Питома теплота згоряння

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

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:

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

В системі SI 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:

,

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 SI 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 при згорянні 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[ред. | ред. код]

Паливо Питома теплота згоряння (в кДж/кг) (В ккал/кг)[1][2]
Порох 3800 910
Сланець естонський 9600 2300
Торф 12100 2900
Дерево 12400 2960
Буре вугілля 13000 3100
Сланцевий газ 14500 3460
Солома 15700 3750
Папір 16620 3970
Кам'яне вугілля 27000 6450
Антрацит 28000 6700
Етиловий спирт 29000 6940
Кокс 29300 7000
Природний газ 33500 8000
Мазут 40600 9700
Нафта 43000 10280
Гас 43000 10300
Бензин 44000 10500
Зріджений газ 45200 10800
Пропан 45570 10885
Метан 50030 11950
Водень 120000 28700

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 зі 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).

В 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]

Примітки[ред. | ред. код]

Література[ред. | ред. код]