Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов

4.2.1 Вычисление молярной теплоты сгорания

Высшая теплота сгорания (superior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором происходит реакция, остается постоянным, а все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии, за исключением воды, которая конденсируется в жидкость при t1.

Низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.

Значение молярной теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений молярной доли компонентов смеси известного состава, при температуре t1 вычисляют по формуле (5):

,

(5)

где – значение идеальной теплоты сгорания смеси (высшей или низшей);

 –молярная доля j-го компонента;

 –значение идеальной теплоты сгорания j-го компонента (высшей или низшей).

 Числовые значения для t1=25 °С приведены в ГОСТ 31369-2008 (таблица 3 раздела 10).

4.2.2 Вычисление массовой теплоты сгорания

Значение массовой теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений массовой доли компонентов смеси известного состава, при температуре вычисляют по формуле (6):

,

(6)

где – значение идеальной (высшей или низшей) теплоты сгорания смеси, рассчитанное исходя из значений массовой доли компонентов газа;

M – молярная масса смеси, которую вычисляют по формуле (7):

,

(7)

где – молярная доляj-го компонента;

 –молярная масса j-го компонента.

4.2.3 Вычисление объемной теплоты сгорания

Значение теплоты сгорания идеального газа, рассчитанное на основе значений объемной доли компонентов, для температуры сгорания t1 смеси известного состава, измеренных при температуре t2 и давлении p1, вычисляют по формуле (8):

,

(8)

где – значение идеальной (высшей или низшей) объемной теплоты сгорания смеси;

R – универсальная газовая постоянная;

T2 – абсолютная температура, К.

4.2.4 Вычисление плотности, относительной плотности и числа Воббе

Плотность (density): Масса газовой пробы, деленная на ее объем при определенных значениях давления и температуры.

Относительная плотность (relative density): Плотность газа, деленная на плотность сухого воздуха стандартного состава (приложение В ГОСТ 31369-2008) при одинаковых заданных значениях давления и температуры.

Термин «идеальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются средами, которые подчиняются закону идеального газа; термин «реальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются реальными средами.

Число Воббе (Wobbe index): Значение высшей объемной теплоты сгорания при определенных стандартных условиях, деленное на квадратный корень относительной плотности при тех же стандартных условиях измерений.

Число Воббе – характеристика горючего газа, определяющая взаимозаменяемость горючих газов при сжигании в бытовых и промышленных горелочных устройствах, измеряется в мегаджоулях на кубический метр.

Относительная плотность идеального газа не зависит от выбора стандартного состояния, и ее вычисляют по формуле (9):

,

(9)

где – относительная плотность идеального газа;

       –молярная масса j-го компонента;

     –молярная масса сухого воздуха стандартного состава.

В таблице 1 (раздел 10) ГОСТ 31369-2008 приведены значения молярной массы компонентов природного газа. В разделе В.3 (приложение В ГОСТ 31369-2008) приведен состав стандартного воздуха; рассчитанное значение равно 28,9626 кг·кмоль-1.

Плотность идеального газа зависит от его температуры t и давления p, и ее вычисляют по формуле (10):

,

(10)

где – плотность идеального газа;

     R – универсальная газовая постоянная,

     T – абсолютная температура, К.

Число Воббе идеального газа вычисляют по формуле (11):

,

(11)

где Wo– число Воббе идеального газа;

–значение идеальной объемной теплоты сгорания смеси.

Что такое горение

В процессе горения температура резко повышается и выделяется большое количество тепловой энергии (теплоты). Поэтому, горение – это экзотермический процесс.

В топливе содержатся атомы химического элемента, который называется углеродом. При горении топлива каждый атом углерода объединяется в двумя атомами кислорода и выделяется энергия.

Когда горит какое-либо вещество, мы видим пламя (рис. 2).

Рис. 2. Горение – это химическая реакция окисления топлива с образованием продуктов горения, пламенем выделением теплоты

Горение – процесс сложный, потому, что во время его протекания происходит цепочка химических превращений. В основном – это реакции окисления между сгорающим топливом и кислородом;

Примечание: В окружающем воздухе содержится кислород. Кислород – это сильный окислитель.

Что нужно, чтобы горение возникло

Только лишь наличия топлива и кислорода в окружающем воздухе недостаточно, чтобы это топливо загорелось. Мы должны сначала нагреть топливо до температуры, при которой произойдет его возгорание. Для предварительного нагрева мы используем источник зажигания. Например, спички, зажигалку и т. п.

Примечание: Чтобы горение возникло, нужно сначала нагреть топливо до температуры, при которой произойдет возгорание.

Например, самостоятельно может загореться бумага, наргетая до 233 градусов Цельсия или дерево, нагретое до 300 градусов Цельсия.

Поэтому, бездумно нагревать горючие вещества опасно. Так как нагретое горючее вещество способно самостоятельно загореться, иногда со взрывом.

Температура горения некоторых веществ

• сухие дрова: от 800 до 1000 (C);
• пламя спички: от 750 до 1400 (C);
• уголь в печи или котле: от 1000 до 2300 градусов Цельсия (зависит от подачи воздуха);
• бензин: 1300 — 1400 (C);

Температура частей пламени различается

Раскаленные до высокой температуры газы, выделяющиеся при сгорании топлива, светятся. Они образуют светлый ореол около горящего топлива. Этот ореол называют пламенем. Пламя можно условно разделить на слои. Температура таких слоев пламени различается. Чем ярче пламя, чем ближе его цвет к белому цвету, тем выше его температура.

Рис. 3. Раскаленные газы, выделяющиеся при горении, светятся и, образуют пламя, которое по степени нагревания можно разделить на слои

§ 12. Твердое топливо

Дрова — наиболее распространенный вид твердого топлива для комнатных печей и кухонных очагов. Теплотворная способность дров зависит от их влажности. Сухие дрова легко загораются. При горении они развивают более высокую температуру, чем сырые, следовательно, дают больше тепла.

Теплотворная способность дров различных пород древесины на единицу массы (1 кг) практически одинакова. Однако на единицу объема (1м 3) дрова более плотной и тяжелой древесины дают значительно больше тепла, например березовые дрова дают на 20-25% больше тепла, чем осиновые, и на 15-18% больше, чем сосновые.

Заготовляют дрова в виде поленьев определенной длины: 35; 50; 75 и 100 см. Толщина расколотых поленьев 6-8 см.

Торф представляет собой остатки перегнивших растительных веществ. По способу добычи различают торф резной, кусковой, прессованный (в форме брикетов) и фрезерный (в виде торфяной крошки). Влажность кускового торфа, которым чаще всего пользуются для отопления, колеблется от 25 до 40%. По своему химическому составу и теплотворной способности торф приближается к дровам, но имеет большую зольность.

В безлесных местностях, где нет ни торфяников, ни каменного угля, печи топят кизяком — высушенными на воздухе плитками из навоза и соломы. По внешнему виду, химическому составу, способности рассыпаться в сухом виде кизяк сходен с торфом низших сортов. Как и торф, кизяк содержит много влаги. Его рекомендуется сжигать в таких же топливниках, что и торф.

Каменный уголь залегает пластами в недрах земли, иногда на очень большой глубине. По химическому составу каменный уголь представляет собой в основном соединение углерода и водорода. Ценность каменного угля в его высокой теплотворной способности.

Каменный уголь подразделяется на следующие виды: уголь богатый летучими веществами и малозольный (газовый); уголь бедный летучими веществами и малозольный (антрацит); уголь многозольный с большим количеством влаги (подмосковный уголь, сланцы). Для каждого из видов угля топливник должен иметь свои особенности, однако во всех случаях топливник для сжигания твердого топлива должен быть оборудован колосниковой решеткой.

Состав

Самыми ценными компонентами считаются углерод и водород.

Эти элементы содержатся в любом виде топлива. В торфе и древесине процентное содержание углерода достигает 58 процентов, в каменном и буром угле — 80%, а в антраците оно достигает 95 процентов по массе. В зависимости от этого показателя меняется количество теплоты, выделяемой при сгорании топлива

Водород это второй по важности элемент любого топлива. Связываясь с кислородом, он образует влагу, которая существенно снижает тепловую ценность любого топлива

Его процентное содержание колеблется от 3,8 в горючих сланцах до 11 в мазуте. В качестве балласта выступает кислород, входящий в состав топлива.

Он не является теплообразующим химическим элементом, поэтому негативно отражается на величине теплоты его сгорания. Сгорание азота, содержащегося в свободном либо связанном виде в продуктах сгорания, считается вредными примесями, поэтому его количество четко лимитируется.

Сера входит в состав топлива в виде сульфатов, сульфидов, а также в качестве сернистых газов. При гидратации оксиды серы образуют серную кислоту, которая разрушает котельное оборудование, негативно воздействует на растительность и живые организмы.

Именно поэтому сера является тем химическим элементом, присутствие которого в природном топливе является крайне нежелательным. При попадании внутрь рабочего помещения, сернистые соединения вызывают существенные отравления обслуживающего персонала.

Выделяют три вида золы в зависимости от ее происхождения:

• первичную;
• вторичную;
• третичную.

Первичный вид формируется из минеральных веществ, которые содержатся в растениях. Вторичная зола образуется как результат попадания во время пластообразования растительных остатков песком и землей.

Третичная зола оказывается в составе топлива в процессе добычи, хранения, а также его транспортировки. При существенном отложении золы происходит уменьшение теплопередачи на поверхности нагрева котельного агрегата, снижает величину теплопередачи к воде от газов. Огромное количество золы негативно отражается на процессе эксплуатации котла.

Что такое калории?

Говоря простым языком, калория — это единица энергии. Это самая важная информация, которая поможет понять, как она используется и хранится. Калории сжигаются не только при интенсивных физических нагрузках, даже для прокрутки ленты на планшете или телефоне одним пальцем требуется немного энергии.

Ежедневный расход калорий состоит из трех компонентов:

1. Скорость основного обмена, BMR — это количество калорий, которое организм использует для функционирования и поддержания всех процессов в состоянии покоя. Дыхание, кровообращение, производство клеток и другие функции поддержания жизни требуют энергии.
2. Каждый раз после еды потребление энергии увеличивается примерно на 4-8 часов по мере того, как организм расщепляет, переваривает, поглощает и избавляется от пищи. Количество калорий, израсходованных во время этого процесса, называется термическим эффектом пищи.
3. Наиболее очевидный компонент суточного расхода калорий — это количество энергии, расходуемое во время физической активности. Он включает в себя как преднамеренную физическую активность, такую как сожженные калории при поднятии тяжестей, так и побочные действия, такие как сожженные калории стоя, ходьба из одной комнаты в другую, перемещение мебели или ерзание.

Правила сжигания

Когда потребитель знакомится с температурой горения того или иного угля, ему нужно учитывать, что производители указывают только те цифры, которые являются актуальными для идеальных условий. Конечно, в обычном бытовом котле или печи воссоздать необходимые параметры просто невозможно. Современные теплогенераторы из металла или кирпича просто не рассчитаны на столь высокие температуры, так как основной теплоноситель в системе может быстро закипеть. Именно поэтому параметры сгорания того или иного топлива определяются режимом его сжигания.

Иными словами, все зависит от интенсивности подачи воздуха. Как ископаемый, так и древесный уголь хорошо нагревает помещение, если уровень поступления кислорода достигает 100%. Чтобы ограничить воздушный поток, можно использовать специальную заслонку/задвижку. Такой подход позволяет создать наиболее благоприятные условия сгорания заправленного топлива (до 950˚С).

Если уголь используется в твердотопливном котле, тогда нельзя допустить вскипание теплоносителя. Основная опасность связана с тем, что предохранительный клапан может просто не сработать, а это чревато большим взрывом. К тому же смесь воды и горячего пара плохо воздействует на функциональные способности циркуляционного насоса. Специалистами были разработаны два наиболее эффективных способа, которые позволяют контролировать процесс горения:

1. Дроблённое или порошковое топливо должно поступать в котёл исключительно в дозированном объёме (действует та же схема, что и в пиллетных устройствах).
2. Основной энергоноситель загружается в топку, после чего регулируется интенсивность подачи воздуха.

• https://mastack.ru/utilities/heating/udelnaya-teplota-sgoraniya-topliva-i-goryuchih-materialov-tablitsy-energii-topliva.html
• https://formulki.ru/molekulyarka/gorenie-energiya-topliva-i-udelnaya-teplota-sgoraniya
• https://obrazovaka.ru/fizika/udelnaya-teplota-sgoraniya-formula.html
• https://sovet-ingenera.com/otoplenie/o-drugoe/teplotvornost-razlichnyx-vidov-topliva.html
• https://dpva.ru/Guide/GuidePhysics/GuidePhysicsHeatAndTemperature/ComnustionEnergy/WoodWetDryCombustion/
• https://kaminguru.com/kotel/teplota-sgoranija-uglja.html
• https://kaminguru.com/kotel/opredelenie-teploty-sgoranija-kerosina.html
• https://uteplitel-minol.ru/pechi-kaminy/teplota-sgoraniya-drov.html
• https://drova-pil.ru/kaminy-i-pechi/temperatura-goreniya-topliva-tablica.html
• https://ProfiTeplo.com/toplivo/35-temperatura-goreniya-drov.html

Теплотворность твердых материалов

К этой категории относится древесина, торф, кокс, горючие сланцы, брикетное и пылевидное топливо. Основная составная часть твердого топлива — углерод.

Особенности разных пород дерева

Максимальная эффективность от использования дров достигается при условии соблюдения двух условий — сухости древесины и медленном процессе горения.

Куски дерева распиливают или рубят на отрезки длиной до 25-30 см, чтобы дрова удобно загружались в топку

Идеальными для дровяного печного отопления считаются дубовые, березовые, ясеневые бруски. Хорошими показателями характеризуется боярышник, лещина. А вот у хвойных пород теплотворность низкая, но высокая скорость горения.

Как горят разные породы:

1. Бук, березу, ясень, лещину сложно растопить, но они способны гореть сырыми из-за низкого содержания влажности.
2. Ольха с осиной не образуют сажи и «умеют» удалять ее из дымохода.
3. Береза требует достаточного количества воздуха в топке, иначе будет дымить и оседать смолой на стенках трубы.
4. Сосна содержит больше смолы, чем ель, поэтому искрит и горит жарче.
5. Груша и яблоня легче других раскалывается и отлично горит.
6. Кедр постепенно превращается в тлеющий уголь.
7. Вишня и вяз дымит, а платан сложно расколоть.
8. Липа с тополем быстро прогорают.

Рекомендуем: Промывка теплообменника газового котла: самая подробная инструкция по чистке своими руками, выбору жидкостей и прочих срдств для очистки от накипи, стоимость оборудования и услуг специалистов

Показатели ТСТ разных пород сильно зависят от плотности конкретных пород. 1 кубометр дров эквивалентен примерно 200 литрам жидкого топлива и 200 м3 природного газа. Древесина и дрова относятся к категории с низкой энергоэффективностью.

Влияние возраста на свойства угля

Уголь является природным материалом растительного происхождения. Добывается он из осадочных пород. В этом топливе содержится углерод и другие химические элементы.

Кроме типа на теплоту сгорания угля оказывает влияние и возраст материала. Бурый относится к молодой категории, за ним следует каменный, а самым старшим считается антрацит.

По возрасту горючего определяется и влажность: чем моложе уголь, тем больше в нем содержание влаги. Которая также влияет на свойства этого типа топлива

Процесс горения угля сопровождается выделением веществ, загрязняющих окружающую среду, колосники котла при этом покрываются шлаком. Еще один неблагоприятный фактор для атмосферы — наличие серы в составе топлива. Этот элемент при соприкосновении с воздухом трансформируется в серную кислоту.

Производителям удается максимально снизить содержание серы в угле. В результате ТСТ отличается даже в пределах одного вида. Влияет на показатели и география добычи. Как твердое топливо может использоваться не только чистый уголь, но и брикетированный шлак.

Наибольшая топливная способность наблюдается у коксующегося угля. Хорошими характеристиками обладает и каменный, древесный, бурый уголь, антрацит.

Характеристики пеллет и брикетов

Это твердое топливо изготавливается промышленным способом из различного древесного и растительного мусора.

Измельченная стружка, кора, картон, солома пересушивается и с помощью специального оборудования превращается в гранулы. Чтобы масса приобрела определенную степень вязкости, в нее добавляют полимер — лигнин.

Пеллеты отличаются приемлемой стоимостью, на которую влияют высокий спрос и особенности процесса изготовления. Использоваться этот материал может только в предназначенных для такого вида топлива котлах

Брикеты отличаются только формой, их можно загружать в печи, котлы. Оба типа горючего делятся на виды по сырью: из кругляка, торфа, подсолнечника, соломы.

У пеллет и брикетов есть существенные преимущества перед прочими разновидностями топлива:

• полная экологичность;
• возможность хранения практически в любых условиях;
• устойчивость к механическим воздействиям и грибку;
• равномерное и длительное горение;
• оптимальный размер гранул для загрузки в отопительное устройство.

Экологичное топливо — хорошая альтернатива традиционным источникам тепла, которые не возобновляются и неблагоприятно действуют на окружающую среду. Но пеллеты и брикеты отличаются повышенной пожароопасностью, что стоит учитывать при организации места хранения.

При желании, можно наладить изготовление топливных брикетов собственноручно, подробнее – в этой статье.

Варианты угля

Температура горения древесного угля значительно выше, поэтому данный вариант топлива является отличной альтернативой для обычных дров. Отметим и прекрасный показатель теплоотдачи, продолжительность процесса горения, незначительный расход топлива. Существует несколько разновидностей угля, связанных со спецификой добычи, а также глубиной залегания в земных недрах: каменный, бурый, антрацит.

У каждого из указанных вариантов есть свои отличительные качества и характеристики, которые позволяют использовать его в твердотопливных котлах. Температура горения угля в печи будет минимальной при использовании бурого, так как в его составе содержится достаточно большое количество разнообразных примесей. Что касается показателей теплоотдачи, то их величина аналогична древесине. Химическая реакция горения является экзотермической, теплота сгорания угля имеет высокий показатель.

У каменного угля температура воспламенения достигает 400 градусов. Причем теплота сгорания угля данного вида довольно высока, поэтому данный вид топлива широко используют для обогрева жилых помещений.

Максимальная эффективность у антрацита. Среди недостатков такого топлива выделим его высокую стоимость. Температура горения угля данного вида достигает 2250 градусов. Подобного показателя нет ни у одного твердого топлива, добываемого из земных недр.

Вредные примеси в древесине

В ходе химической реакции горения древесина сгорает не полностью. После сгорания остается зола – то есть не сгоревшая часть древесины, а в процессе горения из древесины испаряется влага.

Меньше влияет на качество горения и теплотворность дров зола. Ее количество в любой древесине одинаково и составляет около 1 процента.

А вот влага, находящаяся в древесине может доставить немало проблем при их сжигании. Так, сразу после рубки древесина может содержать до 50 процентов влаги. Соответственно при горении таких дров – львиная доля энергии, выделяющейся с пламенем может уходить просто на испарение самой древесной влаги, не совершая при этом никакой полезной работы.

расчет теплотворной способности

Влага, имеющаяся в древесине резко снижает теплотворную способность любых дров. Сгорающие дрова не просто не выполняют свою функцию, но и становятся неспособными поддерживать необходимую температуру при горении. При этом органика, находящаяся в дровах сгорает не полностью, при горении таких дров выделяется повешенное количество дыма, который загрязняет как дымоход, так и топочное пространство.

Что такое влажность древесины, на что она влияет?

Физическая величина, описывающая относительное количество воды, содержащееся в древесине называется влажностью. Измеряют влажность древесины в процентах.

При измерениях может учитываться два вида влажности:

• Влажность абсолютная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к полностью высушенному дереву. Такие измерения проводятся обычно в строительных целях.
• Влажность относительная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к ее собственному весу. Такие расчеты производятся для древесины, используемой в качестве топлива.

Так, если написано, что древесина имеет относительную влажность в 60%, то её абсолютная влажность выразится в показателе 150%.

Чтобы рассчитать теплотворную способность дров при известной влажности – вы можете использовать следующую формулу:

Анализируя эту формулу можно установить, что дрова, заготовленные из хвойных пород дерева с показателем относительной влажности в 12 процентов при сжигании 1 килограмма выделят 3940 килокалории, а дрова, заготовленные из лиственных пород при сопоставимой влажности выделят уже 3852 килокалории.

Чтобы понять, что представляет собой относительная влажность в 12 процентов – поясним, что такую влажность приобретают дрова, которое длительное время сушатся на улице.

Тонна условного топлива (т.у.т.)

Тонна условного топлива (т.у.т.) ( ) единица измерения топлива, равная по своей энергетической ценности тонне угля. В России за единицу условного топлива (у.т.) принимается теплотворная способность 1 кг каменного угля = 29,3 МДж или 7000 ккал. Международное энергетическое агентство (IEA) приняло за единицу нефтяной эквивалент, обычно обозначаемый аббревиатурой TOE (англ. Tonne of oil equivalent). Одна тонна нефтяного эквивалента равняется 41,868 ГДж.

тонна условного топлива (т. у. т.) — единица измерения энергии, равная 2,93·1010 Дж; определяется как количество энергии, выделяющееся при сгорании 1 тонны топлива с теплотворной способностью 7000 ккал/кг (соответствует типичной теплотворной способности каменного угл

Экономико-математический словарь: Словарь современной экономической науки. — М.: Дело . Л. И. Лопатников . 2003 .

Смотреть что такое “Тонна условного топлива (т.у.т.)” в других словарях:

тонна условного топлива — т.у.т. Единица измерения топлива (часто единица измерения энергии), равная по своей энергетической ценности тонне угля. В России за единицу условного топлива (у. т.) принимается теплотворная способность 1 кг каменного угля = 29,3 МДж или 7000… … Справочник технического переводчика

тонна условного топлива в газовом эквиваленте — Тонна условного топлива в пересчёте на газ Тематики энергетика в целом EN ton of natural gas equivalent … Справочник технического переводчика

тонна условного топлива в нефтяном эквиваленте — Тонна условного топлива в пересчёте на нефть Тематики энергетика в целом EN ton of oil equivalenttoe … Справочник технического переводчика

тонна условного топлива в угольном эквиваленте — Тонна условного топлива в пересчёте на уголь Тематики энергетика в целом EN ton of coal equivalenttee … Справочник технического переводчика

Тонна — Запрос «Тонна» перенаправляется сюда; см. также другие значения … Википедия

тут — тонна условного топлива … Словарь сокращений русского языка

Топливо условное — Условное топливо единица учета органического топлива, применяемая для сопоставления эффективности различных видов топлива и суммарного их учета. В качестве единицы условного топлива принимается 1 кг топлива с теплотой сгорания 7000 ккал/кг (29,3… … Официальная терминология

Тут — Тут то же, что и здесь Тут то же, что тутовник и шелковица. т. у. т. тонна условного топлива Тут район ила Адыяман (Турция) ТУТ Мебельный торговый центр в Балашихе См. также TUT … Википедия

Т — Таблица капитализации (capitalization table) Такса ( local price) Таксономия Таможенная декларация (Customs declaration) Таможенная очист … Экономико-математический словарь

Низшая и высшая теплота сгорания каменного угля

Теплота сгорания, или количество энергии, выделяемое при полном сгорании определенной массы угля, бывает высшей и низшей. Вычисляют их по специальной формуле в лаборатории.

При определении высшей теплоты сгорания учитывается энергия конденсации водяных паров, или тепло, затраченное на испарение влаги

При определении низшей она не берется во внимание

Низшая теплота сгорания показывает количество энергии, полученное при сжигании угля вместе с золой и влагой. Она отражает количество тепла, равное высшей теплоте сгорания за вычетом теплоты испарения воды, которая выделилась при горении. Именно низший показатель, в отличие от высшего, имеет практическое значение. Ведь в котлах и печах вода уходит в атмосферу в виде пара, и теплота, выделяющаяся при конденсации, теряется.

В современной терминологии используются также следующие понятия:

• Высшая теплота сгорания при постоянном объеме (Qs, v)Она определяется при сжигании пробы в закрытой колбе.
• Высшая теплота сгорания при постоянном давлении (Qs, p)Это гипотетическое понятие предполагает, что давление воздуха при испытаниях остается неизменным.
• Низшая теплота сгорания при постоянном объеме (Qi, v)Определяется она при полном сгорании образца в закрытой колбе. Вода при этом должна полностью перейти в газообразное состояние.
• Низшая теплота сгорания при постоянном давлении (Qi, p)Показатель определяется после полного сгорания топлива в среде кислорода, когда вся вода остается в виде пара.

Кроме низшей и высшей теплоты сгорания вычисляют удельную. О ней мы расскажем далее.

Преимущества и недостатки

У ископаемого угля, который используется в качестве основного вида топлива, есть свои преимущества и недостатки. Каждый пункт обязательно должен быть рассмотрен теми потребителями, которые применяют этот материал для отопления своих домов и дач.

Среди положительных характеристик можно отметить следующие факты:

1. При сгорании уголь выделяет много полезного тепла.
2. Такое топливо может использоваться в современных котлах, которые работают по принципу «буржуйка», а также в универсальном оборудовании с системой водяного отопления.
3. У потребителя всегда есть возможность выбрать наиболее подходящий материал — каменный, бурый или же древесный уголь.
4. Такое топливо горит намного дольше, нежели обычные дрова. Как показывает практика, одной закладки вполне хватает на 12 часов активной эксплуатации котла.
5. Доступная цена. Купить качественный уголь без лишних финансовых затрат можно в любом регионе России.
6. Простота хранения. Добываемый каменный уголь практически не впитывает влагу, благодаря чему его можно хранить как под открытым небом, так и под небольшим навесом.

https://youtube.com/watch?v=vHmPxPKH744

Основными недостатками считаются следующие показатели:

1. Загрязнение окружающей среды и неприятный запах. Во время сжигания ископаемых материалов, в атмосферу выделяется большое количество СО2. Помимо этого, дымовые газы имеют весьма резкий и неприятный запах, что может приносить массу дискомфорта обычным гражданам.
2. Отсутствие автоматизации. У мастера не будет возможности настроить работу котла на определённый временной промежуток, к тому же загружать уголь придётся вручную. Для обычного устройства необходимо минимум 3 заправки топливным материалом в день.
3. Регулярная очистка внутренних поверхностей и удаление скопившейся золы. Убирать все остатки угля необходимо ежедневно, во время этой процедуры котёл должен быть остановлен.

Все эти недостатки не являются критическими, благодаря чему ископаемый и древесный уголь активно используется не только в частной отрасли, но и промышленной. Такая популярность возникла на фоне доступной цены и отменных тепловых характеристик.

В таблицах представлена массовая удельная теплота сгорания топлива (жидкого, твердого и газообразного) и некоторых других горючих материалов. Рассмотрено такое топливо, как: уголь, дрова, кокс, торф, керосин, нефть, спирт, бензин, природный газ и т. д.

При экзотермической реакции окисления топлива его химическая энергия переходит в тепловую с выделением определенного количества теплоты. Образующуюся тепловую энергию принято называть теплотой сгорания топлива. Она зависит от его химического состава, влажности и является основным показателем топлива. Теплота сгорания топлива, отнесенная на 1 кг массы или 1 м 3 объема образует массовую или объемную удельную теплоты сгорания.

Удельной теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема твердого, жидкого или газообразного топлива. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/кг или Дж/м 3 .

Удельную теплоту сгорания топлива можно определить экспериментально или вычислить аналитически. Экспериментальные методы определения теплотворной способности основаны на практическом измерении количества теплоты, выделившейся при горении топлива, например в калориметре с термостатом и бомбой для сжигания. Для топлива с известным химическим составом удельную теплоту сгорания можно определить по формуле Менделеева.

Различают высшую и низшую удельные теплоты сгорания. Высшая теплота сгорания равна максимальному количеству теплоты, выделяемому при полном сгорании топлива, с учетом тепла затраченного на испарение влаги, содержащейся в топливе. Низшая теплота сгорания меньше значения высшей на величину теплоты конденсации водяного пара, который образуется из влаги топлива и водорода органической массы, превращающегося при горении в воду.

Для определения показателей качества топлива, а также в теплотехнических расчетах обычно используют низшую удельную теплоту сгорания, которая является важнейшей тепловой и эксплуатационной характеристикой топлива и приведена в таблицах ниже.

Цены на топливо

Благодаря сводкам сравнительного анализа определяют перспективу использования метана или солярки. Цена газа в централизованном газопроводе имеет склонность к повышению. Она может оказаться выше даже дизельного топлива. Именно поэтому стоимость сжиженного углеводородного газа почти не поменяется, а его использование останется единственным решением при установке независимой системы газификации.

Существует несколько видов наименования горюче-смазочных материалов (ГСМ): твёрдого, жидкого, газообразного и некоторых других легковоспламеняющихся материалов, в которых при тепловыделяющей реакции закисления ГСМ его химическая теплоэнергия переходит в температурное излучение.

Плотность

Одна из важнейших характеристик, используемых в отношении всех нефтепродуктов. И если сравнить плотность керосина и воды, мы увидим, что последняя будет выше. Приведем конкретные цифры:

• Плотность воды дистиллированной при «идеальной» температуре 3,7 °С — 1000 кг/м3.
• Плотность воды морской при «идеальной» температуре 3,7 °С — 1030 кг/м3.
• Плотность воды кипящей при 100 °С — 958,4 кг/м3.

Вам будет интересно:Как правильно: ЗАКС или ЗАГС?

Для дальнейшего сравнения плотности воды и керосина познакомимся с этой характеристикой уже касательно нефтепродукта. Это 800 кг/м3.

Надо сказать, что на первых этапах развития нефтяной промышленности плотность была единственной характеристикой керосина. Сегодня же на практике чаще всего используют такую величину, как относительная плотность. Это безразмерный показатель, равный соотношению истинных плотностей данного нефтепродукта и дистиллированной воды, взятых для сравнения при определенных температурах.

Так, плотность керосина при 20 °С будет составлять от 780 до 850 кг/м3.

Горение топлива

В случае адиабатического сгорания горючей смеси можно определить выделяющееся тепло, а также состав продуктов. При известном составе компонентов топлива, при неизменном объеме, давлении, можно рассчитать тепловой эффект химической реакции. Благодаря термодинамическому расчету можно получить только некоторые сведения о процессе: температуру продуктов, равновесный состав.

Для полного описания горения, включая скорость процесса, критические условия, необходимо рассматривать связь между переносом вещества и энергии.

При предварительном перемешивании окислителя и горючего процесс осуществляется по всему пространству, его именуют объемным горением. В неперемешанных системах наблюдается диффузионное горение, когда горючее отделено от окислителя.