On sait que la source d'énergie utilisée dans l'industrie, les transports, l'agriculture et les ménages est le carburant. Ce sont le charbon, le pétrole, la tourbe, le bois de chauffage, le gaz naturel, etc. Lorsque le combustible est brûlé, de l'énergie est libérée. Essayons de comprendre comment l'énergie est libérée dans ce cas.

Rappelons la structure de la molécule d'eau (Fig. 16, a). Il se compose d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène. Si une molécule d'eau est divisée en atomes, il est alors nécessaire de vaincre les forces d'attraction entre les atomes, c'est-à-dire de faire du travail, et donc de dépenser de l'énergie. Inversement, si des atomes se combinent pour former une molécule, de l'énergie est libérée.

L'utilisation du carburant repose précisément sur le phénomène de libération d'énergie lorsque les atomes se combinent. Par exemple, les atomes de carbone contenus dans le carburant sont combinés avec deux atomes d'oxygène lors de la combustion (Fig. 16, b). Cela produit une molécule de monoxyde de carbone - gaz carbonique- et l'énergie est libérée.

Riz. 16. Structure des molécules :
de l'eau; b - connexion d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène dans une molécule de dioxyde de carbone

Lors de la conception de moteurs, un ingénieur doit savoir exactement quelle quantité de chaleur le carburant brûlé peut dégager. Pour ce faire, il est nécessaire de déterminer expérimentalement la quantité de chaleur qui sera dégagée lors de la combustion complète d'une même masse de combustible de types différents.

La quantité physique indiquant la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète d'un carburant pesant 1 kg est appelée chaleur spécifique de combustion du carburant.

La chaleur spécifique de combustion est désignée par la lettre q. L'unité de chaleur spécifique de combustion est 1 J/kg.

La chaleur spécifique de combustion est déterminée expérimentalement à l'aide d'instruments assez complexes.

Les résultats des données expérimentales sont présentés dans le tableau 2.

Tableau 2

De ce tableau on peut voir que chaleur spécifique combustion, par exemple essence 4,6 10 7 J / kg.

Cela signifie qu'avec la combustion complète d'essence pesant 1 kg, 4,6 10 7 J d'énergie sont libérés.

La quantité totale de chaleur Q libérée lors de la combustion de m kg de carburant est calculée par la formule

Des questions

1. Quelle est la chaleur spécifique de combustion du carburant ?
2. Dans quelles unités la chaleur spécifique de combustion du carburant est-elle mesurée ?
3. Que signifie l'expression « chaleur spécifique de combustion du carburant égale à 1,4 10 7 J / kg » ? Comment la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion du carburant est-elle calculée ?

Exercice 9

1. Combien de chaleur est dégagée lors d'une combustion complète charbon pesant 15 kg; alcool pesant 200 g?
2. Quelle quantité de chaleur sera dégagée lors de la combustion complète du pétrole, dont la masse est de 2,5 tonnes; kérosène dont le volume est de 2 litres et la densité de 800 kg / m 3?
3. Avec la combustion complète du bois de chauffage sec, 50 000 kJ d'énergie ont été libérés. Combien de bois de chauffage a brûlé?

Exercer

A l'aide du tableau 2, construisez un histogramme de la chaleur spécifique de combustion du bois de chauffage, de l'alcool, de l'huile, de l'hydrogène en choisissant l'échelle suivante : la largeur du rectangle est de 1 cellule, la hauteur de 2 mm correspond à 10 J.

Les tableaux présentent la chaleur spécifique massique de combustion du combustible (liquide, solide et gazeux) et de certains autres matériaux combustibles. Les combustibles tels que : charbon, bois de chauffage, coke, tourbe, kérosène, pétrole, alcool, essence, gaz naturel, etc. sont pris en compte.

Liste des tableaux :

Dans une réaction d'oxydation exothermique du combustible, son énergie chimique est convertie en énergie thermique avec dégagement d'une certaine quantité de chaleur. L'émergence l'énérgie thermique appelée la chaleur de combustion du carburant. Cela dépend de sa composition chimique, de son humidité et c'est le principal. Le pouvoir calorifique du combustible, rapporté à 1 kg de masse ou 1 m 3 de volume, forme le pouvoir calorifique spécifique massique ou volumétrique.

La chaleur spécifique de combustion d'un combustible est la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète d'une unité de masse ou de volume de combustible solide, liquide ou gazeux. Dans le système international d'unités, cette valeur est mesurée en J / kg ou J / m 3.

La chaleur spécifique de combustion d'un combustible peut être déterminée expérimentalement ou calculée analytiquement. Les méthodes expérimentales de détermination du pouvoir calorifique reposent sur la mesure pratique de la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion du carburant, par exemple dans un calorimètre avec un thermostat et une bombe à combustion. Pour le carburant avec composition chimique la chaleur spécifique de combustion peut être déterminée à partir de la formule de Mendeleïev.

Il existe des chaleurs spécifiques de combustion supérieures et inférieures. Le pouvoir calorifique supérieur est égal à la quantité maximale de chaleur dégagée lors de la combustion complète du combustible, compte tenu de la chaleur dépensée pour l'évaporation de l'humidité contenue dans le combustible. La valeur calorifique inférieure est inférieure à la valeur supérieure par la valeur de la chaleur de condensation, qui est formée à partir de l'humidité du combustible et de l'hydrogène matière organique qui se transforme en eau lorsqu'il est brûlé.

Pour déterminer les indicateurs de qualité du carburant, ainsi que dans calculs thermotechniques utilisent généralement la plus faible chaleur spécifique de combustion, qui est le facteur thermique et caractéristique opérationnelle carburant et est indiqué dans les tableaux ci-dessous.

Chaleur spécifique de combustion des combustibles solides (charbon, bois de chauffage, tourbe, coke)

Le tableau montre les valeurs de la chaleur spécifique de combustion de sec combustible solide dans la dimension de MJ/kg. Le carburant dans le tableau est classé par nom dans l'ordre alphabétique.

Parmi les combustibles solides considérés, le charbon à coke a le pouvoir calorifique le plus élevé - sa chaleur spécifique de combustion est de 36,3 MJ/kg (ou 36,3·10 6 J/kg en unités SI). De plus, le pouvoir calorifique élevé est caractéristique du charbon, de l'anthracite, du charbon de bois et du lignite.

Les combustibles à faible efficacité énergétique comprennent le bois, le bois de chauffage, la poudre à canon, le freztorf, le schiste bitumineux. Par exemple, la chaleur spécifique de combustion du bois de chauffage est de 8,4 ... 12,5 et la poudre à canon - seulement 3,8 MJ / kg.

Chaleur spécifique de combustion du combustible liquide (alcool, essence, kérosène, huile)

Le tableau de chaleur spécifique de combustion est donné combustible liquide et quelques autres liquides organiques. Il convient de noter que les carburants tels que l'essence, le carburant diesel et l'huile se caractérisent par un dégagement de chaleur élevé lors de la combustion.

La chaleur spécifique de combustion de l'alcool et de l'acétone est nettement inférieure à celle des carburants automobiles traditionnels. De plus, le carburant de fusée liquide a un pouvoir calorifique relativement faible et, avec la combustion complète de 1 kg de ces hydrocarbures, une quantité de chaleur égale à 9,2 et 13,3 MJ, respectivement, sera dégagée.

Chaleur spécifique de combustion du combustible gazeux et des gaz combustibles

Un tableau de la chaleur spécifique de combustion du combustible gazeux et de certains autres gaz combustibles dans la dimension de MJ/kg est présenté. Parmi les gaz considérés, la plus grande masse massique de chaleur de combustion diffère. Avec la combustion complète d'un kilogramme de ce gaz, 119,83 MJ de chaleur seront dégagés. De plus, un combustible tel que le gaz naturel a un pouvoir calorifique élevé - la chaleur spécifique de combustion du gaz naturel est de 41 ... 49 MJ / kg (pour 50 MJ / kg purs).

Chaleur spécifique de combustion de certains matériaux combustibles

Un tableau est donné de la chaleur spécifique de combustion de certains matériaux combustibles (, bois, papier, plastique, paille, caoutchouc, etc.). Il convient de noter les matériaux à fort dégagement de chaleur lors de la combustion. Ces matériaux comprennent : le caoutchouc divers types, polystyrène expansé (styromousse), polypropylène et polyéthylène.

Sources:

1. GOST 147-2013 Combustible minéral solide. Détermination du pouvoir calorifique supérieur et calcul du pouvoir calorifique inférieur.
2. GOST 21261-91 Produits pétroliers. Méthode de détermination du pouvoir calorifique supérieur et de calcul du pouvoir calorifique inférieur.
3. GOST 22667-82 Gaz naturels combustibles. Méthode de calcul pour déterminer le pouvoir calorifique, la densité relative et le nombre de Wobbe.
4. GOST 31369-2008 Gaz naturel. Calcul de la valeur calorifique, de la densité, de la densité relative et du nombre de Wobbe en fonction de la composition des composants.
5. Zemsky G. T. Propriétés inflammables des matériaux inorganiques et organiques : ouvrage de référence M. : VNIIPO, 2016 - 970 p.

La température de combustion du charbon est considérée comme le principal critère permettant d'éviter les erreurs lors du choix du combustible. C'est de cette valeur que dépendent directement les performances de la chaudière, son travail de haute qualité.

Option de détection de température

En hiver, la question du chauffage des locaux d'habitation est particulièrement pertinente. En raison de l'augmentation systématique du coût des caloporteurs, les gens doivent rechercher options alternatives production d'énergie thermique.

La meilleure façon de résoudre ce problème serait de sélectionner des chaudières à combustible solide présentant des caractéristiques de production optimales et retenant parfaitement la chaleur.

La chaleur spécifique de combustion du charbon est une grandeur physique indiquant la quantité de chaleur qui peut être dégagée lors de la combustion complète d'un kilogramme de combustible. Pour que la chaudière fonctionne longue durée, il est important de choisir le bon carburant pour cela. La chaleur spécifique de combustion de la houille est élevée (22 MJ/kg), donc cette espèce le carburant est considéré comme optimal pour travail efficace Chaudière.

Caractéristiques et propriétés du bois

Actuellement, il y a une tendance à passer des installations basées sur le processus de combustion du gaz aux systèmes de chauffage domestique à combustible solide.

Tout le monde ne sait pas que la création d'un microclimat confortable dans la maison dépend directement de la qualité du combustible sélectionné. En tant que matériau traditionnel utilisé dans de tels chaudières de chauffage, sélectionnez le bois.

Dans dur conditions climatiques, caractérisée par un hiver long et froid, il est assez difficile de chauffer une habitation au bois pendant toute la saison de chauffage. Avec une forte baisse de la température de l'air, le propriétaire de la chaudière est obligé de l'utiliser au bord des capacités maximales.

Lors du choix du bois comme combustible solide, de graves problèmes et inconvénients surviennent. Tout d'abord, on constate que la température de combustion du charbon est bien supérieure à celle du bois. Parmi les lacunes figure le taux élevé de combustion du bois de chauffage, qui crée de sérieuses difficultés dans le fonctionnement de la chaudière de chauffage. Son propriétaire est obligé de surveiller en permanence la disponibilité de bois de chauffage dans la fournaise, une quantité suffisamment importante d'entre eux sera nécessaire pour la saison de chauffage.

Options de charbon

La température de combustion est beaucoup plus élevée, donc cette option de combustible est une excellente alternative au bois de chauffage conventionnel. Nous notons également un excellent indicateur de transfert de chaleur, la durée du processus de combustion et une faible consommation de carburant. Il existe plusieurs variétés de charbon associées aux spécificités de l'exploitation minière, ainsi qu'à la profondeur d'occurrence à l'intérieur de la terre : pierre, brun, anthracite.

Chacune de ces options a ses propres qualités et caractéristiques distinctives qui lui permettent d'être utilisée dans chaudières à combustible solide. La température de combustion du charbon dans le four sera minimale lors de l'utilisation de charbon brun, car il contient une quantité assez importante d'impuretés diverses. Quant aux indicateurs de transfert de chaleur, leur valeur est similaire à celle du bois. Réaction chimique la combustion est exothermique, la chaleur de combustion du charbon est élevée.

Dans le charbon, la température d'inflammation atteint 400 degrés. De plus, la valeur calorifique de ce type de charbon est assez élevée, ce type de combustible est donc largement utilisé pour le chauffage des locaux d'habitation.

L'anthracite a une efficacité maximale. Parmi les inconvénients d'un tel carburant, soulignons son coût élevé. La température de combustion de ce type de charbon atteint 2250 degrés. Il n'existe aucun indicateur de ce type pour les combustibles solides extraits des entrailles de la terre.

Caractéristiques d'un poêle à charbon

Un tel appareil a caractéristiques de conception, implique la réaction de pyrolyse du charbon. ne s'applique pas aux minéraux, il est devenu un produit de l'activité humaine.

La température de combustion du charbon est de 900 degrés, ce qui s'accompagne de la libération de suffisant l'énérgie thermique. Quelle est la technologie pour créer un produit aussi étonnant ? L'essentiel est un certain traitement du bois, en raison duquel il y a un changement significatif dans sa structure, la libération de excès d'humidité. Un processus similaire est effectué dans des fours spéciaux. Le principe de fonctionnement de tels dispositifs est basé sur le procédé de pyrolyse. Le four à charbon se compose de quatre éléments de base :

• chambres de combustion;
• base renforcée;
• cheminée;
• compartiment de recyclage.

procédé chimique

Après être entré dans la chambre, le bois de chauffage couve progressivement. Ce processus se produit en raison de la présence dans le four d'une quantité suffisante d'oxygène gazeux qui entretient la combustion. Au fur et à mesure de la combustion, une quantité suffisante de chaleur est libérée, l'excès de liquide se transforme en vapeur.

La fumée dégagée lors de la réaction va dans le compartiment de recyclage, où elle brûle complètement, et de la chaleur est dégagée. effectue plusieurs tâches fonctionnelles importantes. Avec son aide, du charbon de bois se forme et une température confortable est maintenue dans la pièce.

Mais le processus d'obtention d'un tel combustible est assez délicat, et avec le moindre retard, une combustion complète du bois de chauffage est possible. Il est nécessaire de retirer les flans carbonisés du four à un certain moment.

Application de charbon de bois

Sous réserve de la chaîne technologique, un excellent matériau est obtenu, qui peut être utilisé pour le chauffage complet des locaux d'habitation pendant l'hiver saison de chauffage. Bien sûr, la température de combustion du charbon sera plus élevée, mais ce combustible n'est pas abordable dans toutes les régions.

La combustion du charbon de bois commence à une température de 1250 degrés. Par exemple, un four de fusion fonctionne au charbon de bois. La flamme qui se forme lorsque l'air est fourni au four fait facilement fondre le métal.

Créer des conditions optimales pour la combustion

À cause de haute température tous les éléments internes du four sont en matériaux spéciaux brique réfractaire. L'argile réfractaire est utilisée pour leur pose. Lors de la création conditions spéciales il est tout à fait possible d'obtenir une température supérieure à 2000 degrés dans le four. Chaque type de charbon a son propre point d'éclair. Après avoir atteint cet indicateur, il est important de maintenir la température d'allumage en fournissant en permanence un excès d'oxygène au four.

Parmi les inconvénients de ce procédé, nous soulignons la perte de chaleur, car une partie de l'énergie dégagée passera par le tuyau. Cela conduit à une diminution de la température du four. Au cours d'études expérimentales, les scientifiques ont pu établir pour diverses sortes carburant volume excédentaire optimal d'oxygène. Grâce au choix de l'excès d'air, on peut s'attendre à une combustion complète du carburant. En conséquence, vous pouvez compter sur une perte minimale d'énergie thermique.

Conclusion

La valeur comparative d'un combustible est mesurée par son pouvoir calorifique, mesuré en calories. Compte tenu des caractéristiques de ses différents types, on peut conclure que c'est le charbon qui est vue optimale solide de nombreux propriétaires possèdent systèmes de chauffage ils essaient d'utiliser des chaudières qui fonctionnent avec des combustibles mixtes : solide, liquide, gazeux.

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chaleur spécifique de combustion du combustible- 35 pouvoir calorifique d'un combustible : quantité totale d'énergie libérée dans des conditions de combustion de combustible spécifiées. 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

Il s'agit de la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète de la masse (pour les solides et substances liquides) ou unités volumétriques (pour les gazeux) de la matière. Elle se mesure en joules ou en calories. La chaleur de combustion, rapportée à une 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. Il existe des chaleurs spécifiques de combustion, volumétriques, etc. Par exemple, la chaleur spécifique de combustion du charbon est de 28 34 MJ/kg, celle de l'essence est d'environ 44 MJ/kg ; volumineux ... ... Dictionnaire encyclopédique illustré

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

Les 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 de combustion et l'humidité spécifiques, celles spécifiques - la teneur en cendres, la teneur en soufre (teneur en soufre), la densité, la viscosité et d'autres propriétés.

La chaleur spécifique de combustion d'un combustible est la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète de \(1\) kg de combustible solide ou liquide ou de \(1\) m³ de combustible gazeux.

La valeur énergétique du combustible est principalement déterminée par sa chaleur spécifique de combustion.

La chaleur spécifique de combustion est désignée par la lettre \(q\). L'unité de chaleur spécifique de combustion est \(1\) J/kg pour les combustibles solides et liquides et \(1\) 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

Carburant liquide

combustible gazeux

(sous des conditions normales)

De ce tableau, on peut voir que la plus élevée est la chaleur spécifique de combustion de l'hydrogène, c'est \(120\) MJ / m³. Cela signifie que la combustion complète de l'hydrogène avec un volume \(1\) m³ libère \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 10 6 J d'énergie.

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

Cependant, le gaz hydrogène est explosif. De plus, il a la densité la plus faible par rapport aux autres gaz à la même température et à la même pression, ce qui rend difficile la liquéfaction de l'hydrogène et son transport.

La quantité totale de chaleur \(Q\) dégagée lors de la 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 :

L'humidité (teneur en humidité) du combustible réduit sa valeur calorifique, 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 produites lors de la combustion des substances minérales contenues dans le combustible. Les substances minérales contenues dans le combustible abaissent 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 au facteur de carburant négatif, car lors de sa combustion, des gaz de dioxyde de soufre se forment qui polluent l'atmosphère et détruisent le métal. De plus, le soufre contenu dans le combustible passe partiellement dans la masse de métal fondu et de verre soudé, ce qui réduit 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.