Питома теплота згоряння

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Питома теплота згоряння (q) — кількість теплоти, що виділяється у разі повного згоряння одиниці маси твердого палива. Для газоподібного палива використовується також теплота згоряння одиниці об'єму:

 q= \frac{Q}{m}
 q= \frac{Q}{V}

де Q — теплота згоряння, m — маса та V — об'єм речовини, що згоряє.

В СІ питома теплота згоряння вимірюється у Дж/кг для твердого та Дж/м3 для газоподібного.

Теплота згоряння[ред.ред. код]

Кількість теплоти, що виділяється при згорянні довільної маси палива, визначається за формулою:

 Q=q\cdot m ,

де q — питома теплота згоряння, m — маса речовини.

Процес горіння відбувається лише при наявності повітря.

Оскільки теплота є видом енергії, здатної виконувати роботу, то вона в системі СІ виражається спільною для всіх видів енергії одиницею — Джоулем (Дж), який рівний добутку сили 1 Н на шлях 1 м, у системі СГС — ерг. 1 ерг = 10-7 Дж.

Широко використовується також позасистемна одиниця — калорія та кратна їй кілокалорія. 1 кал = 4,1868 Дж ≈ 4,19 Дж.

  • Вища теплота згоряння — кількість тепла, що виділяється при повному згорянні 1 кг або 1 м³ робочого палива за умови, що водень, який міститься в ньому, згоряє з утворенням води.
  • Нижча теплота згоряння — кількість тепла, що виділяється 1 кг або 1 м³ робочого палива, з урахуванням згоряння водню у водяну пару і випаровування вологи палива.

Нижчу теплоту згоряння використовують для підрахунку потреби в паливі і його вартості, при складанні теплових балансів і визначенні ККД установок, що використовують паливо. Для порівняння різних видів палива і підрахунку потреби в пальному введене поняття про умовне паливо та нафтовий еквівалент. Умовне паливо характеризується нижчою теплотою згоряння, рівною 7 000 ккал/кг або 29,33 МДж/кг, нафтовий еквівалент — 10 000 ккал/кг або 41,90 МДж/кг.

Таблиця питомої теплоти згоряння палива (в кДж/кг)[ред.ред. код]

Антрацит

Ацетилен

Бензин авіаційний

Бензин автомобільний

Буре вугілля

Водень

Дизельне паливо

Дрова (30% вологості)

Кам'яне вугілля

Гас

26800-31400

49900

43500-44400

44000

10500

119700

42700

12300

20900-30150

43100

Мазут

Метан

Порох димний

Природний газ

Пропан

Сланці горючі

Солома

Спирт етиловий

Торф в брикетах

Тротил (вибухівка)

Етилен

3800-39800

49800

5020

41000-49000

46400

11500

14250

26000

15100

15100

47300

Питома теплота згоряння кам'яного вугілля Донбасу та Львівсько-Волинського басейну становить 30,5-36,8 МДж/кг. Середня теплота згоряння торфу — 21-25 МДж/кг, нафти — 43.7…46.2 МДж/кг.

Методи визначення[ред.ред. код]

Визначення теплоти згоряння палива засноване на спаленні його наважки в кисні і поглинанні тепла, що виділилося, водою в калориметрі. Спалення здійснюється в калориметричній бомбі, що являє собою циліндричну товстостінну стальну склянку місткістю близько 300 мл з стальною кришкою, що загвинчується на щільну нарізь. Для суміші вуглеводнів (природного газу) теплоту згоряння визначають за складом газу і теплотою згоряння компонентів за формулами або за допомогою калориметрів. Присутність інертних газів у газовій суміші знижує її теплоту згоряння (див. число Воббе).

У залежності від виду палива, при випробуванні його спалюють за одним з вказаних нижче методів.

  • Торф, буре, кам'яне вугілля і інші види палива, що піддаються брикетуванню, спалюють у вигляді брикетів.
  • Паливо із зольністю понад 35% і небрикетоване (антрацит, кам'яне вугілля, кокс і ін.) спалюють у вигляді порошку.
  • Мазут і інші важкі вуглеводні наливають безпосередньо в чашечку для спалювання.
  • Легкі нафтопродукти спалюють в спеціальній чашечці з нержавіючої сталі, яка зверху заклеюється спеціально приготованою колодієвою плівкою.
  • Визначення теплоти згоряння газу проводять у самоущільненій калориметричній бомбі, в якій 300 мл газу змішують з шестикратним об'ємом кисню і спалюють при тиску 0,8 МПа.
  • При спаленні палива в калориметричній бомбі в атмосфері кисню під тиском відбувається окиснення сірки не в SO2, як це має місце при спаленні на повітрі, а в SO3, що утворю кислоту H2SO4. Крім того, азот палива згоряє в атмосфері кисню в присутності води до HNO3.
  • При підрахунку вищої теплоти згоряння QРВ від теплоти згоряння в бомбі Qб віднімають теплоту утворення сірчаної і азотної кислот.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.