Machines à chauffer en thermodynamique, ce sont des moteurs thermiques fonctionnant périodiquement et des machines frigorifiques (thermocompresseurs). Variété machines de réfrigération sont des pompes à chaleur.

Fabrication d'appareils travail mécanique en raison de l'énergie interne du combustible, sont appelés moteurs thermiques (moteurs thermiques). Pour le fonctionnement d'un moteur thermique, les composants suivants sont nécessaires : 1) une source de chaleur avec un niveau de température plus élevé t1, 2) une source de chaleur avec un niveau de température plus faible t2, 3) un fluide de travail. Autrement dit : tous les moteurs thermiques (moteurs thermiques) sont constitués de chauffage, réfrigérateur et fluide de travail .

Comme Fluide de travail on utilise du gaz ou de la vapeur, car ils sont bien comprimés, et selon le type de moteur, il peut y avoir du carburant (essence, kérosène), de la vapeur d'eau, etc. de l'énergie interne, un travail mécanique (A) est effectué, puis le fluide de travail dégage une certaine quantité de chaleur au réfrigérateur (Q2) et se refroidit à la température initiale. Le schéma décrit représente le cycle de fonctionnement du moteur et est général ; dans les moteurs réels, le rôle d'un appareil de chauffage et d'un réfrigérateur peut être joué par divers appareils... L'environnement peut servir de réfrigérateur.

Étant donné que dans le moteur une partie de l'énergie du fluide de travail est transférée au réfrigérateur, il est clair que toute l'énergie qu'il reçoit du réchauffeur n'est pas utilisée pour effectuer un travail. Respectivement, Efficacité moteur (rendement) est égal au rapport entre le travail parfait (A) et la quantité de chaleur reçue du réchauffeur (Q1) :

Moteur à combustion interne (ICE)

Il existe deux types de moteurs combustion interne(LA GLACE): carburateur et diesel... Dans un moteur à carburateur, le mélange de travail (un mélange de carburant et d'air) est préparé à l'extérieur du moteur dans appareil spécial et de là entre dans le moteur. Dans un moteur diesel, un mélange combustible est préparé dans le moteur lui-même.

ICE se compose de cylindre dans lequel se déplace piston ; il y a dans le cylindre deux soupapes , par l'un desquels le mélange combustible est admis dans le cylindre, et par l'autre, les gaz d'échappement sont évacués du cylindre. piston avec mécanisme à manivelle se connecte avec vilebrequin , qui entre en rotation avec le mouvement de translation du piston. Le cylindre est fermé par un couvercle.

Cycle Opération ICE comprend quatre barres: admission, compression, course de travail, relâchement. Lors de l'admission, le piston descend, la pression dans le cylindre diminue et un mélange combustible (dans un moteur à carburateur) ou de l'air (dans un moteur diesel) y pénètre par la soupape. La vanne est fermée à ce moment. A la fin de l'entrée du mélange combustible, la vanne se ferme.

Au cours de la deuxième course, le piston monte, les vannes sont fermées et le mélange de travail ou l'air est comprimé. Dans ce cas, la température des gaz augmente: le mélange combustible dans le moteur à carburateur chauffe jusqu'à 300-350 ° C et l'air dans le moteur diesel chauffe jusqu'à 500-600 ° C. À la fin de la course de compression, une étincelle jaillit dans un moteur à carburateur et le mélange de carburant s'enflamme. Dans un moteur diesel, le carburant est injecté dans le cylindre et le mélange résultant s'enflamme spontanément.

Lorsque le mélange combustible brûle, le gaz se dilate et pousse le piston et le vilebrequin qui lui est connecté, effectuant un travail mécanique. Cela provoque le refroidissement du gaz.

Lorsque le piston atteint son point le plus bas, la pression à l'intérieur diminue. Lorsque le piston remonte, la soupape s'ouvre et les gaz d'échappement sont libérés. A la fin de cette course, la vanne se ferme.

Turbine à vapeur

Turbine à vapeur est un disque monté sur un arbre, sur lequel les pales sont fixées. La vapeur est fournie aux lames. La vapeur chauffée à 600°C est dirigée vers la buse et se dilate dans celle-ci. Lorsque la vapeur se dilate, son énergie interne est convertie en énergie cinétique du mouvement dirigé du jet de vapeur. Un jet de vapeur sort de la tuyère vers les aubes de la turbine et leur transfère une partie de son énergie cinétique, entraînant la turbine en rotation. Typiquement, les turbines ont plusieurs disques, chacun desquels est transférée une partie de l'énergie de la vapeur. La rotation du disque est transmise à l'arbre auquel est connecté le générateur de courant électrique.

Lorsque différents combustibles de même masse sont brûlés, montant différent chaleur. Par exemple, il est bien connu que le gaz naturel est un combustible plus économe en énergie que le bois. Cela signifie que pour obtenir la même quantité de chaleur, la masse de bois de chauffage à brûler doit être nettement supérieure à la masse de gaz naturel. Par conséquent, d'un point de vue énergétique, différents types de combustibles se caractérisent par une quantité appelée chaleur spécifique de combustion du carburant .

Chaleur spécifique de combustion du carburant- une grandeur physique qui indique la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète d'un combustible d'une masse de 1 kg.

Les substances d'origine organique comprennent le carburant qui, lorsqu'il est brûlé, libère une certaine quantité d'énergie thermique. La production de chaleur doit être caractérisée par haute efficacité et l'absence d'effets secondaires, en particulier de substances nocives pour la santé humaine et l'environnement.

Pour la commodité du chargement dans le four matériau en bois coupés en éléments séparés jusqu'à 30 cm de long.Pour augmenter l'efficacité de leur utilisation, le bois doit être aussi sec que possible et le processus de combustion doit être relativement lent. À bien des égards, le bois de chauffage de feuillus tels que le chêne et le bouleau, le noisetier et le frêne, l'aubépine conviennent au chauffage des locaux. En raison de la teneur élevée en résine, de la vitesse de combustion accrue et du faible pouvoir calorifique Arbres de conifèresà cet égard, ils sont nettement inférieurs.

Il faut comprendre que la densité du bois influe sur la valeur du pouvoir calorifique.

ce matériau naturel d'origine végétale, extraite de la roche sédimentaire.

Sous cette forme combustible solide contient du carbone et d'autres éléments chimiques... Il y a une division du matériel en types en fonction de son âge. Le lignite est considéré comme le plus jeune, suivi par la houille, et l'anthracite est plus vieux que tous les autres types. L'âge d'une substance combustible est également déterminé par sa teneur en humidité, qui est plus présente dans le matériau jeune.

Au cours du processus de combustion du charbon, il se produit une pollution de l'environnement et des scories se forment sur les grilles de la chaudière, ce qui, dans une certaine mesure, crée un obstacle pour combustion normale... La présence de soufre dans le matériau est également un facteur défavorable pour l'atmosphère, puisque cet élément est transformé en acide sulfurique dans l'air.

Cependant, les consommateurs ne devraient pas se soucier de leur santé. Les producteurs de ce matériau, prenant soin de clients privés, s'efforcent d'en réduire la teneur en soufre. La chaleur de combustion du charbon peut différer même au sein d'un même type. La différence dépend des caractéristiques de la sous-espèce et de la teneur en minéraux de celle-ci, ainsi que de la géographie d'extraction. On trouve non seulement du charbon pur comme combustible solide, mais aussi des scories de charbon faiblement enrichies pressées en briquettes.

Les pellets (pellets combustibles) sont un combustible solide créé industriellementà partir de déchets de bois et végétaux : copeaux, écorces, carton, paille.

La matière première broyée à l'état de poussière est séchée et versée dans le granulateur, d'où elle ressort sous forme de granulés d'une certaine forme. Un polymère végétal, la lignine, est utilisé pour ajouter de la viscosité à la masse. La complexité du processus de fabrication et forte demande forment le coût des granulés. Le matériau est utilisé dans des chaudières spécialement équipées.

Les types de carburants sont déterminés en fonction du matériau à partir duquel ils sont traités :

• bois rond d'arbres de toute espèce;
• paille;
• tourbe;
• cosse de tournesol.

Parmi les avantages des pastilles combustibles, il convient de noter les qualités suivantes :

• respect de l'environnement;
• incapacité à se déformer et résistance aux champignons;
• rangement facile même à l'extérieur;
• uniformité et durée de combustion;
• coût relativement bas;
• la possibilité d'utiliser pour divers appareils de chauffage;
• taille de granulés appropriée pour téléchargement automatique dans une chaudière spécialement équipée.

briquettes

Les briquettes sont des combustibles solides, similaires à bien des égards aux pellets. Des matériaux identiques sont utilisés pour leur fabrication : copeaux de bois, copeaux, tourbe, cosses et paille. Pendant le processus de production, la matière première est broyée et comprimée en briquettes. Ce matériau est également classé comme carburant respectueux de l'environnement. Il est pratique de le ranger même sur en plein air... Une combustion douce, uniforme et lente de ce combustible peut être observée à la fois dans les cheminées et les poêles, ainsi que dans les chaudières de chauffage.

Les types de combustibles solides respectueux de l'environnement décrits ci-dessus sont une bonne alternative à la production de chaleur. Par rapport aux sources d'énergie thermique fossile qui ont un effet néfaste sur la combustion environnement et étant, de plus, non renouvelables, les carburants alternatifs présentent des avantages évidents et un coût relativement faible, ce qui est important pour certaines catégories de consommateurs.

Dans le même temps, le risque d'incendie de ces combustibles est beaucoup plus élevé. Par conséquent, il est nécessaire de prendre certaines mesures de sécurité concernant leur stockage et l'utilisation de matériaux résistants au feu pour les murs.

Combustibles liquides et gazeux

Quant aux substances combustibles liquides et gazeuses, la situation est la suivante.

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Quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète d'un combustible pesant 1 kg. La chaleur spécifique de combustion du carburant est déterminée empiriquement et est caractéristique essentielle carburant. Voir aussi : Fuel Finam Financial Dictionary... Vocabulaire financier

chaleur spécifique de combustion de la tourbe par bombe- La chaleur de combustion la plus élevée de la tourbe, compte tenu de la chaleur de formation et de dissolution dans l'eau sulfurique et acide nitrique... [GOST 21123 85] Pouvoir calorifique inadmissible et non recommandé de la tourbe à la bombe Sujets tourbe Termes généraux propriétés de la tourbe FR ... ... Guide du traducteur technique

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chaleur spécifique de combustion du carburant- 35 chaleur spécifique de combustion du carburant : La quantité totale d'énergie libérée dans des conditions spécifiées de combustion du carburant. Source : GOST R 53905 2010 : Économie d'énergie. Termes et définitions document original ... Dictionnaire-ouvrage de référence des termes de la documentation normative et technique

C'est la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète de la masse (pour les solides et les substances liquides) ou unités de volume (pour les gaz) de matière. Mesuré en joules ou en calories. Pouvoir calorifique par unité de masse ou de volume de carburant, ... ... Wikipedia

Encyclopédie moderne

Chaleur de combustion- (chaleur de combustion, pouvoir calorifique), la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète du combustible. Distinguer chaleur massique de combustion, volumétrique, etc. Par exemple, chaleur massique de combustion du charbon 28 34 MJ/kg, essence environ 44 MJ/kg ; volumétrique ... ... Dictionnaire encyclopédique illustré

Chaleur spécifique de combustion- Chaleur spécifique de combustion du carburant : la quantité totale d'énergie libérée dans des conditions spécifiées de combustion du carburant ...

Différents types de combustibles (solides, liquides et gazeux) se caractérisent par des propriétés générales et spécifiques. À les propriétés générales les combustibles comprennent la chaleur spécifique de combustion et l'humidité, des valeurs spécifiques - teneur en cendres, teneur en soufre (teneur en soufre), densité, viscosité et autres propriétés.

La chaleur spécifique de combustion du combustible est la quantité de chaleur libérée lors de la combustion complète \ (1 \) kg de solide ou carburant liquide ou \ (1 \) m³ de combustible gazeux.

La valeur énergétique d'un combustible est principalement déterminée par sa chaleur spécifique de combustion.

La valeur calorifique spécifique est désignée par la lettre \ (q \). Unité chaleur spécifique la combustion est de \ (1 \) J/kg pour les combustibles solides et liquides et de \ (1 \) J/m³ pour les combustibles gazeux.

La chaleur spécifique de combustion est déterminée expérimentalement par des méthodes assez complexes.

Tableau 2. Chaleur spécifique de combustion de certains types de combustibles.

Combustible solide

Combustible liquide

Combustible gazeux

(sous des conditions normales)

On peut voir d'après ce tableau que la plus élevée est la chaleur spécifique de combustion de l'hydrogène, elle est égale à \ (120 \) MJ/m³. Cela signifie qu'avec la combustion complète de l'hydrogène avec un volume de \ (1 \) m³ \ (120 \) MJ \ (= \) \ (120 \) ⋅ 10 6 J d'énergie est libérée.

L'hydrogène est l'un des combustibles à haute énergie. De plus, le produit de la combustion de l'hydrogène est de l'eau ordinaire, contrairement à d'autres types de combustibles, où les produits de combustion sont du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone, des cendres et des scories de four. Cela fait de l'hydrogène le carburant le plus respectueux de l'environnement.

Cependant, l'hydrogène gazeux est explosif. De plus, il a la densité la plus faible par rapport aux autres gaz à la même température et pression, ce qui crée des difficultés avec la liquéfaction de l'hydrogène et son transport.

La quantité totale de chaleur \ (Q \) dégagée lors d'une combustion complète \ (m \) kg de combustible solide ou liquide est calculée par la formule :

La quantité totale de chaleur \ (Q \) dégagée lors de la combustion complète \ (V \) m³ de combustible gazeux est calculée par la formule :

La teneur en humidité (teneur en humidité) du combustible réduit sa chaleur de combustion, car la consommation de chaleur pour l'évaporation de l'humidité augmente et le volume des produits de combustion augmente (en raison de la présence de vapeur d'eau).
La teneur en cendres est la quantité de cendres produite par la combustion des minéraux contenus dans le carburant. Les minéraux contenus dans le combustible réduisent son pouvoir calorifique, car la teneur en composants combustibles diminue (la raison principale) et la consommation de chaleur pour chauffer et fondre la masse minérale augmente.
La teneur en soufre (teneur en soufre) fait référence à un facteur négatif dans le carburant, car lorsqu'il brûle, des gaz sulfureux se forment, polluant l'atmosphère et détruisant le métal. De plus, le soufre contenu dans le carburant pénètre partiellement dans le métal fondu, le verre soudé en fusion, réduisant leur qualité. Par exemple, pour la fusion de verres cristallins, optiques et autres, un combustible contenant du soufre ne peut pas être utilisé, car le soufre réduit considérablement les propriétés optiques et la couleur du verre.

Tout combustible, brûlant, dégage de la chaleur (énergie), estimée quantitativement en joules ou en calories (4,3 J = 1 cal). En pratique, les calorimètres, appareils de laboratoire sophistiqués, sont utilisés pour mesurer la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion du carburant. La valeur calorifique est également appelée valeur calorifique.

La quantité de chaleur reçue de la combustion du combustible ne dépend pas seulement de sa Valeur calorifique, mais aussi de la masse.

Pour comparer des substances en termes de volume d'énergie libérée lors de la combustion, la valeur de la chaleur spécifique de combustion est plus pratique. Il indique la quantité de chaleur générée lors de la combustion d'un kilogramme (chaleur massique de combustion) ou d'un litre, mètre cube (chaleur massique de combustion) de carburant.

Les unités de chaleur spécifique de combustion du carburant adoptées dans le système SI sont kcal / kg, MJ / kg, kcal / m³, MJ / m³, ainsi que leurs dérivés.

La valeur énergétique d'un combustible est déterminée précisément par la valeur de sa chaleur spécifique de combustion. La relation entre la quantité de chaleur générée lors de la combustion du carburant, sa masse et la chaleur spécifique de combustion est exprimée par une formule simple :

Q = qm, où Q est la quantité de chaleur en J, q est la chaleur spécifique de combustion en J / kg et m est la masse de la substance en kg.

Pour tous les types de combustibles et la plupart des substances combustibles, les chaleurs spécifiques de combustion sont depuis longtemps déterminées et tabulées, qui sont utilisées par les experts lors du calcul de la chaleur dégagée lors de la combustion de combustibles ou d'autres matériaux. Dans différents tableaux, de légères divergences sont possibles, apparemment expliquées par des méthodes de mesure légèrement différentes ou par des valeurs calorifiques différentes du même type de matériaux combustibles extraits de différents gisements.

Le charbon a la consommation d'énergie la plus élevée des combustibles solides - 27 MJ / kg (anthracite - 28 MJ / kg). Des indicateurs similaires ont charbon(27 MJ/kg). Le lignite a un pouvoir calorifique beaucoup plus faible - 13 MJ / kg. De plus, il contient généralement beaucoup d'humidité (jusqu'à 60%), ce qui, en s'évaporant, réduit la valeur de la chaleur totale de combustion.

La tourbe brûle avec une chaleur de 14-17 MJ / kg (selon son état - miette, pressée, briquette). Le bois de chauffage, séché à 20% d'humidité, émet de 8 à 15 MJ/kg. Dans le même temps, la quantité d'énergie reçue du tremble et du bouleau peut différer de près de la moitié. Approximativement les mêmes indicateurs sont donnés par des pastilles de différents matériaux- de 14 à 18 MJ/kg.

Beaucoup moins que les solides, ils diffèrent par les valeurs de chaleur spécifique de combustion espèces liquides carburant. Ainsi, la chaleur spécifique de combustion du carburant diesel est de 43 MJ / l, essence - 44 MJ / l, kérosène - 43,5 MJ / l, fioul - 40,6 MJ / l.

La chaleur spécifique de combustion pour le gaz naturel est de 33,5 MJ / m³, pour le propane - 45 MJ / m³. Le combustible gazeux le plus énergivore est l'hydrogène gazeux (120 MJ/m³). Il est très prometteur pour une utilisation comme combustible, mais à ce jour, il n'a pas encore été trouvé. options optimales son stockage et son transport.

Comparaison de l'intensité énergétique de différents types de combustibles

En comparant la valeur énergétique des principaux types de combustibles solides, liquides et gazeux, il peut être établi qu'un litre d'essence ou de gazole correspond à 1,3 m³ de gaz naturel, un kilogramme de charbon - 0,8 m³ de gaz et un kg de bois de chauffage - 0,4 m³ de gaz.

La chaleur de combustion du carburant est l'indicateur le plus important efficacité, mais l'étendue de sa distribution dans les sphères de l'activité humaine dépend de capacités techniques et les indicateurs économiques d'utilisation.