Poznato je da je izvor energije koji se koristi u industriji, prometu, poljoprivredi, u svakodnevnom životu gorivo. To su ugljen, nafta, treset, drvo, prirodni plin itd. Kad gorivo izgori, energija se oslobađa. Pokušajmo otkriti zbog čega se u ovom slučaju oslobađa energija.

Prisjetimo se građe molekule vode (slika 16, a). Sastoji se od jednog atoma kisika i dva atoma vodika. Ako se molekula vode podijeli na atome, tada je potrebno nadvladati sile privlačenja između atoma, odnosno raditi, a time i trošiti energiju. Suprotno tome, ako se atomi kombiniraju i tvore molekulu, energija se oslobađa.

Upotreba goriva temelji se upravo na fenomenu oslobađanja energije kada se atomi kombiniraju. Tako se, na primjer, atomi ugljika sadržani u gorivu, tijekom izgaranja, kombiniraju s dva atoma kisika (slika 16, b). Tako nastaje molekula ugljičnog monoksida - ugljičnog dioksida - i energija se oslobađa.

Lik: 16. Molekularna struktura:
a - voda; b - spoj atoma ugljika i dva atoma kisika u molekulu ugljičnog dioksida

Pri proračunu motora, inženjer mora znati točno koliko toplote može osloboditi izgorjelo gorivo. Da biste to učinili, potrebno je eksperimentalno odrediti koliko će se topline osloboditi tijekom potpunog izgaranja iste mase goriva različitih vrsta.

Fizička veličina koja pokazuje koliko se topline oslobađa tijekom potpunog izgaranja goriva teškog 1 kg naziva se specifična toplina izgaranja goriva.

Specifična toplinska vrijednost označena je slovom q. Jedinica specifične topline izgaranja je 1 J / kg.

Specifična toplina izgaranja određuje se eksperimentalno pomoću prilično složenih instrumenata.

Rezultati eksperimentalnih podataka prikazani su u tablici 2.

tablica 2

Iz ove se tablice može vidjeti da specifična toplina izgaranja, na primjer, benzina iznosi 4,6 10 7 J / kg.

To znači da se potpunim izgaranjem benzina težine 1 kg oslobađa 4,6 10 7 J energije.

Ukupna količina topline Q koja se oslobodi tijekom izgaranja m kg goriva izračunava se po formuli

Pitanja

1. Kolika je specifična toplina izgaranja goriva?
2. U kojim se jedinicama mjeri specifična toplina izgaranja goriva?
3. Što znači izraz "specifična toplina izgaranja goriva jednaka 1,4 10 7 J / kg"? Kako se izračunava količina topline koja se oslobađa tijekom izgaranja goriva?

Vježba 9

1. Kolika se toplina oslobađa tijekom potpunog izgaranja ugljena težine 15 kg; alkohol težak 200 g?
2. Koliko će se topline osloboditi tijekom potpunog izgaranja nafte čija je masa 2,5 tone; kerozin, čiji je volumen 2 litre, a gustoća 800 kg / m 3?
3. Potpunim izgaranjem suhog drveta oslobođeno je 50 000 kJ energije. Koliko je drva izgorjelo?

Zadatak

Koristeći tablicu 2, konstruirajte trakasti grafikon za specifične topline izgaranja drva, alkohola, ulja, vodika, odabirući ljestvicu kako slijedi: širina pravokutnika je 1 ćelija, visina od 2 mm odgovara 10 J.

Tablice prikazuju masenu specifičnu toplinu izgaranja goriva (tekućeg, krutog i plinovitog) i nekih drugih zapaljivih materijala. U obzir se uzimaju goriva kao što su: ugljen, ogrjevno drvo, koks, treset, petrolej, ulje, alkohol, benzin, prirodni plin itd.

Popis tablica:

Tijekom egzotermne reakcije oksidacije goriva, njegova kemijska energija pretvara se u toplinsku s oslobađanjem određene količine topline. Dobivena toplinska energija obično se naziva toplinom izgaranja goriva. Ovisi o njegovom kemijskom sastavu, vlažnosti i glavni je. Toplina izgaranja goriva na 1 kg mase ili 1 m 3 volumena tvori masu ili zapreminsku specifičnu toplinu izgaranja.

Specifična toplina izgaranja goriva je količina topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja jedinice mase ili volumena krutog, tekućeg ili plinovitog goriva. U međunarodnom sustavu jedinica ova se vrijednost mjeri u J / kg ili J / m 3.

Specifična toplina izgaranja goriva može se odrediti eksperimentalno ili analitički izračunati. Eksperimentalne metode za određivanje kalorijske vrijednosti temelje se na praktičnom mjerenju količine topline koja se oslobađa tijekom izgaranja goriva, na primjer u kalorimetru s termostatom i bombom za izgaranje. Za gorivo s poznatim kemijskim sastavom, specifična toplina izgaranja može se odrediti pomoću Mendeljejeve formule.

Razlikovati veće i niže specifične topline izgaranja. Najveća toplina izgaranja jednaka je maksimalnoj količini topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja goriva, uzimajući u obzir toplinu koja se troši na isparavanje vlage sadržane u gorivu. Najniža toplina izgaranja manja je od vrijednosti najviše za vrijednost topline kondenzacije koja nastaje iz vlage u gorivu i vodika iz organske tvari koja se tijekom izgaranja pretvara u vodu.

Za određivanje pokazatelja kakvoće goriva, kao i u proračunima toplinskog inženjerstva obično koriste najnižu specifičnu toplinu izgaranja, što je najvažnija toplinska i radna karakteristika goriva i prikazano je u donjim tablicama.

Specifična toplina izgaranja krutog goriva (ugljen, ogrjev, treset, koks)

Tablica prikazuje vrijednosti specifične topline izgaranja suhog krutog goriva u MJ / kg. Gorivo u tablici razvrstano je po abecedi po nazivu.

Koksni ugljen ima najveću kalorijsku vrijednost od razmatranih krutih goriva - njegova specifična toplina izgaranja iznosi 36,3 MJ / kg (ili u SI jedinicama 36,3 · 10 6 J / kg). Uz to, velika toplina izgaranja karakteristična je za ugljen, antracit, drveni ugljen i smeđi ugljen.

Goriva s niskom energetskom učinkovitošću uključuju drvo, ogrjevno drvo, barut, treset, glodalicu. Na primjer, specifična toplina izgaranja drva za ogrjev je 8,4 ... 12,5, a barut - samo 3,8 MJ / kg.

Specifična toplina izgaranja tekućeg goriva (alkohol, benzin, kerozin, ulje)

Dana je tablica specifičnih toplina izgaranja tekućeg goriva i nekih drugih organskih tekućina. Treba napomenuti da se takva goriva kao što su benzin, dizel gorivo i ulje razlikuju po velikom otpuštanju topline tijekom izgaranja.

Specifične topline izgaranja alkohola i acetona znatno su niže od tradicionalnih motornih goriva. Uz to, tekuće raketno gorivo ima relativno nisku toplinsku vrijednost i - s potpunim izgaranjem 1 kg ovih ugljikovodika, oslobodit će se količina topline jednaka 9,2 odnosno 13,3 MJ.

Specifična toplina izgaranja plinovitog goriva i zapaljivih plinova

Prikazana je tablica specifičnih toplina izgaranja plinovitog goriva i nekih drugih zapaljivih plinova u smislu MJ / kg. Od razmatranih plinova razlikuje se po najvećoj masi specifičnoj toplini izgaranja. Potpunim izgaranjem jednog kilograma ovog plina oslobodit će se 119,83 MJ topline. Također, takvo gorivo kao prirodni plin ima visoku kalorijsku vrijednost - specifična toplina izgaranja prirodnog plina je 41 ... 49 MJ / kg (za čistih 50 MJ / kg).

Specifična toplina izgaranja nekih gorivih materijala

Postoji tablica specifičnih toplina izgaranja nekih gorivih materijala (drvo, papir, plastika, slama, guma itd.). Treba napomenuti materijale s velikom toplinom izgaranja. Ti materijali uključuju: gumu različitih vrsta, ekspandirani polistiren (pjena), polipropilen i polietilen.

Izvori:

1. GOST 147-2013 Čvrsto mineralno gorivo. Određivanje bruto ogrjevne vrijednosti i izračun neto ogrjevne vrijednosti.
2. GOST 21261-91 Naftni proizvodi. Metoda za određivanje bruto toplinske vrijednosti i izračunavanje neto toplinske vrijednosti.
3. GOST 22667-82 Prirodni zapaljivi plinovi. Računska metoda za određivanje kalorijske vrijednosti, relativne gustoće i Wobbeova broja.
4. GOST 31369-2008 Prirodni plin. Izračun kalorijske vrijednosti, gustoće, relativne gustoće i Wobbeova broja na temelju sastava komponenata.
5. Zemskiy G.T., Zapaljiva svojstva anorganskih i organskih materijala: priručnik M.: VNIIPO, 2016. - 970 str.

Temperatura izgaranja ugljena smatra se glavnim kriterijem koji izbjegava pogreške pri odabiru goriva. Upravo o toj vrijednosti izravno ovise izvedba kotla i njegov visokokvalitetni rad.

Opcija otkrivanja temperature

Zimi je pitanje grijanja stambenih prostorija posebno relevantno. Zbog sustavnog povećanja troškova nosača topline, ljudi moraju tražiti alternativne mogućnosti za proizvodnju topline.

Najbolji način za rješavanje ovog problema bit će odabir kotlova na kruto gorivo koji imaju optimalne proizvodne karakteristike, savršeno zadržavaju toplinu.

Specifična toplina izgaranja ugljena fizikalna je veličina koja pokazuje koliko se topline može osloboditi tijekom potpunog izgaranja kilograma goriva. Da bi kotao radio dulje vrijeme, važno je odabrati pravo gorivo za njega. Specifična toplina izgaranja ugljena je visoka (22 MJ / kg), stoga se ova vrsta goriva smatra optimalnom za učinkovit rad kotla.

Karakteristike i svojstva drva

Trenutno postoji tendencija prelaska s instalacija temeljenih na procesu izgaranja plina na sustave grijanja na kruto gorivo.

Ne znaju svi da stvaranje ugodne mikroklime u kući izravno ovisi o kvaliteti odabranog goriva. Izdvojit ćemo drvo kao tradicionalni materijal koji se koristi u takvim kotlovima za grijanje.

U surovim klimatskim uvjetima, koje karakteriziraju duge i hladne zime, prilično je teško zagrijati kuću drvom tijekom cijele sezone grijanja. S naglim padom temperature zraka, vlasnik kotla prisiljen je koristiti ga na rubu maksimalnih mogućnosti.

Pri odabiru drva kao krutog goriva pojavljuju se ozbiljni problemi i neugodnosti. Prije svega, napominjemo da je temperatura izgaranja ugljena mnogo viša od temperature drva. Među nedostacima je velika brzina izgaranja drva za ogrjev, što stvara ozbiljne poteškoće u radu kotla za grijanje. Njegov je vlasnik prisiljen neprestano nadzirati dostupnost drva za ogrjev u kaminu; dovoljno će ih biti potrebno za sezonu grijanja.

Mogućnosti ugljena

Temperatura izgaranja mnogo je veća, pa je ova opcija goriva izvrsna alternativa konvencionalnom ogrjevnom drvu. Također primjećujemo izvrstan pokazatelj prijenosa topline, trajanja procesa izgaranja i male potrošnje goriva. Postoji nekoliko sorti ugljena, povezanih sa specifičnostima rudarstva, kao i dubinom u unutrašnjosti zemlje: kamen, smeđa, antracit.

Svaka od ovih opcija ima svoje prepoznatljive kvalitete i karakteristike koje joj omogućuju upotrebu u kotlovima na kruta goriva. Temperatura izgaranja ugljena u peći bit će minimalna kada se koristi smeđi ugljen, jer sadrži prilično veliku količinu različitih nečistoća. Što se tiče pokazatelja prijenosa topline, njihova je vrijednost slična vrijednosti drveta. Kemijska reakcija izgaranja je egzotermna, a toplina izgaranja ugljena je velika.

Za ugljen, temperatura paljenja doseže 400 stupnjeva. Štoviše, toplina izgaranja ove vrste ugljena prilično je velika, pa se ova vrsta goriva široko koristi za grijanje stambenih prostorija.

Antracit ima maksimalnu učinkovitost. Među nedostatke takvog goriva izdvojit ćemo njegovu visoku cijenu. Temperatura izgaranja ove vrste ugljena doseže 2250 stupnjeva. Niti jedno drugo čvrsto gorivo izvađeno iz unutrašnjosti zemlje nema sličan pokazatelj.

Značajke peći na ugljen

Takav uređaj ima značajke dizajna, uključuje reakciju pirolize ugljena. ne odnosi se na minerale, postao je proizvod ljudskog djelovanja.

Temperatura izgaranja ugljena iznosi 900 stupnjeva, što je praćeno oslobađanjem dovoljne količine toplinske energije. Koja tehnologija stoji iza tako nevjerojatnog proizvoda? Suština leži u određenoj preradi drveta, zbog čega dolazi do značajne promjene u njegovoj strukturi, oslobađanju viška vlage iz njega. Sličan postupak provodi se u posebnim pećnicama. Načelo rada takvih uređaja temelji se na procesu pirolize. Peć na drveni ugljen ima četiri osnovne komponente:

• komore za izgaranje;
• utvrđena baza;
• dimnjak;
• pretinac za recikliranje.

Kemijski postupak

Nakon ulaska u komoru, ogrjev postupno tinja. Do ovog procesa dolazi zbog prisutnosti dovoljne količine plinovitog kisika u peći za poticanje izgaranja. Kako tinja, oslobađa se dovoljna količina topline, pretvarajući višak tekućine u paru.

Dim koji se tijekom reakcije oslobodi odlazi u odjeljak za reciklažu, gdje u potpunosti izgara, a toplina se oslobađa. obavlja nekoliko važnih funkcionalnih zadataka. Uz njegovu pomoć stvara se ugljen, a u sobi se održava ugodna temperatura.

Ali postupak dobivanja takvog goriva prilično je osjetljiv i uz najmanje odgađanje moguće je potpuno izgaranje ogrjevnih drva. U određeno vrijeme potrebno je iz peći ukloniti pougljenjene izratke.

Upotreba ugljena

Ako se promatra tehnološki lanac, dobiva se izvrstan materijal koji se može koristiti za potpuno grijanje stambenih prostora tijekom zimske sezone grijanja. Naravno, temperatura izgaranja ugljena bit će viša, ali ne u svim regijama takvo gorivo je pristupačno.

Ugljen počinje gorjeti na temperaturi od 1250 stupnjeva. Na primjer, topionica radi na ugljen. Plamen koji nastaje pri dovodu zraka u peć otapa metal s lakoćom.

Stvaranje optimalnih uvjeta za izgaranje

Zbog visoke temperature, svi unutarnji elementi peći izrađeni su od posebnih vatrostalnih opeka. Za njihovo polaganje koristi se vatrostalna glina. Ako se stvore posebni uvjeti, sasvim je moguće dobiti temperaturu u pećnici veću od 2000 stupnjeva. Svaka vrsta ugljena ima svoj indikator točke plamišta. Nakon postizanja ovog pokazatelja, važno je održavati temperaturu paljenja kontinuiranim dovodom viška kisika u peć.

Među nedostacima ovog postupka ističemo gubitak topline, jer će dio oslobođene energije ići kroz cijev. To dovodi do smanjenja temperature peći. Tijekom eksperimentalnih studija znanstvenici su uspjeli utvrditi optimalnu prekomjernu količinu kisika za razne vrste goriva. Zbog odabira viška zraka može se očekivati \u200b\u200bpotpuno izgaranje goriva. Kao rezultat, možete računati na minimalne gubitke topline.

Zaključak

Usporedna vrijednost goriva procjenjuje se prema kalorijskoj vrijednosti koja se mjeri u kalorijama. Uzimajući u obzir karakteristike različitih vrsta, možemo zaključiti da je ugljen optimalna vrsta krute tvari.Mnogi vlasnici vlastitih sustava grijanja pokušavaju koristiti kotlove koji rade na miješana goriva: kruta, tekuća, plinovita.

specifična toplina izgaranja - specifična toplina - teme naftna i plinska industrija Sinonimi specifična toplina EN specifična toplina ...

Količina topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja goriva težine 1 kg. Specifična toplina izgaranja goriva određuje se empirijski i najvažnija je karakteristika goriva. Vidi također: Financijski rječnik za gorivo Finam ... Financijski rječnik

specifična toplina sagorijevanja treseta bombom - Veća kalorijska vrijednost treseta, uzimajući u obzir toplinu nastanka i otapanja sumporne i dušične kiseline u vodi. [GOST 21123 85] Neprihvatljiva, ne preporučujuća kalorijska vrijednost treseta bombom Teme treseta Opći pojmovi svojstva treseta EN ... ... Vodič za tehničkog prevoditelja

specifična toplina izgaranja (gorivo) - 3.1.19 specifična toplina izgaranja (gorivo): Ukupna količina energije koja se oslobađa pod reguliranim uvjetima izgaranja goriva. Izvor …

Bomba specifična toplina izgaranja treseta - 122. Specifična toplina izgaranja treseta bombom Veća toplina izgaranja treseta, uzimajući u obzir toplinu nastanka i otapanja sumporne i dušične kiseline u vodi Izvor: GOST 21123 85: Treset. Pojmovi i definicije izvorni dokument ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

specifična toplina izgaranja - 35 specifična toplina izgaranja goriva: Ukupna količina energije koja se oslobađa pod određenim uvjetima izgaranja goriva. Izvor: GOST R 53905 2010: Ušteda energije. Pojmovi i definicije izvorni dokument ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

To je količina topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja mase (za krute i tekuće tvari) ili zapremine (za plinovite) jedinice tvari. Mjeri se u džulima ili kalorijama. Kalorijska vrijednost po jedinici mase ili volumena goriva, ... ... Wikipedia

Moderna enciklopedija

Toplina izgaranja - (toplina izgaranja, kalorijska vrijednost), količina topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja goriva. Razlikovati specifičnu toplinu izgaranja, zapreminsku itd. Na primjer, specifična toplina izgaranja ugljena iznosi 28 34 MJ / kg, benzin je oko 44 MJ / kg; volumetrijski ... ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik

Specifična toplina izgaranja - Specifična toplina izgaranja goriva: ukupna količina energije koja se oslobađa pod određenim uvjetima izgaranja goriva ...

Razne vrste goriva (kruto, tekuće i plinovito) karakteriziraju opća i specifična svojstva. Opća svojstva goriva uključuju specifičnu toplinu izgaranja i vlagu, dok specifična uključuju sadržaj pepela, sadržaj sumpora (sadržaj sumpora), gustoću, viskoznost i druga svojstva.

Specifična toplina izgaranja goriva je količina topline koja se oslobađa tijekom potpunog izgaranja \\ (1 \\) kg krutog ili tekućeg goriva ili \\ (1 \\) m³ plinovitog goriva.

Energetska vrijednost goriva prvenstveno se određuje specifičnom toplinom izgaranja.

Specifična toplinska vrijednost označena je slovom \\ (q \\). Jedinica specifične topline izgaranja je \\ (1 \\) J / kg za kruta i tekuća goriva i \\ (1 \\) J / m³ za plinovita goriva.

Specifična toplina izgaranja eksperimentalno se određuje prilično složenim metodama.

Tablica 2. Specifična toplina izgaranja nekih vrsta goriva.

Čvrsto gorivo

Tekuće gorivo

Plinovito gorivo

(u normalnim uvjetima)

Ova tablica pokazuje da je najviša specifična toplina izgaranja vodika, ona je \\ (120 \\) MJ / m³. To znači da se potpunim izgaranjem vodika s volumenom \\ (1 \\) m³ \\ (120 \\) MJ \\ (\u003d \\) \\ (120 \\) oslobodi 10 6 J energije.

Vodik je jedno od visokoenergetskih goriva. Uz to, proizvod izgaranja vodika je obična voda, za razliku od ostalih vrsta goriva, gdje su proizvodi izgaranja ugljični dioksid i plinovi ugljičnog monoksida, pepeo i troska u peći. To vodik čini ekološki najprihvatljivijim gorivom.

Međutim, plin vodik je eksplozivan. Uz to, ima najmanju gustoću u usporedbi s drugim plinovima pri istoj temperaturi i tlaku, što otežava ukapljivanje vodika i njegov transport.

Ukupna količina topline \\ (Q \\) koja se oslobodi tijekom potpunog izgaranja \\ (m \\) kg krutog ili tekućeg goriva izračunava se po formuli:

Ukupna količina topline \\ (Q \\) koja se oslobodi tijekom potpunog izgaranja \\ (V \\) m³ plinovitog goriva izračunava se po formuli:

Sadržaj vlage (sadržaj vlage) u gorivu smanjuje njegovu toplinu izgaranja, jer se povećava potrošnja topline za isparavanje vlage, a povećava se količina proizvoda izgaranja (zbog prisutnosti vodene pare).
Sadržaj pepela je količina pepela koji nastaje izgaranjem minerala u gorivu. Minerali sadržani u gorivu smanjuju njegovu toplinu izgaranja, jer se smanjuje sadržaj zapaljivih komponenata (glavni razlog), a povećava se potrošnja topline za grijanje i topljenje mineralne mase.
Sadržaj sumpora (sadržaj sumpora) odnosi se na negativan čimbenik u gorivu, jer se tijekom njegovog izgaranja stvaraju sumporni plinovi koji onečišćuju atmosferu i uništavaju metal. Osim toga, sumpor sadržan u gorivu djelomično prelazi u topljeni metal, zavareno staklo, što smanjuje njihovu kvalitetu. Na primjer, za taljenje kristalnih, optičkih i drugih stakala nemoguće je koristiti gorivo koje sadrži sumpor, jer sumpor značajno smanjuje optička svojstva i boju stakla.