kaasumaista polttoainetta. Kaasujen lämpöarvo

Polttoaineen yksikkömäärän täydellisen palamisen aikana vapautuvaa lämpöä kutsutaan lämpöarvoksi (Q) tai, kuten joskus kutsutaan, lämpöarvoksi tai lämpöarvoksi, joka on yksi polttoaineen pääominaisuuksista.

Kaasujen lämpöarvoa kutsutaan yleensä 1:ksi m 3, otettu klo normaaleissa olosuhteissa.

Teknisissä laskelmissa normaalioloilla tarkoitetaan kaasun tilaa 0 °C:n lämpötilassa ja 760 °C:n paineessa. mmHg Taide. Kaasun tilavuus näissä olosuhteissa on merkitty nm 3(normaali kuutiometri).

GOST 2923-45:n mukaisissa teollisuuskaasumittauksissa 20 °C:n lämpötila ja 760 °C:n paine ovat normaaleja olosuhteita. mmHg Taide. Kaasun tilavuus viittasi näihin olosuhteisiin, toisin kuin nm 3 soitamme m 3 (kuutiometri).

Kaasujen lämpöarvo (Q)) ilmaistuna kcal/nm e tai sisään kcal/m3.

Nesteytettyjen kaasujen lämpöarvo on 1 kg.

Lämpöarvo on korkeampi (Q in) ja pienempi (Q n). Bruttolämpöarvossa on huomioitu polttoaineen palamisen aikana muodostuvan vesihöyryn kondensaatiolämpö. Nettolämpöarvossa ei oteta huomioon palamistuotteiden vesihöyryn sisältämää lämpöä, koska vesihöyry ei tiivisty, vaan kulkeutuu pois palamistuotteiden mukana.

Q in ja Q n käsitteet koskevat vain niitä kaasuja, joiden palamisen aikana vapautuu vesihöyryä (nämä käsitteet eivät koske hiilimonoksidia, joka ei tuota vesihöyryä palaessaan).

Kun vesihöyry tiivistyy, vapautuu lämpöä 539 kcal/kg. Lisäksi kun kondensaatti jäähdytetään 0°C:een (tai 20°C:een), lämpöä vapautuu vastaavasti 100 tai 80 kcal/kg.

Yhteensä lämpöä vapautuu vesihöyryn tiivistymisen vuoksi yli 600 kcal/kg, joka on kaasun brutto- ja nettolämpöarvon erotus. Useimpien kaupunkien kaasuntoimituksissa käytettävien kaasujen kohdalla tämä ero on 8-10 %.

Joidenkin kaasujen lämpöarvon arvot on annettu taulukossa. 3.

Kaupunkikaasun toimittamiseen käytetään tällä hetkellä kaasuja, joiden lämpöarvo on yleensä vähintään 3500 kcal / nm 3. Tämä selittyy sillä, että kaupunkien olosuhteissa kaasua toimitetaan putkien kautta pitkiä matkoja. Alhaisella lämpöarvolla vaaditaan suuri määrä. Tämä johtaa väistämättä kaasuputkien halkaisijoiden kasvuun ja sen seurauksena metalliinvestointien ja kaasuverkkojen rakentamiseen tarkoitettujen varojen lisääntymiseen ja sitä kautta käyttökustannusten nousuun. Vähäkaloristen kaasujen merkittävä haitta on, että useimmissa tapauksissa ne sisältävät huomattavan määrän hiilimonoksidia, mikä lisää vaaraa kaasua käytettäessä sekä verkkoja ja laitteistoja huollettaessa.

Kaasu, jonka lämpöarvo on alle 3500 kcal/nm 3 käytetään useimmiten teollisuudessa, jossa sitä ei tarvitse kuljettaa pitkiä matkoja ja poltto on helpompi järjestää. Kaupunkikaasun syöttöä varten on toivottavaa, että kaasun lämpöarvo on vakio. Vaihtelut, kuten olemme jo todenneet, ovat sallittuja enintään 10%. Kaasun lämpöarvon suurempi muutos vaatii uuden säädön ja joskus muutoksen suuri numero standardoidut kodinkoneiden polttimet, mikä liittyy merkittäviin vaikeuksiin.

Joka päivä, kun käännetään poltin päälle liedellä, harvat ajattelevat kuinka kauan sitten he alkoivat tuottaa kaasua. Maassamme sen kehitys aloitettiin 1900-luvulla. Ennen sitä se vain löydettiin öljytuotteita louhittaessa. Maakaasun lämpöarvo on niin korkea, että tämä raaka-aine on nykyään yksinkertaisesti korvaamaton, eikä sen korkealaatuisia analogeja ole vielä kehitetty.

Lämpöarvotaulukko auttaa sinua valitsemaan polttoaineen kotisi lämmitykseen

Fossiilisten polttoaineiden ominaisuus

Maakaasu on tärkeä fossiilinen polttoaine, jolla on johtava asema monien valtioiden polttoaine- ja energiataseessa. Polttoaineen toimittamiseen kaupungit ja kaikenlaiset tekniset yritykset kuluttavat erilaisia ​​palavia kaasuja, koska maakaasua pidetään vaarallisena.

Ekologit uskovat, että kaasu on puhtain polttoaine; poltettaessa sitä vapautuu paljon vähemmän myrkylliset aineet kuin polttopuuta, hiiltä, ​​öljyä. Tätä polttoainetta käytetään päivittäin, ja se sisältää lisäainetta, kuten hajustetta, jota lisätään varustetuissa asennuksissa suhteessa 16 milligrammaa 1 000 kuutiometriä kaasua kohti.

Aineen tärkeä komponentti on metaani (noin 88-96 %), loput ovat muita kemikaaleja:

• butaani;
• rikkivety;
• propaani;
• typpi;
• happi.

Tässä videossa tarkastelemme hiilen roolia:

Luonnonpolttoaineen metaanin määrä riippuu suoraan sen kentästä.

Kuvattu polttoainetyyppi koostuu hiilivety- ja ei-hiilivetykomponenteista. Luonnon fossiilinen polttoaine on pääasiassa metaania, joka sisältää butaania ja propaania. Kuvatussa fossiilisessa polttoaineessa on hiilivetykomponenttien lisäksi typpeä, rikkiä, heliumia ja argonia. Nestehöyryjä löytyy myös, mutta vain kaasu- ja öljykentillä.

Talletustyypit

Useita kaasuesiintymiä on havaittu. Ne on jaettu seuraaviin tyyppeihin:

• kaasu;
• öljy.

Heidän tunnusmerkki on hiilivetypitoisuus. Kaasuseiintymät sisältävät noin 85-90% esitetystä aineesta, öljykentät sisältävät enintään 50%. Loput prosenttiosuudet valtaavat aineet, kuten butaani, propaani ja öljy.

Öljyntuotannon valtava haittapuoli on sen huuhtelu erilaisista lisäaineista. Rikkiä epäpuhtautena hyödynnetään teknisissä yrityksissä.

Maakaasun kulutus

Butaania kulutetaan polttoaineena autojen huoltoasemilla ja eloperäinen aine, jota kutsutaan "propaaniksi", käytetään sytyttimien tankkaamiseen. Asetyleeni on erittäin syttyvää ja sitä käytetään metallin hitsaukseen ja leikkaamiseen.

Fossiilisia polttoaineita käytetään jokapäiväisessä elämässä:

• sarakkeet;
• kaasuliesi;

Tällaista polttoainetta pidetään edullisimpana ja vaarattomimpana, ainoa haittapuoli on hiilidioksidipäästöt palamisen aikana ilmakehään. Tutkijat kaikkialla planeetalla etsivät korvaavaa lämpöenergiaa.

Lämpöarvo

Maakaasun lämpöarvo on se lämmön määrä, joka syntyy riittävällä polttoaineyksikön palamisella. Palamisen aikana vapautuva lämmön määrä on yksi kuutiometri otettu luonnollisissa olosuhteissa.

Maakaasun lämpökapasiteettia mitataan seuraavilla termeillä:

• kcal/nm3;
• kcal/m3.

On korkea ja matala lämpöarvo:

1. Korkea. Ottaa huomioon vesihöyryn lämmön, joka syntyy polttoaineen palamisen aikana.
2. Matala. Se ei ota huomioon vesihöyryn sisältämää lämpöä, koska tällaiset höyryt eivät tiivisty, vaan poistuvat palamistuotteiden mukana. Vesihöyryn kertymisen vuoksi se muodostaa lämpöä, joka on 540 kcal / kg. Lisäksi, kun kondensaatti jäähtyy, lämpöä vapautuu 80 - 100 kcal / kg. Yleensä vesihöyryn kertymisen vuoksi muodostuu yli 600 kcal / kg, mikä on erottava piirre korkean ja alhaisen lämpötehon välillä.

Suurimmalle osalle kaupunkien polttoaineen jakelujärjestelmässä kulutetuista kaasuista ero on 10 %. Kaupunkien kaasua varten sen lämpöarvon on oltava yli 3500 kcal/Nm 3 . Tämä selittyy sillä, että syöttö tapahtuu putkilinjan kautta pitkiä matkoja. Jos lämpöarvo on alhainen, sen tarjonta kasvaa.

Jos maakaasun lämpöarvo on alle 3500 kcal / Nm 3, sitä käytetään useammin teollisuudessa. Sitä ei tarvitse kuljettaa pitkiä matkoja, ja palaminen on paljon helpompaa. Isoja muutoksia Kaasun lämpöarvo vaatii usein säätämistä ja joskus useiden kotitalousanturien standardoitujen polttimien vaihtamista, mikä johtaa vaikeuksiin.

Tämä tilanne johtaa kaasuputken halkaisijan kasvuun sekä metallin, asennusverkkojen ja toiminnan kustannusten nousuun. Vähäkaloristen fossiilisten polttoaineiden suuri haittapuoli on valtava hiilimonoksidipitoisuus, jonka yhteydessä vaarataso kasvaa polttoaineen käytön ja putkilinjan sekä laitteiden huollon aikana.

Palamisen aikana vapautuvaa lämpöä, joka ei ylitä 3500 kcal/nm 3 , käytetään useimmiten teollisessa tuotannossa, jossa sitä ei tarvitse siirtää pitkälle ja muodostaa helposti palamista.

MAAKAASUN FYSIKAALISET JA KEMIALLISET OMINAISUUDET

Maakaasuilla ei ole väriä, hajua tai makua.

Maakaasujen pääindikaattoreita ovat: koostumus, palamislämpö, ​​tiheys, palamis- ja syttymislämpötila, räjähdysrajat ja räjähdyspaine.

Puhtaista kaasukentistä peräisin olevat maakaasut koostuvat pääasiassa metaanista (82-98 %) ja muista hiilivedyistä.

Palava kaasu sisältää palavia ja palamattomia aineita. Palavia kaasuja ovat: hiilivedyt, vety, rikkivety. Palamattomia aineita ovat: hiilidioksidi, happi, typpi ja vesihöyry. Niiden koostumus on alhainen ja se on 0,1-0,3 % C02:ta ja 1-14 % N2:ta. Uuton jälkeen kaasusta uutetaan myrkyllistä rikkivetyä, jonka pitoisuus ei saa ylittää 0,02 g/m3.

Lämpöarvo on lämpömäärä, joka vapautuu 1 m3 kaasun täydellisen palamisen aikana. Palamislämpö mitataan kcal/m3, kJ/m3 kaasua. Kuivan maakaasun lämpöarvo on 8000-8500 kcal/m 3 .

Arvoa, joka lasketaan aineen massan suhteella sen tilavuuteen, kutsutaan aineen tiheydeksi. Tiheys mitataan kg/m3. Maakaasun tiheys riippuu täysin sen koostumuksesta ja on välillä c = 0,73-0,85 kg/m3.

Tärkein ominaisuus minkä tahansa palavan kaasun lämpöteho, eli maksimilämpötila, joka saavutetaan kaasun täydellisessä palamisessa, jos vaadittava määrä palamisilma vastaa täsmälleen kemiallisia palamiskaavoja, ja kaasun ja ilman alkulämpötila on nolla.

Maakaasujen lämpökapasiteetti on noin 2000 -2100 °C, metaanin -2043 °C. Todellinen palamislämpötila uuneissa on paljon alhaisempi kuin lämmöntuotto ja riippuu palamisolosuhteista.

Syttymislämpötila on ilma-polttoaineseoksen lämpötila, jossa seos syttyy ilman sytytyslähdettä. Maakaasulla se on välillä 645-700 °C.

Kaikki palavat kaasut ovat räjähdysherkkiä ja ne voivat syttyä avotulella tai kipinällä. Erottaa liekin etenemisen ala- ja yläraja , eli alempi ja ylempi pitoisuus, jossa seoksen räjähdys on mahdollista. Kaasujen alempi räjähdysraja on 3÷6%, yläraja 12÷16%.

Räjähdysrajat.

Kaasu-ilmaseos, joka sisältää kaasumäärän:

jopa 5% - ei pala;

5 - 15% - räjähtää;

yli 15% - palaa, kun ilmaa syötetään.

Paine maakaasun räjähdyksen aikana on 0,8-1,0 MPa.

Kaikki palavat kaasut voivat aiheuttaa ihmiskehon myrkytyksen. Tärkeimmät myrkylliset aineet ovat: hiilimonoksidi (CO), rikkivety (H 2 S), ammoniakki (NH 3).

Maakaasulla ei ole hajua. Vuodon määrittämiseksi kaasu hajutetaan (eli ne antavat sille tietyn hajun). Hajustaminen suoritetaan käyttämällä etyylimerkaptaania. Suorita haju kaasunjakeluasemilla (GDS). Kun 1 % maakaasusta pääsee ilmaan, sen haju alkaa tuntua. Käytäntö osoittaa, että etyylimerkaptaanin keskimääräinen määrä kaupungin verkkoihin toimitettavan maakaasun hajutukseen tulisi olla 16 g 1 000 m3 kaasua kohti.

Kiinteisiin ja nestemäisiin polttoaineisiin verrattuna maakaasu voittaa monin tavoin:

Suhteellinen halpa, mikä selittyy enemmän helppo tapa kaivostoiminta ja kuljetus;

Ei tuhkaa ja kiinteiden hiukkasten poistamista ilmakehään;

korkea palamislämpö;

Polttoaineen valmistelua polttoa varten ei vaadita;

Palvelutyöntekijöiden työtä helpotetaan ja heidän työnsä saniteetti- ja hygieniaoloja parannetaan;

Helpottaa työprosessien automatisointia.

Maakaasun käyttö vaatii erityistä huolellisuutta ja varovaisuutta mahdollisten vuotojen vuoksi kaasuputkien liitäntöjen ja liitosten vuotojen kautta. Yli 20 %:n kaasun tunkeutuminen huoneeseen voi johtaa tukehtumiseen, ja jos kaasua on suljetussa tilavuudessa 5-15 %, se voi aiheuttaa kaasu-ilmaseoksen räjähdyksen. Epätäydellinen palaminen tuottaa myrkyllistä hiilimonoksidi CO, joka jo pieninä pitoisuuksina johtaa huoltohenkilöstön myrkytykseen.

Alkuperänsä mukaan maakaasut jaetaan kahteen ryhmään: kuivat ja rasvaiset.

Kuiva kaasut ovat mineraaliperäisiä kaasuja, ja niitä löytyy alueilla, jotka liittyvät nykyiseen tai menneeseen vulkaaniseen toimintaan. Kuivat kaasut koostuvat lähes yksinomaan metaanista ja painolastikomponenttien (typpi, hiilidioksidi) määrä on mitätön ja niiden lämpöarvo Qн=7000÷9000 kcal/nm3.

rasvainen kaasut kulkevat öljykenttien mukana ja kerääntyvät yleensä ylempiin kerroksiin. Rasvakaasut ovat alkuperältään lähellä öljyä ja sisältävät monia helposti tiivistyviä hiilivetyjä. Nestekaasujen lämpöarvo Qн=8000-15000 kcal/nm3

Hyötyihin kaasumaista polttoainetta tulisi sisältää kuljetuksen ja palamisen helppous, tuhkan kosteuden puuttuminen, kattilalaitteiden merkittävä yksinkertaisuus.

Maakaasujen ohella käytetään myös keinotekoisia palavia kaasuja, joita saadaan kiinteiden polttoaineiden käsittelyn aikana tai teollisuuslaitosten toiminnan seurauksena jätekaasuina. Keinotekoiset kaasut koostuvat polttoaineen epätäydellisestä palamisesta palavista kaasuista, painolastikaasuista ja vesihöyrystä, ja ne jaetaan rikkaisiin ja köyhiin, joiden keskimääräinen lämpöarvo on 4500 kcal/m3 ja 1300 kkam3. Kaasujen koostumus: vety, metaani, muut hiilivetyyhdisteet CmHn, rikkivety H 2 S, palamattomat kaasut, hiilidioksidi, happi, typpi ja pieni määrä vesihöyryä. Painolasti - typpi ja hiilidioksidi.

Siten kuivan kaasumaisen polttoaineen koostumus voidaan esittää seuraavana elementtiseoksena:

CO + H2 + ∑CmHn + H 2S + CO 2 + O 2 + N 2 \u003d 100 %.

Märän kaasumaisen polttoaineen koostumus ilmaistaan ​​seuraavasti:

CO + H2 + ∑CmHn + H 2S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O \u003d 100 %.

Palamislämpö kuiva kaasumainen polttoaine kJ / m3 (kcal / m3) 1 m3 kaasua kohti normaaleissa olosuhteissa määritetään seuraavasti:

Qn \u003d 0,01,

Missä Qi on vastaavan kaasun lämpöarvo.

Kaasumaisen polttoaineen palamislämpö on esitetty taulukossa 3.

Masuunikaasu muodostuu raudan sulatuksen aikana masuuneissa. Sen saanto ja kemiallinen koostumus riippuvat panoksen ja polttoaineen ominaisuuksista, uunin toimintatavasta, prosessin tehostamismenetelmistä ja muista tekijöistä. Kaasutuotanto vaihtelee välillä 1500-2500 m 3 harkkorautatonnia kohden. Palamattomien komponenttien (N 2 ja CO 2) osuus masuunikaasussa on noin 70 %, mikä aiheuttaa sen alhaisen lämpöteknisen suorituskyvyn (kaasun alin lämpöarvo on 3-5 MJ/m 3 ).

Masuunikaasua poltettaessa palamistuotteiden maksimilämpötila (ilman lämpöhäviöitä ja lämmönkulutusta CO 2:n ja H 2 O:n dissosioitumiseen) on 400-1500 0 C. Jos kaasu ja ilma kuumennetaan ennen polttoa, palamistuotteiden lämpötilaa voidaan nostaa merkittävästi.

ferroseoskaasu muodostuu ferroseosten sulatuksen aikana malmin pelkistysuuneissa. Suljettujen uunien pakokaasuja voidaan käyttää polttoaineena SER (sekundaarinen energialähde). Avoimissa uuneissa kaasu palaa yläosassa ilman vapaan pääsyn vuoksi. Ferroseoskaasun saanto ja koostumus riippuvat sulatetun tuotteen laadusta

seos, panoksen koostumus, uunin toimintatapa, sen teho jne. Kaasun koostumus: 50-90 % CO, 2-8 % H2, 0,3-1 % CH4, O 2<1%, 2-5% CO 2 , остальное N 2 . Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 ^0 C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м^3 .

muunnin kaasu muodostuu teräksen sulatuksen aikana happikonverttereissa. Kaasu koostuu pääasiassa hiilimonoksidista, jonka saanto ja koostumus muuttuvat sulamisen aikana merkittävästi. Puhdistuksen jälkeen kaasun koostumus on suunnilleen seuraava: 70-80 % CO; 15-20 % C02; 0,5-0,8 % 02:ta; 3-12 % N 2. Kaasun palamislämpö on 8,4-9,2 MJ/m 3 . Maksimi palamislämpötila saavuttaa 2000 0 C.

koksiuuni kaasu muodostuu kivihiilen koksauksen aikana. Rautametallurgiassa sitä käytetään kemiallisten tuotteiden louhinnan jälkeen. Koksauskaasun koostumus riippuu hiilipanoksen ominaisuuksista ja koksausolosuhteista. Kaasun komponenttien tilavuusosuudet ovat seuraavissa rajoissa, %: 52-62H 2 ; 0,3-0,6 02; 23,5-26,5 CH4; 5,5-7,7 CO; 1,8-2,6 C02. Palamislämpö on 17-17,6 MJ / m ^ 3, palamistuotteiden maksimilämpötila on 2070 0 С.

Palamislämpö määräytyy palavan aineen kemiallisen koostumuksen mukaan. Palavan aineen sisältämät kemialliset alkuaineet on merkitty hyväksytyillä symboleilla KANSSA , H , NOIN , N , S, ja tuhka ja vesi ovat symboleja A Ja W vastaavasti.

Tietosanakirja YouTube

• 1 / 5

  Palamislämpöä voidaan verrata palavan aineen käyttömassaan Q P (\displaystyle Q^(P)), eli palavaan aineeseen siinä muodossa, jossa se joutuu kuluttajalle; kuiva-aineelle Q C (\displaystyle Q^(C)); palavaan ainemassaan Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma )), eli palavaksi aineeksi, joka ei sisällä kosteutta ja tuhkaa.

  Erotu korkeammalle ( Q B (\displaystyle Q_(B))) ja alempi ( Q H (\displaystyle Q_(H))) palamislämpö.

  Alla korkeampi lämpöarvo ymmärtää lämpömäärä, joka vapautuu aineen täydellisessä palamisessa, mukaan lukien vesihöyryn kondensaatiolämpö palamistuotteiden jäähtyessä.

  Nettolämpöarvo vastaa täydellisen palamisen aikana vapautuvaa lämpöä ottamatta huomioon vesihöyryn kondensaatiolämpöä. Vesihöyryn kondensaatiolämpöä kutsutaan myös piilevä höyrystymislämpö (kondensaatio).

  Alempi ja korkeampi lämpöarvo liittyvät suhteeseen: Q B = Q H + k (L + 9 K) (\näyttötyyli Q_(B) = Q_(K)+k(L+9K)),

  jossa k on kerroin, joka on 25 kJ/kg (6 kcal/kg); W - veden määrä palavassa aineessa, % (painosta); H on vedyn määrä palavassa aineessa, % (massasta).

  Palamislämmön laskeminen

  Näin ollen korkeampi lämpöarvo on se lämmön määrä, joka vapautuu palavan aineen massan tai tilavuuden (kaasun osalta) täydellisessä palamisessa ja palamistuotteiden jäähdyttämisessä kastepistelämpötilaan. Lämpötekniikan laskelmissa bruttolämpöarvoksi otetaan 100 %. Kaasun piilevä palamislämpö on lämpöä, joka vapautuu palamistuotteiden sisältämän vesihöyryn tiivistyessä. Teoriassa se voi nousta 11 prosenttiin.

  Käytännössä palamistuotteita ei ole mahdollista jäähdyttää täydelliseen tiivistymiseen, ja siksi otetaan käyttöön nettolämpöarvon (QHp) käsite, joka saadaan vähentämällä korkeammasta lämpöarvosta molempien sisältämien vesihöyryn höyrystymislämpö. aineen ja muodostuu sen palamisen aikana. 1 kg vesihöyryn höyrystämiseen kuluu 2514 kJ/kg (600 kcal/kg). Nettolämpöarvo määritetään kaavoilla (kJ / kg tai kcal / kg):

  Q H P = Q B P − 2514 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\näyttötyyli Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-2514\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(kiinteille)

  Q H P = Q B P − 600 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\ näyttötyyli Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-600\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(nestemäiselle aineelle), jossa:

  2514 - höyrystymislämpö 0 °C:ssa ja ilmanpaineessa, kJ/kg;

  H P (\displaystyle H^(P)) Ja W P (\displaystyle W^(P))- käyttöpolttoaineen vedyn ja vesihöyryn pitoisuus, %;

  9 on kerroin, joka osoittaa, että kun 1 kg vetyä poltetaan yhdessä hapen kanssa, muodostuu 9 kg vettä.

  Lämpöarvo on polttoaineen tärkein ominaisuus, sillä se määrittää lämmön määrän, joka saadaan polttamalla 1 kg kiinteää tai nestemäistä polttoainetta tai 1 m³ kaasumaista polttoainetta kJ/kg (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 tai 4,19 kJ.

  Nettolämpöarvo määritetään kokeellisesti kullekin aineelle ja se on viitearvo. Se voidaan määrittää myös kiinteille ja nestemäisille materiaaleille, joiden alkuainekoostumus tunnetaan, laskemalla D. I. Mendelejevin kaavan mukaan, kJ / kg tai kcal / kg:

  Q H P = 339 ⋅ C P + 1256 ⋅ H P − 109 ⋅ (O P − S L P) − 25,14 ⋅ (9 ⋅ H P + W P) (\näyttötyyli 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)), Missä:

  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))- hiilen, vedyn, hapen, haihtuvan rikin ja kosteuden pitoisuus polttoaineen käyttömassassa % (massasta).

  Vertailevissa laskelmissa käytetään ns. perinteistä polttoainetta, jonka ominaispalolämpö on 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg).

  Venäjällä lämpölaskelmat (esimerkiksi lämpökuorman laskeminen räjähdys- ja palovaaran luokan määrittämiseksi) tehdään yleensä alimman lämpöarvon mukaan, Yhdysvalloissa, Isossa-Britanniassa, Ranskassa - korkeimman lämpöarvon mukaan. . Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Yhdysvalloissa ennen metrijärjestelmän käyttöönottoa lämpöarvo mitattiin brittiläisinä lämpöyksiköinä (BTU) paunaa kohti (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

  Aineet ja materiaalit	Nettolämpöarvo Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg
  Bensiini	41,87
  Kerosiini	43,54
  Paperi: kirjat, aikakauslehdet	13,4
  Puu (tangot W = 14 %)	13,8
  Luonnonkumi	44,73
  Polyvinyylikloridi linoleumi	14,31
  Kumi	33,52
  Katkokuitu	13,8
  Polyeteeni	47,14
  Styroksi	41,6
  Puuvillaa irrotettu	15,7
  Muovi	41,87

  Mikä on polttoaine?

  Tämä on yksi komponentti tai seos aineista, jotka kykenevät lämmön vapautumiseen liittyviin kemiallisiin muutoksiin. Eri polttoainetyypit eroavat niissä olevan hapettimen kvantitatiivisesta pitoisuudesta, jota käytetään lämpöenergian vapauttamiseen.

  Laajassa mielessä polttoaine on energian kantaja, toisin sanoen potentiaalinen energiatyyppi.

  Luokittelu

  Tällä hetkellä polttoaineet jaetaan aggregaatiotilan mukaan nestemäisiin, kiinteisiin ja kaasumaisiin.

  Kiveä ja polttopuuta, antrasiittia pidetään kiinteänä luonnonlajina. Briketit, koksi, termoantrasiitti ovat keinotekoisen kiinteän polttoaineen lajikkeita.

  Nesteitä ovat aineet, jotka sisältävät orgaanista alkuperää olevia aineita. Niiden pääkomponentit ovat: happi, hiili, typpi, vety, rikki. Keinotekoinen nestemäinen polttoaine on erilaisia ​​​​hartseja, polttoöljyä.

  Se on sekoitus erilaisia ​​kaasuja: eteeni, metaani, propaani, butaani. Niiden lisäksi kaasumaisessa polttoaineessa on hiilidioksidia ja hiilimonoksidia, rikkivetyä, typpeä, vesihöyryä ja happea.

  

  Polttoaineilmaisimet

  Palamisen tärkein indikaattori. Lämpöarvon määrityskaavaa tarkastellaan lämpökemiassa. päästää "vertailupolttoainetta", mikä tarkoittaa 1 kilogramman antrasiittia lämpöarvoa.

  Kotitalouksien lämmitysöljy on tarkoitettu poltettavaksi pienitehoisissa lämmityslaitteissa, jotka sijaitsevat asuintiloissa, maataloudessa rehun kuivaukseen käytetyissä lämmönkehittimissä, purkituksessa.

  Polttoaineen ominaispalolämpö on sellainen, että se osoittaa lämpömäärän, joka muodostuu polttoaineen täydellisessä palamisessa, jonka tilavuus on 1 m 3 tai massa yksi kilogramma.

  Tämän arvon mittaamiseen käytetään J / kg, J / m 3, kalori / m 3. Määritä palamislämpö kalorimetrialla.

  Polttoaineen ominaispalolämmön kasvaessa polttoaineen ominaiskulutus pienenee ja hyötysuhde pysyy ennallaan.

  Aineiden palamislämpö on kiinteän, nestemäisen, kaasumaisen aineen hapettumisen aikana vapautuva energiamäärä.

  Sen määrää kemiallinen koostumus sekä palavan aineen aggregaatiotila.

  

  Palamistuotteiden ominaisuudet

  Korkeampi ja pienempi lämpöarvo liittyy veden aggregoitumistilaan polttoaineen palamisen jälkeen saaduissa aineissa.

  Bruttolämpöarvo on lämmön määrä, joka vapautuu aineen täydellisen palamisen aikana. Tämä arvo sisältää vesihöyryn kondensaatiolämmön.

  Alempi käyttölämpöarvo on arvo, joka vastaa lämmön vapautumista palamisen aikana ottamatta huomioon vesihöyryn kondensaatiolämpöä.

  Latentti kondensaatiolämpö on vesihöyryn kondensaatioenergian arvo.

  

  Matemaattinen suhde

  Korkeampi ja pienempi lämpöarvo liittyvät toisiinsa seuraavalla suhteella:

  Q B = Q H + k (L + 9 H)

  jossa W on palavassa aineessa olevan veden määrä painoprosentteina;

  H on vedyn määrä (massa-%) palavassa aineessa;

  k - kerroin 6 kcal/kg

  

  Laskentamenetelmät

  Korkeampi ja pienempi lämpöarvo määritetään kahdella päämenetelmällä: laskennalla ja kokeellisella.

  Kalorimetrejä käytetään kokeellisissa laskelmissa. Ensin siihen poltetaan näyte polttoainetta. Tässä tapauksessa vapautuva lämpö imeytyy kokonaan veteen. Kun on käsitys veden massasta, on mahdollista määrittää sen palamislämmön arvo muuttamalla sen lämpötilaa.

  Tätä tekniikkaa pidetään yksinkertaisena ja tehokkaana, se edellyttää vain teknisten analyysitietojen tuntemista.

  Laskentamenetelmässä suurin ja pienin lämpöarvo lasketaan Mendeleevin kaavan mukaan.

  Q p H \u003d 339 C p + 1 030 H p -109 (O p - S p) - 25 W p (kJ / kg)

  Se ottaa huomioon hiilen, hapen, vedyn, vesihöyryn, rikin pitoisuuden työkoostumuksessa (prosentteina). Lämmön määrä palamisen aikana määritetään ottaen huomioon vertailupolttoaine.

  Kaasun palamislämpö antaa sinun tehdä alustavia laskelmia tietyn tyyppisen polttoaineen käytön tehokkuuden tunnistamiseksi.

  

  Alkuperän ominaisuudet

  Ymmärtääkseen kuinka paljon lämpöä vapautuu tietyn polttoaineen palamisen aikana, on oltava käsitys sen alkuperästä.

  Luonnossa on erilaisia ​​kiinteitä polttoaineita, jotka eroavat koostumukseltaan ja ominaisuuksiltaan.

  Sen muodostus tapahtuu useissa vaiheissa. Ensin muodostuu turvetta, sitten saadaan ruskeaa ja kivihiiltä, ​​sitten muodostuu antrasiittia. Tärkeimmät kiinteän polttoaineen muodostumisen lähteet ovat lehdet, puu ja neulat. Kun kasvien osat kuolevat, ne tuhoutuvat ilmalle altistuessaan sienten toimesta muodostaen turvetta. Sen kerääntyminen muuttuu ruskeaksi massaksi, jolloin saadaan ruskeaa kaasua.

  Korkeassa paineessa ja lämpötilassa ruskea kaasu muuttuu kivihiileksi, jonka jälkeen polttoaine kerääntyy antrasiitin muodossa.

  Polttoaineessa on orgaanisen aineksen lisäksi lisäpainolastia. Orgaanisena pidetään sitä osaa, joka muodostui orgaanisista aineista: vedystä, hiilestä, typestä, hapesta. Näiden kemiallisten alkuaineiden lisäksi se sisältää painolastia: kosteutta, tuhkaa.

  Uunin tekniikkaan kuuluu poltetun polttoaineen toimivan, kuivan ja palavan massan jakaminen. Käyttömassaa kutsutaan polttoaineeksi sen alkuperäisessä muodossa, joka toimitetaan kuluttajalle. Kuivapaino on koostumus, jossa ei ole vettä.

  

  Yhdiste

  Arvokkaimmat komponentit ovat hiili ja vety.

  Näitä elementtejä löytyy mistä tahansa polttoaineesta. Turpeessa ja puussa hiilen osuus on 58 prosenttia, mustassa ja ruskohiilessä - 80 prosenttia ja antrasiitissa se on 95 painoprosenttia. Tästä indikaattorista riippuen polttoaineen palamisen aikana vapautuvan lämmön määrä muuttuu. Vety on minkä tahansa polttoaineen toiseksi tärkein elementti. Kosketus hapen kanssa muodostaa kosteutta, mikä vähentää merkittävästi minkä tahansa polttoaineen lämpöarvoa.

  Sen prosenttiosuus vaihtelee öljyliuskeen 3,8:sta polttoöljyn 11:een. Happi, joka on osa polttoainetta, toimii painolastina.

  Se ei ole lämpöä tuottava kemiallinen alkuaine, joten se vaikuttaa negatiivisesti sen palamislämmön arvoon. Palamistuotteiden vapaassa tai sitoutuneessa muodossa olevan typen palaminen katsotaan haitallisiksi epäpuhtauksiksi, joten sen määrää on selvästi rajoitettu.

  Rikki sisältyy polttoaineen koostumukseen sulfaattien, sulfidien muodossa ja myös rikkidioksidikaasuina. Hydratoituessaan rikkioksidit muodostavat rikkihappoa, joka tuhoaa kattilan laitteita ja vaikuttaa haitallisesti kasvillisuuteen ja eläviin organismeihin.

  Siksi rikki on kemiallinen alkuaine, jonka esiintyminen luonnonpolttoaineessa on erittäin epätoivottavaa. Työhuoneeseen joutuessaan rikkiyhdisteet aiheuttavat merkittävän käyttöhenkilöstön myrkytyksen.

  Tuhkaa on kolmea tyyppiä sen alkuperän mukaan:

  • ensisijainen;
  • toissijainen;
  • tertiäärinen.

  Ensisijainen muoto muodostuu kasvien sisältämistä mineraaliaineista. Toissijaista tuhkaa muodostuu hiekan ja maan kasvien jäämien nielemisen seurauksena muodostumisen aikana.

  Tertiäärinen tuhka osoittautuu osaksi polttoainetta louhinnan, varastoinnin ja myös kuljetuksen aikana. Merkittävällä tuhkan kerrostumalla kattilayksikön lämmityspinnalla lämmönsiirto vähenee, mikä vähentää lämmönsiirtoa veteen kaasuista. Valtava määrä tuhkaa vaikuttaa negatiivisesti kattilan toimintaan.

  Lopulta

  Haihtuvilla aineilla on merkittävä vaikutus minkä tahansa polttoaineen palamisprosessiin. Mitä suurempi niiden teho on, sitä suurempi on liekin etuosan tilavuus. Esimerkiksi hiili, turve syttyvät helposti tuleen, prosessiin liittyy merkityksettömiä lämpöhäviöitä. Haihtuvien epäpuhtauksien poistamisen jälkeen jäljelle jäävä koksi sisältää vain mineraali- ja hiiliyhdisteitä. Polttoaineen ominaisuuksista riippuen lämmön määrä vaihtelee merkittävästi.

  Kemiallisesta koostumuksesta riippuen erotetaan kolme kiinteiden polttoaineiden muodostumisvaihetta: turve, ruskohiili, kivihiili.

  Luonnonpuuta käytetään pienissä kattilalaitoksissa. Enimmäkseen käytetään haketta, sahanpurua, laattoja, kuorta, itse polttopuuta käytetään pieniä määriä. Puulajista riippuen vapautuvan lämmön määrä vaihtelee merkittävästi.

  Lämpöarvon pienentyessä polttopuulla on tiettyjä etuja: nopea syttyvyys, vähäinen tuhkapitoisuus ja rikkijäämien puuttuminen.

  Luotettava tieto luonnollisten tai synteettisten polttoaineiden koostumuksesta, niiden lämpöarvosta on erinomainen tapa suorittaa lämpökemiallisia laskelmia.

  Tällä hetkellä on olemassa todellinen mahdollisuus tunnistaa ne kiinteiden, kaasumaisten ja nestemäisten polttoaineiden päävaihtoehdot, jotka ovat tehokkain ja edullisin käyttää tietyssä tilanteessa.