustibililor.
Calculați TST poate fi analitic sau experimental. Dacă se cunoaște compoziția chimică a combustibilului, se folosește formula periodică. Tehnicile experimentale se bazează pe măsurarea reală a căldurii în timpul arderii combustibilului.
În aceste cazuri, se utilizează o bomba specială cu combustie - una calorimetrică, împreună cu un calorimetru și un termostat.
Caracteristicile calculelor sunt individuale pentru fiecare tip de combustibil. Exemplu: TST în motoarele cu combustie internă se calculează de la cea mai mică valoare, deoarece lichidul din cilindri nu este condensat.
TST se stabilește folosind o bomba calorimetrică. Oxigenul comprimat este saturat cu vapori de apă. O probă de combustibil este plasată într-un astfel de mediu și rezultatele sunt determinate
Fiecare tip de substanță are propriul TST datorită compoziției sale chimice. Valorile diferă semnificativ, intervalul de fluctuații este de 1.000-10.000 kcal / kg.
Comparând diferite tipuri de materiale, se utilizează conceptul de combustibil condiționat, caracterizat printr-un TST mai mic de 29 MJ / kg.
Valoarea calorică a materialelor solide
Această categorie cuprinde lemnul, turba, cocsul, șistul de petrol, bricheta și combustibilul pulverizat. Componenta principală a combustibililor solizi este carbonul.
Caracteristicile diferitelor specii de lemn
Eficiența maximă de utilizare a lemnului de foc este realizată în două condiții - lemn uscat și proces de ardere lentă.
Bucățile de lemn sunt tăiate sau tăiate în lungimi de până la 25-30 cm, astfel încât lemnul este încărcat convenabil în focar
Barele de stejar, mesteacan si frasin sunt considerate ideale pentru incalzirea cu soba in lemn. Performanța bună este caracterizată de păducel, căpșuni. Dar în conifere valoarea calorică este scăzută, dar rata de ardere este ridicată.
Cum arde diferite rase:
- Fag, mesteacăn, cenușă, căpșuni greu de topit, dar pot arde brute datorită conținutului scăzut de umiditate.
- Ardeanul cu aspen nu formează funingine și "poate" îl scoate din coș.
- Birch necesită o cantitate suficientă de aer în cuptor, în caz contrar se va fuma și gudronul pe pereții conductei.
- Pinul conține mai mult rășină decât molidul, așa că scânteie și arde mai fierbinte.
- O pere și un măr se descompun mai ușor decât altele și arde bine.
- Cedar se transformă treptat în cărbuni tufniți.
- Fumul de cireș și de brad, iar copacul este dificil de împărțit.
- Linden cu plop repede arde prin.
Indicatorii TST pentru diferite rase depind foarte mult de densitatea anumitor pietre. 1 metru cub de lemn este echivalent cu aproximativ 200 de litri de combustibil lichid și 200 m3 gaz natural. Lemnul și lemnul de foc intră în categoria de joasă eficiență energetică.
Efectul vârstei asupra proprietăților cărbunelui
Cărbunele este un material vegetal natural. Se extrage din rocile sedimentare. Acest combustibil conține carbon și alte elemente chimice.
Pe lângă tipul de material, vârsta materialului afectează și căldura de ardere a cărbunelui. În categoria cea mai tânără este maro, urmată de piatră, iar cea mai veche este considerată antracit.
Umiditatea este determinată de vârsta combustibilului: cu cât este mai cărbune, cu atât este mai mare conținutul de umiditate. Care afectează, de asemenea, proprietățile acestui tip de combustibil.
Procesul de ardere a cărbunelui este însoțit de eliberarea de substanțe care poluează mediul, în timp ce grătarul cazanului este acoperit cu zgură. Un alt factor advers pentru atmosferă este prezența sulfului în compoziția combustibilului. Acest element în contact cu aerul este transformat în acid sulfuric.
Producătorii reușesc să reducă la minimum conținutul de sulf din cărbune. Ca urmare, TST este diferit chiar și în cadrul aceleiași specii. Influencează indicatorii și geografia producției. Ca combustibil solid pot fi utilizate nu numai cărbune pur, ci și zgură brichetă.
Cea mai mare capacitate de combustibil este observată în cărbunele de cocsificare. Piatra, lignitul, lignitul, antracitul au caracteristici bune.
Caracteristicile peleților și brichetelor
Acest combustibil solid este fabricat industrial dintr-o varietate de resturi de lemn și de plante.
Aschii tocate, coaja, cartonul, paiele se usucă și se transformă în granule cu ajutorul unui echipament special. Pentru masa dobândită un anumit grad de vâscozitate, se adaugă un polimer - lignină.
Peletele au un cost acceptabil, care este influențat de cererea și caracteristicile ridicate ale procesului de fabricație. Acest material poate fi utilizat numai în cazanele proiectate pentru acest tip de combustibil.
Brichetele diferă doar în formă, ele pot fi încărcate în cuptoare, cazane. Ambele tipuri de combustibil sunt împărțite în tipuri de materii prime: din lemn rotund, turbă, floarea-soarelui, paie.
Peletele și brichetele au avantaje semnificative față de alte tipuri de combustibil:
- deplină protecție a mediului;
- posibilitate de depozitare în aproape orice condiții;
- rezistenta la stres mecanic si ciuperca;
- arderea uniformă și lungă;
- dimensiunea optimă a granulelor pentru încărcarea în dispozitivul de încălzire.
Combustibilul ecologic este o bună alternativă la sursele tradiționale de căldură care nu reînnoiesc și nu afectează în mod negativ mediul. Dar peletele și brichetele sunt caracterizate de un risc crescut de incendiu, care trebuie luat în considerare la organizarea locului de depozitare.
Dacă doriți, puteți aranja fabricarea de brichete de combustibil cu propriile mâini, în detaliu - în acest articol.
Parametrii substanțelor lichide
Materialele lichide, cum ar fi materialele solide, sunt descompuse în următoarele componente: carbon, hidrogen, sulf, oxigen și azot. Procentajul este exprimat în greutate.
Balastul organic intern de combustibil este format din oxigen și azot, aceste componente nu ard și sunt incluse în compoziție condiționat. Balastul exterior este format din umiditate și cenușă.
Cea mai mare căldură specifică de combustie este observată în benzină. În funcție de brand, este de 43-44 MJ.
Indicatorii similari ai căldurii specifice de ardere sunt determinați pentru kerosenul de aviație - 42, 9 MJ. Categoria liderilor în ceea ce privește valoarea calorică scade, iar motorina - 43, 4-43, 6 MJ.
Deoarece benzina are mai mult TST decât motorina, ar trebui să aibă un consum și o eficiență mai mari. Dar combustibilul diesel este mai economic decât benzina cu 30-40%
Valorile TST relativ scăzute sunt caracterizate de combustibil lichid de rachetă, etilen glicol. Căldura specifică minimă de combustie diferă între alcool și acetonă. Performanța lor este semnificativ mai scăzută decât cea a combustibilului tradițional de motor.
Proprietăți ale combustibilului gazos
Combustibilul gazos constă din monoxid de carbon, hidrogen, metan, etan, propan, butan, etilenă, benzen, hidrogen sulfurat și alte componente. Aceste cifre sunt exprimate ca procente de volum.
Hidrogenul are cea mai mare valoare calorifică. Arderea, un kilogram de substanță emană 119, 83 MJ de căldură. Dar are un grad ridicat de explozivitate.
Valorile calorifice ridicate sunt observate în gazele naturale.
Sunt egale cu 41-49 MJ pe kg. Dar, de exemplu, în metanul pur, căldura de ardere este mai mare - 50 MJ pe kg.
Tabel comparativ de indicatori
Tabelul prezintă valorile căldurii specifice de combustie a combustibililor lichizi, solizi și gazoși.
| Tipul combustibilului | U rev. | Căldură specifică de ardere | ||
| MJ | kW | kcal | ||
| Lemn de foc: stejar, mesteacan, frasin, fag, carpen | kg | 15 | 4.2 | 2500 |
| Lemn de foc: zada, pin, molid | kg | 15.5 | 4.3 | 2500 |
| Carbune maro | kg | 12, 98 | 3.6 | 3100 |
| cărbune | kg | 27, 00 | 7.5 | 6450 |
| cărbune | kg | 27.26 | 7.5 | 6510 |
| antracit | kg | 28, 05 | 7.8 | 6700 |
| Pelete din lemn | kg | 17.17 | 4.7 | 4110 |
| Pelete de paie | kg | 14, 51 | 4 | 3465 |
| Pelete din floarea-soarelui | kg | 18.09 | 5 | 4320 |
| rumeguș | kg | 8, 37 | 2.3 | 2000 |
| hârtie | kg | 16.62 | 4.6 | 3970 |
| butuc | kg | 14, 00 | 3.9 | 3345 |
| Gaz natural | m 3 | 33, 5 | 9.3 | 8000 |
| Gaz lichefiat | kg | 45, 20 | 12.5 | 10800 |
| benzină | kg | 44, 00 | 12.2 | 10500 |
| Diz. combustibil | kg | 43.12 | 11.9 | 10300 |
| metan | m 3 | 50.03 | 13.8 | 11950 |
| hidrogen | m 3 | 120 | 33.2 | 28700 |
| petrol lampant | kg | 43.50 | 12 | 10400 |
| păcură | kg | 40.61 | 11.2 | 9700 |
| Uleiul | kg | 44, 00 | 12.2 | 10500 |
| propan | m 3 | 45.57 | 12.6 | 10885 |
| etilenă | m 3 | 48.02 | 13.3 | 11470 |
Tabelul arată că cei mai înalți indicatori TST ai tuturor substanțelor, și nu numai al gazelor, au hidrogen. Acesta aparține combustibililor cu un consum ridicat de energie.
Produsul arderii de hidrogen este apa obișnuită. Procesul nu emit zgură de fum, cenușă, monoxid de carbon și dioxid de carbon, ceea ce face ca substanța să fie un combustibil ecologic. Dar este exploziv și are o densitate scăzută, astfel încât acest combustibil este greu de lichefiat și transportat.
Concluzii și video util pe această temă
Cu privire la valoarea de încălzire a diferitelor specii de lemn. Comparația indicatorilor pe m 3 și kg.
TST - cele mai importante caracteristici termice și operaționale ale combustibilului. Acest indicator este utilizat în diferite domenii ale activității umane: motoarele termice, centralele electrice, industria, încălzirea locuințelor și gătitul.
Valorile calorifice ajută la compararea diferitelor tipuri de combustibil în funcție de gradul de energie eliberat, pentru a calcula masa necesară a combustibilului, pentru a economisi costurile.
Aveți ceva de adăugat sau aveți întrebări cu privire la valoarea calorică a diferitelor tipuri de combustibil? Puteți lăsa comentarii cu privire la publicație și puteți participa la discuții - formularul de comunicare se află în blocul inferior.