Sanayide, ulaşımda, tarımda ve günlük yaşamda kullanılan enerjinin kaynağının yakıt olduğu bilinmektedir. Bunlar kömür, petrol, turba, yakacak odun, doğalgaz vb. Yakıt yandığında enerji açığa çıkar. Bu durumda enerjinin nasıl açığa çıktığını bulmaya çalışalım.

Su molekülünün yapısını hatırlayalım (Şekil 16, a). Bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomundan oluşur. Bir su molekülü atomlara bölünürse atomlar arasındaki çekim kuvvetlerinin aşılması yani iş yapılması ve dolayısıyla enerji harcanması gerekir. Tersine, eğer atomlar bir molekül oluşturacak şekilde birleşirse enerji açığa çıkar.

Yakıt kullanımı tam olarak atomların birleşmesi sırasında ortaya çıkan enerji olgusuna dayanmaktadır. Örneğin yakıtın içerdiği karbon atomları yanma sırasında iki oksijen atomuyla birleşir (Şekil 16, b). Bu durumda bir karbon monoksit molekülü oluşur. karbon dioksit- ve enerji açığa çıkar.

Pirinç. 16. Moleküllerin yapısı:
bir su; b - bir karbon atomu ve iki oksijen atomunun bir karbon dioksit molekülünde birleşimi

Motorları hesaplarken mühendisin, yanan yakıtın ne kadar ısı açığa çıkarabileceğini tam olarak bilmesi gerekir. Bunu yapmak için, aynı kütledeki farklı yakıt türlerinin tamamen yanması sırasında ne kadar ısı açığa çıkacağını deneysel olarak belirlemek gerekir.

1 kg ağırlığındaki yakıtın tamamen yanması sırasında ne kadar ısı açığa çıktığını gösteren fiziksel niceliğe, yakıtın özgül yanma ısısı denir.

Yanma özgül ısısı q harfiyle gösterilir. Özgül yanma ısısının birimi 1 J/kg'dır.

Yanmanın özgül ısısı oldukça karmaşık aletler kullanılarak deneysel olarak belirlenir.

Deneysel verilerin sonuçları Tablo 2'de gösterilmektedir.

Tablo 2

Bu tablodan açıkça görülüyor ki özısı yanma, örneğin benzin 4,6 10 7 J / kg.

Bu, 1 kg ağırlığındaki benzinin tamamen yanmasının 4,6 · 10 · 7 J enerji açığa çıkardığı anlamına gelir.

M kg yakıtın yanması sırasında açığa çıkan toplam ısı Q miktarı formülle hesaplanır.

Sorular

1. Yakıtın özgül yanma ısısı nedir?
2. Yakıtın özgül yanma ısısı hangi birimlerde ölçülür?
3. “Yakıtın özgül yanma ısısı 1,4 · 10 7 J / kg'a eşittir” ifadesi ne anlama geliyor? Yakıtın yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı nasıl hesaplanır?

Egzersiz 9

1. Tam yanma sırasında ne kadar ısı açığa çıkar? odun kömürü 15 kg ağırlığında; 200 gr ağırlığında alkol?
2. Kütlesi 2,5 ton olan yağın tamamen yanması sırasında ne kadar ısı açığa çıkacak; Hacmi 2 litre ve yoğunluğu 800 kg / m3 olan gazyağı?
3. Kuru odun tamamen yandığında 50.000 kJ enerji açığa çıktı. Hangi odun kütlesi yandı?

Egzersiz yapmak

Tablo 2'yi kullanarak yakacak odun, alkol, yağ, hidrojenin özgül yanma ısısı için bir çubuk grafik oluşturun ve ölçeği şu şekilde seçin: dikdörtgenin genişliği 1 hücredir, 2 mm yüksekliği 10 J'ye karşılık gelir.

Tablolar, yakıtın (sıvı, katı ve gaz) ve diğer bazı yanıcı maddelerin kütlesel yanma ısısını göstermektedir. Aşağıdaki yakıtlar dikkate alınmıştır: kömür, yakacak odun, kok, turba, gazyağı, yağ, alkol, benzin, doğal gaz vb.

Tablo listesi:

Yakıt oksidasyonunun ekzotermik reaksiyonu sırasında, kimyasal enerjisi belirli bir miktarda ısının açığa çıkmasıyla termal enerjiye dönüştürülür. Sonuç Termal enerji genellikle yakıtın yanma ısısı denir. Kimyasal bileşimine, nemine bağlıdır ve asıl olanıdır. 1 kg kütle veya 1 m3 hacim başına yakıtın yanma ısısı, kütle veya hacimsel özgül yanma ısısını oluşturur.

Bir yakıtın özgül yanma ısısı, katı, sıvı veya gaz yakıtın birim kütlesinin veya hacminin tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Uluslararası Birim Sisteminde bu değer J/kg veya J/m3 cinsinden ölçülür.

Bir yakıtın özgül yanma ısısı deneysel olarak belirlenebilir veya analitik olarak hesaplanabilir. Deneysel yöntemler Kalorifik değerin belirlenmesi, termostatlı ve yanma bombalı bir kalorimetrede olduğu gibi, bir yakıt yandığında açığa çıkan ısı miktarının pratik ölçümüne dayanır. Bilinen yakıt için kimyasal bileşim Spesifik yanma ısısı Mendeleev formülü kullanılarak belirlenebilir.

Daha yüksek ve daha düşük özgül yanma ısıları vardır. Daha yüksek kalorifik değer, yakıtta bulunan nemin buharlaşması için harcanan ısı dikkate alınarak, yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan maksimum ısı miktarına eşittir. Yakıtın ve hidrojenin neminden oluşan yoğuşma ısısı miktarına göre en düşük kalorifik değer, en yüksek değerden daha azdır. organik madde yandığında suya dönüşür.

Yakıt kalitesi göstergelerini belirlemek ve ayrıca termoteknik hesaplamalar genellikle daha düşük özgül yanma ısısı kullanırlar en önemli termal ve performans özellikleri yakıt ve aşağıdaki tablolarda gösterilmektedir.

Katı yakıtların (kömür, yakacak odun, turba, kok) yanma özgül ısısı

Tablo kuru maddenin yanma özgül ısısını göstermektedir. katı yakıt MJ/kg boyutunda. Tablodaki yakıtlar ada göre alfabetik sıraya göre düzenlenmiştir.

Dikkate alınan katı yakıtlar arasında koklaşabilir taş kömürü en yüksek kalorifik değere sahiptir - özgül yanma ısısı 36,3 MJ/kg'dır (veya SI birimlerinde 36,3·10 6 J/kg). Ayrıca yüksek kalorifik değer kömür, antrasit, odun kömürü ve kahverengi kömürün karakteristik özelliğidir.

Enerji verimliliği düşük yakıtlar arasında odun, yakacak odun, barut, öğütülmüş turba ve bitümlü şist yer alır. Örneğin yakacak odunun özgül yanma ısısı 8,4...12,5, barutunki ise yalnızca 3,8 MJ/kg'dır.

Sıvı yakıtların (alkol, benzin, gazyağı, yağ) özgül yanma ısısı

Aşağıdaki tablo özgül yanma ısısını göstermektedir sıvı yakıt ve diğer bazı organik sıvılar. Benzin, dizel yakıt ve yağ gibi yakıtların yanma sırasında yüksek ısı salınımına sahip olduğunu belirtmek gerekir.

Alkol ve asetonun özgül yanma ısısı, geleneksel motor yakıtlarından önemli ölçüde daha düşüktür. Ayrıca sıvı roket yakıtının kalorifik değeri nispeten düşüktür ve bu hidrokarbonların 1 kg'ının tamamen yanması durumunda sırasıyla 9,2 ve 13,3 MJ'ye eşit miktarda ısı açığa çıkacaktır.

Gazlı yakıtların ve yanıcı gazların özgül yanma ısısı

Gaz halindeki yakıtın ve diğer bazı yanıcı gazların MJ/kg boyutunda özgül yanma ısısını gösteren bir tablo sunulmaktadır. Dikkate alınan gazlar arasında, kütlesel özgül yanma ısısı en yüksek olanıdır. Bu gazın bir kilogramının tamamen yanması 119,83 MJ ısı açığa çıkaracaktır. Ayrıca, doğal gaz gibi yakıtın yüksek kalorifik değeri vardır; doğal gazın özgül yanma ısısı 41...49 MJ/kg'dır (saf gaz için 50 MJ/kg'dır).

Bazı yanıcı maddelerin özgül yanma ısısı

Bazı yanıcı malzemelerin (ahşap, kağıt, plastik, saman, kauçuk vb.) özgül yanma ısısını gösteren bir tablo verilmiştir. Yanma sırasında yüksek ısı açığa çıkan malzemelere dikkat edilmelidir. Bu malzemeler şunları içerir: kauçuk çeşitli türler, genişletilmiş polistiren (köpük), polipropilen ve polietilen.

Kaynaklar:

1. GOST 147-2013 Katı mineral yakıt. Yüksek kalorifik değerin belirlenmesi ve alt kalorifik değerin hesaplanması.
2. GOST 21261-91 Petrol ürünleri. Daha yüksek kalorifik değeri belirleme ve daha düşük kalorifik değeri hesaplama yöntemi.
3. GOST 22667-82 Doğal yanıcı gazlar. Kalorifik değeri, bağıl yoğunluğu ve Wobbe sayısını belirlemek için hesaplama yöntemi.
4. GOST 31369-2008 Doğal gaz. Bileşen bileşimine göre kalorifik değer, yoğunluk, bağıl yoğunluk ve Wobbe sayısının hesaplanması.
5. Zemsky G. T. İnorganik ve organik malzemelerin yanıcı özellikleri: referans kitabı M.: VNIIPO, 2016 - 970 s.

Kömürün yanma sıcaklığı, yakıt seçerken hatalardan kaçınmanızı sağlayan ana kriter olarak kabul edilir. Kazanın performansı ve kalitesi doğrudan bu değere bağlıdır.

Sıcaklık algılama seçeneği

Kışın, konut binalarının ısıtılması konusu özellikle önemlidir. Soğutma sıvılarının maliyetindeki sistematik artış nedeniyle insanlar alternatif seçenekler termal enerji üretimi.

Bu sorunu çözmenin en iyi yolu, optimum performans özelliklerine sahip ve ısıyı iyi koruyan katı yakıtlı kazanları seçmektir.

Kömürün özgül yanma ısısı fiziksel miktar, bir kilogram yakıtın tamamen yanması sırasında ne kadar ısı açığa çıkabileceğini gösterir. Kazanın çalışması için uzun zaman Bunun için doğru yakıtı seçmek önemlidir. Kömürün özgül yanma ısısı yüksektir (22 MJ/kg), dolayısıyla bu tip yakıt en uygun olarak kabul edilir verimli çalışma Kazan

Ahşabın özellikleri ve özellikleri

Şu anda, gaz yakma işlemine dayalı kurulumlardan katı yakıtlı ev ısıtma sistemlerine geçme eğilimi vardır.

Evde konforlu bir mikro iklim yaratmanın doğrudan seçilen yakıtın kalitesine bağlı olduğunu herkes bilmiyor. Bu tür uygulamalarda kullanılan geleneksel bir malzeme olarak ısıtma kazanları, ahşabı seçin.

sert iklim koşulları Uzun ve soğuk kışlar nedeniyle, ısınma mevsimi boyunca bir evi odunla ısıtmak oldukça zordur. Hava sıcaklığı keskin bir şekilde düştüğünde, kazanın sahibi onu maksimum kapasitesinin eşiğine kadar kullanmak zorunda kalır.

Katı yakıt olarak ahşabı seçerken ciddi sorunlar ve rahatsızlıklar ortaya çıkar. Öncelikle kömürün yanma sıcaklığının oduna göre çok daha yüksek olduğunu belirtelim. Dezavantajları arasında, ısıtma kazanını çalıştırırken ciddi zorluklar yaratan yakacak odunun yüksek oranda yanma oranı bulunmaktadır. Sahibi bunu yapmak zorunda kalıyor sürekli kontrol Ocak kutusunda yakacak odun mevcudiyeti, ısıtma mevsimi için yeterince büyük miktarda gerekli olacaktır.

Kömür seçenekleri

Yanma sıcaklığı çok daha yüksektir, dolayısıyla bu yakıt seçeneği geleneksel yakacak oduna mükemmel bir alternatiftir. Ayrıca mükemmel ısı transfer hızına, yanma sürecinin süresine ve düşük yakıt tüketimine de dikkat ediyoruz. Madenciliğin özelliklerine ve toprağın bağırsaklarındaki oluşum derinliğine bağlı olarak birkaç kömür çeşidi vardır: sert, kahverengi, antrasit.

Bu seçeneklerin her birinin, kullanılmasına izin veren kendine özgü nitelikleri ve özellikleri vardır. katı yakıtlı kazanlar. Oldukça büyük miktarda çeşitli yabancı maddeler içerdiğinden, kahverengi kömür kullanıldığında kömürün fırında yanma sıcaklığı minimum düzeyde olacaktır. Isı transfer göstergelerine gelince, değerleri ahşaba benzer. Kimyasal reaksiyon Yanma ekzotermiktir, kömürün kalorifik değeri yüksektir.

Kömürün tutuşma sıcaklığı 400 derecedir. Üstelik bu tür kömürün kalorifik değeri oldukça yüksektir, bu nedenle bu tür yakıt, konut binalarının ısıtılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Antrasit maksimum verime sahiptir. Bu yakıtın dezavantajları arasında yüksek maliyetini vurguluyoruz. Bu tür kömürlerin yanma sıcaklığı 2250 dereceye ulaşır. Dünyanın bağırsaklarından çıkarılan hiçbir katı yakıtta böyle bir gösterge yoktur.

Kömürle çalışan bir fırının özellikleri

Benzer bir cihaz var Tasarım özellikleri, kömürün piroliz reaksiyonunu içerir. madenlere ait olmayıp, insan faaliyetinin bir ürünü haline gelmiştir.

Kömürün yanma sıcaklığı 900 derecedir ve buna salınım eşlik eder. yeterli miktar Termal enerji. Böyle harika bir ürün yaratacak teknoloji nedir? Öz, yapısında önemli bir değişiklik olduğu ve ondan ayrıldığı için ahşabın belirli bir şekilde işlenmesinde yatmaktadır. aşırı nem. Benzer bir işlem özel fırınlarda da gerçekleştirilir. Bu tür cihazların çalışma prensibi piroliz işlemine dayanmaktadır. Bir kömür fırını dört temel bileşenden oluşur:

• yanma odaları;
• güçlendirilmiş temel;
• baca;
• geri dönüşüm bölmesi.

Kimyasal işlem

Odaya girdikten sonra yakacak odunun kademeli olarak yanması meydana gelir. Bu işlem, yanma odasında yanmayı destekleyen yeterli miktarda oksijen gazının bulunması nedeniyle oluşur. Yanma işlemi meydana geldikçe yeterli miktarda ısı açığa çıkar ve fazla sıvı buhara dönüştürülür.

Reaksiyon sırasında açığa çıkan duman, tamamen yandığı ve ısının açığa çıktığı ikincil işlem bölmesine gider. birçok önemli fonksiyonel görevi yerine getirir. Yardımı ile kömür oluşur ve odada rahat bir sıcaklık korunur.

Ancak bu tür yakıtı elde etme süreci oldukça hassastır ve en ufak bir gecikmeyle ahşabın tamamen yanması mümkündür. Kömürleşmiş parçaları belirli bir zamanda fırından çıkarmak gerekir.

Kömür uygulaması

Teknolojik zincir takip edilirse, kış aylarında konutların tamamen ısıtılması için kullanılabilecek mükemmel bir malzeme elde edilir. ısıtma sezonu. Elbette kömürün yanma sıcaklığı daha yüksek olacaktır ancak bu yakıt her bölgede uygun fiyatlı değildir.

Kömürün yanması 1250 derece sıcaklıkta başlar. Örneğin, bir izabe fırını kömürle çalışır. Fırına hava verildiğinde oluşan alev metali kolaylıkla eritir.

Yanma için en uygun koşulları yaratmak

yüzünden Yüksek sıcaklık fırının tüm iç elemanları özel malzemeden yapılmıştır ateş tuğlaları. Montajları için yanmaz kil kullanılır. Oluştururken Özel durumlar Fırında 2000 dereceyi aşan sıcaklıklar elde etmek oldukça mümkündür. Her kömür türünün kendine ait parlama noktası vardır. Bu göstergeye ulaşıldıktan sonra yanma odasına sürekli olarak fazla oksijen verilerek ateşleme sıcaklığının korunması önemlidir.

Bu işlemin dezavantajları arasında, açığa çıkan enerjinin bir kısmının borudan kaçacağı için ısı kaybını vurguluyoruz. Bu, ocak kutusunun sıcaklığında bir azalmaya yol açar. Sırasında deneysel araştırma bilim adamları kurmayı başardılar çeşitli türler yakıt optimum aşırı oksijen hacmi. Fazla hava seçimi sayesinde yakıtın tamamen yanacağına güvenebilirsiniz. Sonuç olarak, minimum termal enerji kaybına güvenebilirsiniz.

Çözüm

Bir yakıtın karşılaştırmalı değeri, kalori cinsinden ölçülen kalorifik değeriyle değerlendirilir. Farklı türlerinin özellikleri dikkate alındığında kömür olduğu sonucuna varabiliriz. optimum görünüm sağlam Birçok sahibi var ısıtma sistemleri Karışık yakıtlarla çalışan kazanları kullanmaya çalışıyorlar: katı, sıvı, gaz.

özgül yanma ısısı - özısı— Petrol ve gaz endüstrisi konuları Eş anlamlılar spesifik ısı kapasitesi EN spesifik ısı ...

1 kg ağırlığındaki yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı. Yakıtın özgül yanma ısısı deneysel olarak belirlenir ve en önemli özellik yakıt. Ayrıca bakınız: Yakıt Finans Sözlüğü Finans... Finansal Sözlük

turbanın bomba ile yanma özgül ısısı- Sülfürik ve çözünme ısısı dikkate alınarak turbanın daha yüksek yanma ısısı nitrik asitler. [GOST 21123 85] Bir bomba için turbanın kabul edilemez, tavsiye edilmeyen kalorifik değeri Konular turba Genel terimler turbanın özellikleri TR ... ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

özgül yanma ısısı (yakıt)- 3.1.19 özgül yanma ısısı (yakıt): Düzenlenmiş yakıt yanma koşulları altında açığa çıkan toplam enerji miktarı. Kaynak …

Turbanın bomba ile yanmasının özgül ısısı- 122. Turbanın bombayla yanmanın özgül ısısı Suda sülfürik ve nitrik asitlerin oluşum ve çözünme ısısı dikkate alınarak turbanın daha yüksek yanma ısısı Kaynak: GOST 21123 85: Turba. Terimler ve tanımlar orijinal belge... Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

yakıtın özgül yanma ısısı- 35 Yakıtın özgül yanma ısısı: Belirtilen yakıt yanma koşullarında açığa çıkan toplam enerji miktarıdır. Kaynak: GOST R 53905 2010: Enerji tasarrufu. Terimler ve tanımlar orijinal belge... Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

Bu, kütlenin tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır (katı maddeler ve sıvı maddeler) veya bir maddenin hacimsel (gaz halindeki) birimleri. Joule veya kalori cinsinden ölçülür. Birim kütle veya yakıt hacmi başına yanma ısısı, ... ... Vikipedi

Modern ansiklopedi

Yanma ısısı- (yanma ısısı, kalori içeriği), yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı. Spesifik yanma ısıları, hacimsel ısılar vb. vardır. Örneğin, kömürün spesifik yanma ısısı 28 34 MJ/kg, benzin ise yaklaşık 44 MJ/kg'dır; hacimsel... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

Yakıtın özgül yanma ısısı- Bir yakıtın özgül yanma ısısı: Belirli yanma koşulları altında açığa çıkan toplam enerji miktarı...

Farklı yakıt türleri (katı, sıvı ve gaz) genel ve spesifik özelliklerle karakterize edilir. İLE Genel Özellikler yakıtlar spesifik yanma ısısını ve nemi içerir; spesifik olanlar ise kül içeriğini, kükürt içeriğini (kükürt içeriği), yoğunluğu, viskoziteyi ve diğer özellikleri içerir.

Bir yakıtın özgül yanma ısısı, \(1\) kg katı veya sıvı yakıtın veya \(1\) m³ gaz yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır.

Bir yakıtın enerji değeri öncelikle özgül yanma ısısıyla belirlenir.

Yanma özgül ısısı \(q\) harfiyle gösterilir. Özgül yanma ısısının birimi katı ve sıvı yakıtlar için \(1\) J/kg, gaz yakıtlar için \(1\) J/m³'tür.

Yanma özgül ısısı oldukça karmaşık yöntemler kullanılarak deneysel olarak belirlenir.

Tablo 2. Bazı yakıt türlerinin özgül yanma ısısı.

Katı yakıt

Sıvı yakıt

Gazlı yakıt

(Normal koşullar altında)

Bu tablodan hidrojenin özgül yanma ısısının en yüksek olduğu, \(120\) MJ/m³'e eşit olduğu açıktır. Bu, \(1\) m³ hacimli hidrojenin tamamen yanması ile \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 10 6 J enerji açığa çıktığı anlamına gelir.

Hidrojen yüksek enerjili yakıtlardan biridir. Ek olarak, hidrojen yanma ürünü, yanma ürünlerinin karbondioksit ve karbon monoksit, kül ve fırın cürufu olduğu diğer yakıt türlerinden farklı olarak sıradan sudur. Bu da hidrojeni en çevre dostu yakıt haline getiriyor.

Ancak hidrojen gazı patlayıcıdır. Ayrıca aynı sıcaklık ve basınçtaki diğer gazlara göre en düşük yoğunluğa sahip olması hidrojenin sıvılaştırılmasında ve taşınmasında zorluklar yaratmaktadır.

\(m\) kg katı veya sıvı yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan toplam ısı miktarı \(Q\) aşağıdaki formülle hesaplanır:

Gaz yakıtın \(V\) m³'ünün tamamen yanması sırasında açığa çıkan toplam ısı \(Q\) miktarı aşağıdaki formülle hesaplanır:

Yakıtın nemi (nem içeriği), nemin buharlaşması için ısı tüketimi arttıkça ve yanma ürünlerinin hacmi arttıkça (su buharının varlığı nedeniyle) kalorifik değerini azaltır.
Kül içeriği, yakıtın içerdiği minerallerin yanması sırasında oluşan kül miktarıdır. Yakıtta bulunan mineral maddeler, yanıcı bileşenlerin içeriği azaldığından (ana sebep) ve mineral kütlesinin ısıtılması ve eritilmesi için ısı tüketiminin artmasından dolayı kalorifik değerini azaltır.
Kükürt içeriği (kükürt içeriği), yakıttaki olumsuz bir faktörü ifade eder, çünkü yanması, atmosferi kirleten ve metali yok eden kükürt dioksit gazları üretir. Ayrıca yakıtın içerdiği kükürt kısmen eritilmiş metal ve kaynaklı cam eriyiğine geçerek kalitesini düşürür. Örneğin kristal, optik ve diğer camları eritmek için kükürt içeren yakıt kullanamazsınız çünkü kükürt camın optik özelliklerini ve rengini önemli ölçüde azaltır.