Известно е, че източникът на енергия в промишлеността, транспорта, селското стопанство и бита е горивото. Това са въглища, нефт, торф, дърва за огрев, природен газ и др. При изгаряне на гориво се отделя енергия. Нека се опитаме да разберем как се освобождава енергия в този случай.

Нека си припомним структурата на водната молекула (фиг. 16, а). Състои се от един кислороден атом и два водородни атома. Ако една водна молекула е разделена на атоми, тогава е необходимо да се преодолеят силите на привличане между атомите, тоест трябва да се извърши работа и следователно трябва да се изразходва енергия. Обратно, ако атомите се комбинират, за да образуват молекула, се освобождава енергия.

Използването на гориво се основава именно на явлението освобождаване на енергия при свързване на атоми. Например въглеродните атоми, съдържащи се в горивото, се свързват с два кислородни атома по време на изгаряне (фиг. 16, b). В този случай се образува молекула въглероден оксид - въглероден двуокис- и се освобождава енергия.

Ориз. 16. Структура на молекулите:
вода; b - комбинация от въглероден атом и два кислородни атома в молекула въглероден диоксид

Когато изчислява двигателите, инженерът трябва да знае точно колко топлина може да отдели изгореното гориво. За да направите това, е необходимо експериментално да се определи колко топлина ще се отдели по време на пълното изгаряне на една и съща маса гориво от различни видове.

Физическото количество, което показва колко топлина се отделя при пълното изгаряне на гориво с тегло 1 kg, се нарича специфична топлина на изгаряне на горивото.

Специфичната топлина на изгаряне се обозначава с буквата q. Единицата за специфична топлина на изгаряне е 1 J/kg.

Специфичната топлина на изгаряне се определя експериментално с помощта на доста сложни инструменти.

Резултатите от експерименталните данни са показани в таблица 2.

таблица 2

От тази таблица става ясно, че специфична топлинаизгаряне, например, бензин 4,6 10 7 J / kg.

Това означава, че при пълното изгаряне на бензин с тегло 1 kg се отделя 4,6 10 7 J енергия.

Общото количество топлина Q, отделено при изгарянето на m kg гориво, се изчислява по формулата

Въпроси

1. Каква е специфичната топлина на изгаряне на горивото?
2. В какви единици се измерва специфичната топлина на изгаряне на горивото?
3. Какво означава изразът „специфична топлина на изгаряне на гориво, равна на 1,4 10 7 J / kg“? Как се изчислява количеството топлина, отделена при изгаряне на гориво?

Упражнение 9

1. Колко топлина се отделя при пълно изгаряне? дървени въглищас тегло 15 кг; алкохол с тегло 200 гр.?
2. Колко топлина ще се отдели по време на пълното изгаряне на масло, чиято маса е 2,5 тона; керосин, чийто обем е 2 литра, а плътността е 800 kg / m 3?
3. При пълно изгаряне на сухото дърво се отделят 50 000 kJ енергия. Каква маса дърва е изгоряла?

Упражнение

Използвайки таблица 2, изградете стълбовидна диаграма за специфичната топлина на изгаряне на дърва за огрев, алкохол, масло, водород, като изберете мащаба, както следва: ширината на правоъгълника е 1 клетка, височината от 2 mm съответства на 10 J.

Таблиците представят масовата специфична топлина на изгаряне на гориво (течно, твърдо и газообразно) и някои други горими материали. Разгледани са следните горива: въглища, дърва за огрев, кокс, торф, керосин, петрол, алкохол, бензин, природен газ и др.

Списък с маси:

По време на екзотермичната реакция на окисляване на горивото неговата химическа енергия се превръща в топлинна енергия с отделяне на определено количество топлина. Получената Термална енергияобикновено се нарича топлината на изгаряне на горивото. Тя зависи от нейния химичен състав, влажност и е основната. Топлината на изгаряне на горивото на 1 kg маса или 1 m 3 обем образува масовата или обемна специфична топлина на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне на горивото е количеството топлина, отделена при пълното изгаряне на единица маса или обем твърдо, течно или газообразно гориво. В Международната система от единици тази стойност се измерва в J/kg или J/m 3.

Специфичната топлина на изгаряне на горивото може да се определи експериментално или да се изчисли аналитично. Експериментални методиОпределянето на калоричността се основава на практическо измерване на количеството топлина, отделено при изгаряне на гориво, като например в калориметър с термостат и горивна бомба. За гориво с известни химичен съставСпецифичната топлина на изгаряне може да се определи с помощта на формулата на Менделеев.

Има по-висока и по-ниска специфична топлина на изгаряне.По-високата калоричност е равна на максималното количество топлина, отделена при пълното изгаряне на горивото, като се вземе предвид топлината, изразходвана за изпаряване на влагата, съдържаща се в горивото. Най-ниската калоричност е по-малка от най-високата стойност с количеството топлина на кондензация, която се образува от влагата на горивото и водорода органична материякоято при изгаряне се превръща във вода.

За определяне на показателите за качество на горивото, както и топлотехнически изчисления обикновено използват по-ниска специфична топлина на изгаряне, което е най-важното термично и експлоатационни характеристикигориво и е показано в таблиците по-долу.

Специфична топлина на изгаряне на твърди горива (въглища, дърва за огрев, торф, кокс)

Таблицата показва специфичната топлина на изгаряне на сухо твърдо горивов измерението MJ/kg. Горивото в таблицата е подредено поименно по азбучен ред.

От разглежданите твърди горива най-висока калоричност имат коксуващите въглища - тяхната специфична топлина на изгаряне е 36,3 MJ/kg (или в единици SI 36,3·10 6 J/kg). В допълнение, високата калоричност е характерна за каменните въглища, антрацита, дървените въглища и кафявите въглища.

Горивата с ниска енергийна ефективност включват дърва, дърва за огрев, барут, торф за смилане и нефтени шисти. Така например специфичната топлина на изгаряне на дървата за огрев е 8,4...12,5, а на барута е само 3,8 MJ/kg.

Специфична топлина на изгаряне на течни горива (алкохол, бензин, керосин, масло)

Таблицата по-долу показва специфичната топлина на изгаряне течно горивои някои други органични течности. Трябва да се отбележи, че горивата като бензин, дизелово гориво и масло имат високо отделяне на топлина по време на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне на алкохол и ацетон е значително по-ниска от традиционните моторни горива. В допълнение, течното ракетно гориво има относително ниска калоричност и при пълно изгаряне на 1 kg от тези въглеводороди ще се отдели количество топлина, равно съответно на 9,2 и 13,3 MJ.

Специфична топлина на изгаряне на газообразни горива и горими газове

Представена е таблица на специфичната топлина на изгаряне на газообразно гориво и някои други горими газове в размерност MJ/kg. От разглежданите газове той има най-високата специфична топлина на изгаряне. Пълното изгаряне на един килограм от този газ ще освободи 119,83 MJ топлина. Също така гориво като природния газ има висока калоричност - специфичната топлина на изгаряне на природния газ е 41...49 MJ/kg (за чистия газ е 50 MJ/kg).

Специфична топлина на изгаряне на някои горими материали

Предоставена е таблица за специфичната топлина на изгаряне на някои горими материали (дърво, хартия, пластмаса, слама, гума и др.). Трябва да се отбележат материали с високо отделяне на топлина при горене. Тези материали включват: гума различни видове, пенополистирол (пяна), полипропилен и полиетилен.

източници:

1. ГОСТ 147-2013 Твърдо минерално гориво. Определяне на по-висока калоричност и изчисляване на по-ниска калоричност.
2. ГОСТ 21261-91 Нефтопродукти. Метод за определяне на високата калоричност и изчисляване на долната калоричност.
3. ГОСТ 22667-82 Природни запалими газове. Изчислителен метод за определяне на калоричността, относителната плътност и числото на Вобе.
4. ГОСТ 31369-2008 Природен газ. Изчисляване на калоричност, плътност, относителна плътност и число на Wobbe въз основа на компонентния състав.
5. Zemsky G. T. Запалими свойства на неорганични и органични материали: справочник M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.

Температурата на горене на въглищата се счита за основен критерий, който ви позволява да избегнете грешки при избора на гориво. Производителността на котела и неговата качествена работа директно зависят от тази стойност.

Опция за откриване на температура

През зимата въпросът за отоплението на жилищните помещения е особено актуален. Поради систематичното увеличаване на цената на охлаждащите течности, хората трябва да търсят алтернативни вариантипроизводство на топлинна енергия.

Най-добрият начин за решаване на този проблем е да изберете котли на твърдо гориво, които имат оптимални работни характеристики и запазват топлината добре.

Специфичната топлина на изгаряне на въглищата е физическо количество, показващ колко топлина може да се отдели при пълното изгаряне на килограм гориво. За да работи котела дълго време, важно е да изберете правилното гориво за него. Специфичната топлина на изгаряне на въглищата е висока (22 MJ/kg), т.н този видгоривото се счита за оптимално за ефективна работакотел

Характеристики и свойства на дървесината

В момента има тенденция за преминаване от инсталации, базирани на процеса на изгаряне на газ, към системи за отопление на домакинствата на твърдо гориво.

Не всеки знае, че създаването на комфортен микроклимат в къщата директно зависи от качеството на избраното гориво. Като традиционен материал, използван в такива отоплителни котли, изберете дървото.

В суров климатични условияхарактеризиращ се с дълги и студени зими, е доста трудно да се отоплява жилище с дърва през целия отоплителен сезон. Когато температурата на въздуха спадне рязко, собственикът на котела е принуден да го използва до ръба на максималните му възможности.

При избора на дърва като твърдо гориво възникват сериозни проблеми и неудобства. На първо място, отбелязваме, че температурата на изгаряне на въглищата е много по-висока от тази на дървесината. Сред недостатъците е високата скорост на изгаряне на дърва за огрев, което създава сериозни трудности при работата на отоплителния котел. Собственикът му е принуден да изпълни постоянен контролналичието на дърва за огрев в горивната камера, ще е необходимо достатъчно голямо количество от тях за отоплителния сезон.

Опции за въглища

Температурата на горене е много по-висока, така че тази опция за гориво е отлична алтернатива на конвенционалните дърва за огрев. Също така отбелязваме отличната скорост на топлообмен, продължителността на горивния процес и ниския разход на гориво. Има няколко разновидности на въглищата, свързани със спецификата на добива, както и с дълбочината на поява в земните недра: твърди, кафяви, антрацитни.

Всяка от тези опции има свои собствени отличителни качества и характеристики, които позволяват да се използва в котли на твърдо гориво. Температурата на изгаряне на въглища в пещ ще бъде минимална при използване на кафяви въглища, тъй като съдържа доста голямо количество различни примеси. Що се отнася до показателите за пренос на топлина, тяхната стойност е подобна на дървесината. Химическа реакциягоренето е екзотермично, калоричността на въглищата е висока.

Въглищата имат температура на запалване 400 градуса. Освен това калоричността на този вид въглища е доста висока, така че този вид гориво се използва широко за отопление на жилищни помещения.

Антрацитът има максимална ефективност. Сред недостатъците на такова гориво подчертаваме високата му цена. Температурата на горене на този вид въглища достига 2250 градуса. Никое твърдо гориво, добито от земните недра, няма такъв показател.

Характеристики на пещ, работеща с въглища

Подобно устройство има характеристики на дизайна, включва реакцията на пиролиза на въглищата. не принадлежи към минералите, станал е продукт на човешката дейност.

Температурата на изгаряне на въглищата е 900 градуса, което е придружено от освобождаване достатъчно количествоТермална енергия. Каква е технологията за създаване на такъв невероятен продукт? Същността се състои в определена обработка на дървесината, поради което има значителна промяна в нейната структура, отделяне от нея излишна влага. Подобен процес се извършва в специални пещи. Принципът на работа на такива устройства се основава на процеса на пиролиза. Пещта на дървени въглища се състои от четири основни компонента:

• горивни камери;
• подсилена основа;
• комин;
• отделение за рециклиране.

Химичен процес

След влизане в камерата се получава постепенно тлеене на дървата за огрев. Този процес се дължи на наличието в горивната камера на достатъчно количество кислород, който поддържа горенето. Когато протича процесът на тлеене, се отделя достатъчно количество топлина и излишната течност се превръща в пара.

Димът, отделен по време на реакцията, отива в отделението за вторична обработка, където изгаря напълно и се отделя топлина. изпълнява няколко важни функционални задачи. С негова помощ се образува въглен и се поддържа комфортна температура в помещението.

Но процесът на получаване на такова гориво е доста деликатен и с най-малкото забавяне е възможно пълното изгаряне на дървесината. Необходимо е да извадите овъглените парчета от фурната в определено време.

Приложение на въглен

При спазване на технологичната верига се получава отличен материал, който може да се използва за пълно отопление на жилищни помещения през зимата. отоплителен сезон. Разбира се, температурата на изгаряне на въглищата ще бъде по-висока, но такова гориво не е достъпно във всички региони.

Изгарянето на дървени въглища започва при температура от 1250 градуса. Например, пещ за топене работи на дървени въглища. Пламъкът, който се образува при подаване на въздух към пещта, лесно разтопява метала.

Създаване на оптимални условия за горене

Защото висока температуравсички вътрешни елементи на пещта са направени от специални огнеупорни тухли. За монтажа им се използва огнеупорна глина. Докато създавате специални условияНапълно възможно е да се получат температури във фурната над 2000 градуса. Всеки вид въглища има своя собствена точка на възпламеняване. След достигане на този индикатор е важно да се поддържа температурата на запалване чрез непрекъснато подаване на излишен кислород към горивната камера.

Сред недостатъците на този процес подчертаваме загубата на топлина, тъй като част от освободената енергия ще излезе през тръбата. Това води до намаляване на температурата на пещта. По време на експериментални изследванияучените успяха да установят за различни видовегориво оптимален излишък на кислороден обем. Благодарение на избора на излишен въздух можете да разчитате на пълно изгаряне на горивото. В резултат можете да разчитате на минимални загуби на топлинна енергия.

Заключение

Сравнителната стойност на едно гориво се оценява по неговата калоричност, измерена в калории. Имайки предвид характеристиките на различните му видове, можем да заключим, че това са въглища оптимален изгледсолидни Много собствени собственици отоплителни системиТе се опитват да използват котли, които работят със смесени горива: твърди, течни, газообразни.

специфична топлина на изгаряне - специфична топлина— Теми нефтена и газова промишленост Синоними специфичен топлинен капацитет EN специфична топлина ...

Количеството топлина, отделена при пълно изгаряне на гориво с тегло 1 кг. Специфичната топлина на изгаряне на горивото се определя експериментално и е най-важната характеристикагориво. Вижте също: Гориво Финансов речник Финам... Финансов речник

специфична топлина на изгаряне на торф от бомба- По-висока топлина на изгаряне на торфа, като се вземе предвид топлината на образуване и разтваряне в сярна и азотни киселини. [GOST 21123 85] Недопустима, непрепоръчителна калоричност на торф за бомба Теми торф Общи условия свойства на торф EN ... ... Ръководство за технически преводач

специфична топлина на изгаряне (гориво)- 3.1.19 специфична топлина на изгаряне (гориво): Общото количество енергия, освободено при регулирани условия на изгаряне на гориво. Източник...

Специфична топлина на изгаряне на торф от бомба- 122. Специфична топлина на изгаряне на торф от бомба По-висока топлина на изгаряне на торф, като се вземе предвид топлината на образуване и разтваряне на сярна и азотна киселина във вода Източник: GOST 21123 85: Торф. Термини и определения оригинален документ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

специфична топлина на изгаряне на горивото- 35 специфична топлина на изгаряне на гориво: Общото количество енергия, освободено при определени условия на изгаряне на горивото. Източник: GOST R 53905 2010: Енергоспестяване. Термини и определения оригинален документ... Речник-справочник на термините на нормативната и техническата документация

Това е количеството топлина, отделено по време на пълното изгаряне на масата (за твърди вещества и течни вещества) или обемни (за газообразни) единици на вещество. Измерва се в джаули или калории. Топлина на изгаряне на единица маса или обем гориво, ... ... Wikipedia

Съвременна енциклопедия

Топлина на изгаряне- (топлина на изгаряне, съдържание на калории), количеството топлина, отделена по време на пълното изгаряне на горивото. Има специфична топлина на изгаряне, обемна топлина и т.н. Например специфичната топлина на изгаряне на въглищата е 28 34 MJ/kg, на бензина е около 44 MJ/kg; обемен...... Илюстрован енциклопедичен речник

Специфична топлина на изгаряне на гориво- Специфична топлина на изгаряне на гориво: общото количество енергия, освободено при определени условия на горене...

Различните видове горива (твърди, течни и газообразни) се характеризират с общи и специфични свойства. ДА СЕ общи свойствагоривата включват специфична топлина на изгаряне и влажност; специфичните включват съдържание на пепел, съдържание на сяра (съдържание на сяра), плътност, вискозитет и други свойства.

Специфичната топлина на изгаряне на гориво е количеството топлина, което се отделя при пълното изгаряне на \(1\) kg твърдо или течно гориво или \(1\) m³ газообразно гориво.

Енергийната стойност на едно гориво се определя преди всичко от неговата специфична топлина на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне се обозначава с буквата \(q\). Единицата за специфична топлина на изгаряне е \(1\) J/kg за твърди и течни горива и \(1\) J/m³ за газообразни горива.

Специфичната топлина на изгаряне се определя експериментално с помощта на доста сложни методи.

Таблица 2. Специфична топлина на изгаряне на някои видове гориво.

Твърдо гориво

Течно гориво

Газообразно гориво

(при нормални условия)

От тази таблица става ясно, че специфичната топлина на изгаряне на водорода е най-висока, тя е равна на \(120\) MJ/m³. Това означава, че при пълното изгаряне на водород с обем \(1\) m³ се отделя \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 10 6 J енергия.

Водородът е едно от високоенергийните горива. В допълнение, продуктът от изгарянето на водород е обикновена вода, за разлика от други видове гориво, където продуктите на горене са въглероден диоксид и въглероден оксид, пепел и шлака от пещи. Това прави водорода най-екологичното гориво.

Водородният газ обаче е експлозивен. В допълнение, той има най-ниската плътност в сравнение с други газове при същата температура и налягане, което създава трудности при втечняването на водорода и неговото транспортиране.

Общото количество топлина \(Q\), отделено при пълното изгаряне на \(m\) kg твърдо или течно гориво, се изчислява по формулата:

Общото количество топлина \(Q\), отделено при пълното изгаряне на \(V\) m³ газообразно гориво, се изчислява по формулата:

Влажността (съдържанието на влага) на горивото намалява неговата калоричност, тъй като се увеличава консумацията на топлина за изпаряване на влагата и се увеличава обемът на продуктите от горенето (поради наличието на водна пара).
Съдържанието на пепел е количеството пепел, образувано при изгарянето на минерали, съдържащи се в горивото. Минералните вещества, съдържащи се в горивото, намаляват неговата калоричност, тъй като съдържанието на горими компоненти намалява (основната причина) и се увеличава консумацията на топлина за нагряване и топене на минералната маса.
Съдържанието на сяра (съдържание на сяра) се отнася до отрицателен фактор в горивото, тъй като при изгарянето му се отделят газове от серен диоксид, които замърсяват атмосферата и разрушават метала. В допълнение, сярата, съдържаща се в горивото, частично преминава в разтопения метал и заварената стъклена стопилка, намалявайки тяхното качество. Например, за топене на кристални, оптични и други стъкла не можете да използвате гориво, съдържащо сяра, тъй като сярата значително намалява оптичните свойства и цвета на стъклото.