Выделение теплоты пропорционально количеству сгоревшего топлива и измеряется в Джоулях на килограмм или метр. 3Параметры также можно рассчитать в килокалориях или киловаттах. Значение, выраженное в единицах измерения топлива, называют удельным.
В статье рассмотрены влияние теплотворности различного топлива и значение этого показателя для жидких, твердых и газообразных веществ. Также представлена таблица удельной теплоты сгорания материалов, которая поможет выбрать высокоэнергетическое топливо.
Общая информация о теплотворности
Процесс выделения энергии сгоранием должен обладать высокой эффективностью и не создавать вредных продуктов.
Синтетическое топливо производят из природного сырья. биологического топливаВсе вещества, независимо от формы существования, состоят из двух частей: горючей и негорючей. Горючая часть включает в себя углерод и водород. Негорючую часть составляют вода, минеральные соли, азот, кислород и металлы.
Каждая из групп делится на естественную и искусственную подгруппы.
Количество выделяемой энергии при сжигании килограмма данной смеси варьируется. Её величина определяется соотношением составляющих: топливной части, влажности, золы и прочих компонентов.
Теплота сгорания топлива имеет два уровня — высший и низший. Высший уровень рассчитывается с учётом конденсации воды, в низшем уровне этот фактор не принимается во внимание.
Для расчётов необходимого топлива и его цены используют низшую ТСТ. С её помощью создают тепловые балансы и определяют коэффициент полезного действия установок, работающих на топливе.
Определение теплотворности горючего возможно как путем анализа, так и экспериментально. При учете химического состава горючего используется формула Менделеева. Экспериментальные методы заключаются в измерении тепла при его сгорании.
В таких ситуациях используют специальную бомбу, которая предназначена для сжигания – калориметрическую. Ее запускают вместе с калориметром и термостатом.
Расчеты для каждого вида топлива имеют свои особенности. Например, ТСТ в двигателях внутреннего сгорания исчисляется исходя из наименьшего показателя, так как жидкость в цилиндрах не подвергается конденсации.
Вследствие отличий в химическом составе у каждого вещества своя теплота сгорания. Разброс значений значительный, от 1 000 до 10 000 ккал на килограмм.
При сравнении материалов применяют понятие условного топлива, характеризующегося минимальной теплотой сгорания — 29 МДж/кг.
Теплотворность твердых материалов
В эту категорию входят древесина, торф, кокс, горючие сланцы, а также брикетированное и пылевидное топливо. Углерод является основным компонентом твёрдого топлива.
Особенности разных пород дерева
Для достижения максимальной эффективности сжигания дров необходимо, чтобы древесина была сухой и процесс горения проходил медленно.
Идеальными для дровяного печного отопления К качественным считаются бруски из дуба, березы и ясеня. Боярышник и лещина демонстрируют хорошие показатели. Хвойные породы обладают низкой теплотворностью, зато высокой скоростью горения.
Как горят разные породы:
- Бук, березу, ясень, лещину Трудно растопить, но способны гореть сырыми из-за низкого содержания влажности.
- Ольха с осиной Не оставляют сажи и способны избавлять её из дымохода.
- Береза Для нормальной работы требуется достаточное количество воздуха в топке, иначе произойдет задымление и осаждение смолы на стенках трубы.
- Сосна Содержит больше смолы, чем сосна, поэтому искрит и горит ярче.
- Груша и яблоня Проще всего разрушить, хорошо тлеет.
- Кедр постепенно превращается в тлеющий уголь.
- Вишня и вяз дымит, а платан сложно расколоть.
- Липа с тополем быстро прогорают.
Тепловая энергия древесины различных пород существенно различается в зависимости от ее плотности. Один кубический метр дров сопоставим приблизительно с двумястами литрами жидкого топлива и двадцатью метрами. 3 Природный газ более эффективен, чем древесина и дрова.
Влияние возраста на свойства угля
Уголь — это природное вещество, образованное растительными остатками. Его добывают из осадочных пород. В его составе присутствует углерод и другие химические элементы.
На теплоту горения угля влияет также его возраст. Бурый уголь молод, затем идёт каменный, а самый старый — антрацит.
Горение угля приводит к выделению загрязнений, которые вредят окружающей среде. Колосники котлов покрываются шлаком. Серу, содержащуюся в топливе, воздух преобразует в серную кислоту.
Изготовителям удается максимально снизить содержание серы в угле. Вследствие этого ТСТ различается даже внутри одного вида. На показатели влияет также география добычи. В качестве твердого топлива можно использовать не только чистый уголь, но и брикетированный шлак.
Максимальную топливную способность демонстрирует коксующийся уголь. Каменный, древесный, бурый уголь и антрацит также обладают хорошими качествами.
Характеристики пеллет и брикетов
Промышленное производство этого твердого топлива основано на переработке древесных и растительных отходов.
Измельчённую стружку, кору, картон и солому высушивают и с помощью… специального оборудования Превращаясь в гранулы, масса становится более вязкой после добавления полимера — лигнина.
Брикеты различаются лишь формой, и их можно использовать как в печах, так и в котлах. Обе разновидности топлива классифицируются по исходному сырью: из древесных отходов, торфа, подсолнуха или соломы.
У пеллет и брикетов Существуют весомые плюсы по сравнению с другими видами топлива.
- полная экологичность;
- Возможна эксплуатация во всевозможных ситуациях.
- устойчивость к механическим воздействиям и грибку;
- равномерное и длительное горение;
- Лучшая величина гранул для загрузки в систему отопления.
Экологичное топливо — хороший вариант для замены традиционных источников тепла, которые истощаются и вредны для природы. Однако пеллеты и брикеты более воспламеняемы, поэтому хранение их должно быть организовано с учетом этого факта.
Желающие могут попробовать изготовить топливные брикеты самостоятельно, подробности см. этой статье.
Параметры жидких веществ
Жидкие и твердые материалы состоят из углерода, водорода, серы, кислорода и азота. Процентное соотношение их массы указывается в процентах.
Кислород и азот создают внутренний органический балласт топлива; эти элементы не горючи и считаются частью его состава. Внешний балласт состоит из влаги и золы.
Бензин обладает высокой удельной теплотой сгорания, которая варьируется от 43 до 44 мегаджоулей в зависимости от марки.
У авиационного керосина удельная теплота сгорания составляет 42,9 МДж, что сопоставимо с показателями других видов топлива. Дизельное топливо также относится к лидерам по значению теплотворной способности — 43,4-43,6 МДж.
Жидкое ракетное топливо, этиленгликоль, имеет относительно низкие значения ТСТ. Спирт и ацетон обладают минимальной удельной теплотой сгорания. Их показатели существенно ниже, чем у обычного моторного топлива.
Свойства газообразного топлива
Газовое топливо состоит из окиси углерода, водорода, метана, этана, пропана, бутана, этилена, бензола, сероводорода и некоторых других веществ. Состав указывается в процентах от общего объема.
Природный газ также обладает высокими показателями теплотворности.
Теплота сгорания составляет 41-49 МДж на кг. Например, у чистого метана она больше – 50 МДж на кг.
Сравнительная таблица показателей
Таблица показывает значения массовой удельной теплоты сгорания различных видов топлива.
| Вид топлива | Ед. изм. | Удельная теплота сгорания | ||
| МДж | кВт | кКал | ||
| Дрова: дуб, береза, ясень, бук, граб | кг | 15 | 4,2 | 2500 |
| Дрова: лиственница, сосна, ель | кг | 15,5 | 4,3 | 2500 |
| Уголь бурый | кг | 12,98 | 3,6 | 3100 |
| Уголь каменный | кг | 27,00 | 7,5 | 6450 |
| Уголь древесный | кг | 27,26 | 7,5 | 6510 |
| Антрацит | кг | 28,05 | 7,8 | 6700 |
| Пеллета древесная | кг | 17,17 | 4,7 | 4110 |
| Пеллета соломенная | кг | 14,51 | 4,0 | 3465 |
| Пеллета из подсолнуха | кг | 18,09 | 5,0 | 4320 |
| Опилки | кг | 8,37 | 2,3 | 2000 |
| Бумага | кг | 16,62 | 4,6 | 3970 |
| Виноградная лоза | кг | 14,00 | 3,9 | 3345 |
| Природный газ | м3 | 33,5 | 9,3 | 8000 |
| Сжиженный газ | кг | 45,20 | 12,5 | 10800 |
| Бензин | кг | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Диз. топливо | кг | 43,12 | 11,9 | 10300 |
| Метан | м3 | 50,03 | 13,8 | 11950 |
| Водород | м3 | 120 | 33,2 | 28700 |
| Керосин | кг | 43.50 | 12 | 10400 |
| Мазут | кг | 40,61 | 11,2 | 9700 |
| Нефть | кг | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Пропан | м3 | 45,57 | 12,6 | 10885 |
| Этилен | м3 | 48,02 | 13,3 | 11470 |
Таблица показывает, что по показателю ТСТ среди всех веществ лидирует водород, а не только газы. Водород относят к высокоэнергетичным видам топлива.
Продукт сгорания водорода — вода. При горении не образуются шлаки, зола, угарный и углекислый газ, что делает его экологически чистым топливом. Однако водород взрывоопасно и имеет низкую плотность, поэтому его сложно сжижать и транспортировать.
Выводы и полезное видео по теме
Теплота сгорания древесины различных видов. 3 и кг.
ТСТ — ключевой параметр для определения теплотворной способности топлива. Его применяют в разных отраслях: от энергетики до бытовых нужд.
Показатели теплотворности позволяют сопоставить разные виды топлива по объему генерируемой энергии, определить требуемое количество горючего и оптимизировать затраты.
Хотите добавить что-то или у вас есть вопросы о теплотворности различных видов топлива? Оставляйте комментарии к посту и присоединяйтесь к обсуждению — форма для связи расположена внизу страницы.