При сгорании топлива

Содержание

В таблицах представлена массовая удельная теплота сгорания топлива (жидкого, твердого и газообразного) и некоторых других горючих материалов. Рассмотрено такое топливо, как: уголь, дрова, кокс, торф, керосин, нефть, спирт, бензин, природный газ и т. д.

При экзотермической реакции окисления топлива его химическая энергия переходит в тепловую с выделением определенного количества теплоты. Образующуюся тепловую энергию принято называть теплотой сгорания топлива. Она зависит от его химического состава, влажности и является основным показателем топлива. Теплота сгорания топлива, отнесенная на 1 кг массы или 1 м3 объема образует массовую или объемную удельную теплоты сгорания.

Удельной теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема твердого, жидкого или газообразного топлива. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/кг или Дж/м3.

Удельную теплоту сгорания топлива можно определить экспериментально или вычислить аналитически. Экспериментальные методы определения теплотворной способности основаны на практическом измерении количества теплоты, выделившейся при горении топлива, например в калориметре с термостатом и бомбой для сжигания. Для топлива с известным химическим составом удельную теплоту сгорания можно определить по формуле Менделеева.

Различают высшую и низшую удельные теплоты сгорания. Высшая теплота сгорания равна максимальному количеству теплоты, выделяемому при полном сгорании топлива, с учетом тепла затраченного на испарение влаги, содержащейся в топливе. Низшая теплота сгорания меньше значения высшей на величину теплоты конденсации водяного пара, который образуется из влаги топлива и водорода органической массы, превращающегося при горении в воду.

Для определения показателей качества топлива, а также в теплотехнических расчетах обычно используют низшую удельную теплоту сгорания, которая является важнейшей тепловой и эксплуатационной характеристикой топлива и приведена в таблицах ниже.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

В таблице представлены значения удельной теплоты сгорания сухого твердого топлива в размерности МДж/кг. Топливо в таблице расположено по названию в алфавитном порядке.

Наибольшей теплотворной способностью из рассмотренных твердых видов топлива обладает коксующийся уголь — его удельная теплота сгорания равна 36,3 МДж/кг (или в единицах СИ 36,3·106 Дж/кг). Кроме того высокая теплота сгорания свойственна каменному углю, антрациту, древесному углю и углю бурому.

К топливам с низкой энергоэффективностью можно отнести древесину, дрова, порох, фрезторф, горючие сланцы. Например, удельная теплота сгорания дров составляет 8,4…12,5, а пороха — всего 3,8 МДж/кг.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Антрацит 26,8…34,8
Древесные гранулы (пиллеты) 18,5
Дрова сухие 8,4…11
Дрова березовые сухие 12,5
Кокс газовый 26,9
Кокс доменный 30,4
Полукокс 27,3
Порох 3,8
Сланец 4,6…9
Сланцы горючие 5,9…15
Твердое ракетное топливо 4,2…10,5
Торф 16,3
Торф волокнистый 21,8
Торф фрезерный 8,1…10,5
Торфяная крошка 10,8
Уголь бурый 13…25
Уголь бурый (брикеты) 20,2
Уголь бурый (пыль) 25
Уголь донецкий 19,7…24
Уголь древесный 31,5…34,4
Уголь каменный 27
Уголь коксующийся 36,3
Уголь кузнецкий 22,8…25,1
Уголь челябинский 12,8
Уголь экибастузский 16,7
Фрезторф 8,1
Шлак 27,5

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

Приведена таблица удельной теплоты сгорания жидкого топлива и некоторых других органических жидкостей. Следует отметить, что высоким тепловыделением при сгорании отличаются такие топлива, как: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо и нефть.

Удельная теплота сгорания спирта и ацетона существенно ниже традиционных моторных топлив. Кроме того, относительно низким значением теплоты сгорания обладает жидкое ракетное топливо и этиленгликоль — при полном сгорании 1 кг этих углеводородов выделится количество теплоты, равное 9,2 и 13,3 МДж, соответственно.

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов

Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается водород. При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла. Также высокой теплотворной способностью обладает такое топливо, как природный газ — удельная теплота сгорания природного газа равна 41…49 МДж/кг (у чистого метана 50 МДж/кг).

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан)

Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
1-Бутен 45,3
Аммиак 18,6
Ацетилен 48,3
Водород 119,83
Водород, смесь с метаном (50% H2 и 50% CH4 по массе) 85
Водород, смесь с метаном и оксидом углерода (33-33-33% по массе) 60
Водород, смесь с оксидом углерода (50% H2 50% CO2 по массе) 65
Газ доменных печей 3
Газ коксовых печей 38,5
Газ сжиженный углеводородный СУГ (пропан-бутан) 43,8
Изобутан 45,6
Метан 50
н-Бутан 45,7
н-Гексан 45,1
н-Пентан 45,4
Попутный газ 40,6…43
Природный газ 41…49
Пропадиен 46,3
Пропан 46,3
Пропилен 45,8
Пропилен, смесь с водородом и окисью углерода (90%-9%-1% по массе) 52
Этан 47,5
Этилен 47,2

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Бумага 17,6
Дерматин 21,5
Древесина (бруски влажностью 14 %) 13,8
Древесина в штабелях 16,6
Древесина дубовая 19,9
Древесина еловая 20,3
Древесина зеленая 6,3
Древесина сосновая 20,9
Капрон 31,1
Карболитовые изделия 26,9
Картон 16,5
Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР 43,9
Каучук натуральный 44,8
Каучук синтетический 40,2
Каучук СКС 43,9
Каучук хлоропреновый 28
Линолеум поливинилхлоридный 14,3
Линолеум поливинилхлоридный двухслойный 17,9
Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе 16,6
Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе 17,6
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе 20,3
Линолеум резиновый (релин) 27,2
Парафин твердый 11,2
Пенопласт ПХВ-1 19,5
Пенопласт ФС-7 24,4
Пенопласт ФФ 31,4
Пенополистирол ПСБ-С 41,6
Пенополиуретан 24,3
Плита древесноволокнистая 20,9
Поливинилхлорид (ПВХ) 20,7
Поликарбонат 31
Полипропилен 45,7
Полистирол 39
Полиэтилен высокого давления 47
Полиэтилен низкого давления 46,7
Резина 33,5
Рубероид 29,5
Сажа канальная 28,3
Сено 16,7
Солома 17
Стекло органическое (оргстекло) 27,7
Текстолит 20,9
Толь 16
Тротил 15
Хлопок 17,5
Целлюлоза 16,4
Шерсть и шерстяные волокна 23,1
  1. Абрютин А. А. и др. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод.
  2. ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
  3. ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
  4. ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
  5. ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
  6. Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2016 — 970 с.

ОТЛИЧНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И РУКОДЕЛИЯ И ВСЕ ДЛЯ САДА, ДОМА И ДАЧИ БУКВАЛЬНО ДАРОМ + ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Сравнение теплоты сгорания, цены и удобства древесных брикетов и дров

Антиреклама дров на упаковке топливных брикетов — соответствует ли она действительности?
Подбираем равные по весу порции топливных брикетов и берёзовых дров.
И дрова, и брикеты разжигаем с помощью газет и бересты.

Древесные брикеты — это современный вариант топлива. Его производят из отходов деревообработки — спрессованной древесной стружки и опилок. Древесные брикеты — экологически чистый вид топлива, в котором нет никаких «химических» добавок. Скрепление частиц происходит при большом давлении за счёт лигнина — полимера, содержащегося в самой древесине. Топливные брикеты удобно упакованы в пластик или в картонные коробки, занимают при перевозке и хранении мало места. Влажность топливных брикетов при правильном хранении не больше 8-9 %.

При сгорании брикетов образуется мало золы, горят они дольше, чем дрова, и тепла выделяют больше. Так, во всяком случае, сказано в рекламе. А есть ли недостатки у топливных брикетов? Как и у всего хорошего и удобного, недостаток только один — высокая цена.

Ссылка по теме: Противопожарная безопасность самодельных печей и дымоходов

Сравним цены на дрова и на топливные брикеты

В рознице топливные брикеты типа Ruf (в форме кирпичиков) стоят примерно 70-75 руб. за 10 кг, а оптом их продают по 6 000 руб. за тонну. Поскольку плотность топливных брикетов составляет примерно 950 кг/м3, можно считать, что кубометр топливных брикетов стоит около 6 000 руб. (брикеты других типов не рассматриваем, так как их стоимость существенно выше).

Как сравнить стоимость топливных брикетов со стоимостью дров?

Как известно, дрова чаще всего продают навалом или укладкой. Если вам привезли дрова на паллетах в укладке, то кубометр таких дров эквивалентен 0,7 кубометра в пересчёте на плотную древесину. Если же вам привезли дрова навалом в кузове грузовика, то при длине дров 30-35 см кубометр будет содержать всего лишь 52 % плотной древесины.

Другими словами, чтобы сравнить стоимость дров навалом по плотной древесине со стоимостью топливных брикетов, стоимость дров следует увеличить в два раза.

Итак, сравним цены. Дрова навалом в Ленинградской области стоят 1 500— 1 600 руб. за кубометр. В пересчёте на плотную древесину кубометр дров будет стоить 3 000-3 200 руб. В соседних областях дрова могут стоить дешевле примерно в полтора раза. Таким образом, кубометр топливных брикетов типа Ruf обходится покупателю в зависимости от местности в 2-3 раза дороже, чем дрова.

Мы решили выяснить, стоит ли такая разница в цене заявленных рекламных преимуществ топливных брикетов в виде удобства, повышенной теплоотдачи и увеличенного времени горения топливных брикетов. Провели любительский эксперимент, который хоть и не претендует на научную достоверность, но может уточнить некоторые аспекты использования топливных брикетов вместо дров.

Ссылка по теме: Виды систем отопления и их устройство в загородном доме-какую конструкцию выбрать

Как горят брикеты и дрова

Мы сравнивали топливные брикеты из опилок лиственных пород дерева с березовыми дровами, которые хранятся под навесом на открытом воздухе больше года.

Уравнивая шансы дров и топливных брикетов в нашем соревновании, мы подобрали количество дров, эквивалентное массе двух топливных брикетов (примерно 2,2 г). Хотя сравнение это не совсем адекватное: в лежалых дровах может содержаться от 12 % до 25 % и даже ДО % влаги, в то время как в топливных брикетах содержание влаги редко превышает 8-9 %.

Для растопки кладём в камин топливные брикеты на бумагу и бересту. Точно в такие же условия помещаем и дрова: растапливаем их с помощью бумаги и бересты. И дрова, и топливные брикеты загораются и разгораются одинаково хорошо.

Горение топливных брикетов происходит медленно, пламя небольшое и некрасивое. Гораздо бодрее топливные брикеты горят, если их поставить вертикально. Но если вам нужно красивое пламя в камине, а вы не готовы сжечь сразу всю упаковку, то топливные брикеты всё же не для вас.

Тепла при небольшом пламени выделяется мало — можно спокойно сидеть на расстоянии 1 м от камина.

А вот при горении дров тепла выделяется так много, что я вынужден был отодвинуться от камина — сидеть ближе 2 м просто невозможно из-за жары.

Прошёл первый час. Брикеты не особенно уменьшились в объёме и горят себе потихоньку. А дрова пришлось уже разбить на угли, но небольшие язычки пламени ещё пляшут на них. Время полного (до исчезновения язычков пламени) сгорания трех березовых полешек массой 2,2 кг — 1 час (антиреклама дров на упаковке топливных брикетов утверждала, что дрова прогорают за 30 минут, что не соответствует действительности).

Разбить брикеты на угольки мне пришлось где-то на 90-й минуте горения. Полное время сгорания топливных брикетов — 2 часа ровно, что соответствует заявленному времени на упаковке брикетов.

И дрова, и топливные брикеты загораются и разгораются одинаково хорошо.

Берёзовые дрова, как и положено, горят большим красивым пламенем. Топливные брикеты горят медленнее и отдают тепло менее интенсивно.

Ссылка по теме: Выбираем твердотопливный котел – что нужно знать прежде чем купить

Результат сравнения топки брикетами и дровами

Топливные брикеты действительно горят дольше березовых дров, однако разница не столь велика, как утверждается в описании брикетов. Но при этом интенсивность выделения тепла при горении дров несравнимо больше. Количество золы после брикетов и в самом деле осталось меньше, чем после березовых дров, но не в разы, как было заявлено, а всего на 25-33 %.

Таким образом, на мой субъективный взгляд, 2-3-кратное превышение цены топливных брикетов над березовыми дровами в текущих ценовых условиях при постоянной эксплуатации экономически себя не оправдывает. Поскольку большого пламени при горении недорогих топливных брикетов не получается, то использование их в каминах и в печах-каминах, которые устанавливают в том числе и для получения эстетического удовольствия от созерцания огня, не имеет большого смысла.

В то же время топливные брикеты обладают рядом неоспоримых преимуществ: они компактно упакованы, оставляют мало мусора и меньше золы. Долгое время горения позволяет реже подкладывать топливо в печь или камин. Хотя для быстрого прогрева холодного дома лучше подойдут обычные дрова, топливные брикеты могут с успехом использоваться для поддержания требуемой температуры в доме.

Поскольку я приезжаю на дачу в отопительный сезон наездами, то мне проще купить в супермаркете несколько упаковок топливных брикетов, чем закупать машину дров на сезон. В холодное время года в моём доме площадью 120 м2, который неплохо утеплён, на разогрев в первый день уходит две упаковки топливных брикетов (20 кг), а для поддержания температуры в следующие дни — 1 упаковка в день при небольших морозах и 1,5-2 упаковки в день при сильных морозах (при условии дополнительного обогрева несколькими электрическими конвекторами).

Таким образом, у каждого вида топлива есть свои достоинства и недостатки. Зная о них, каждый может подобрать себе оптимальный вид топлива в зависимости от режима эксплуатации дома и личных пристрастий.

© Андрей Дачник Санкт-Петербург www.Dom.Dacha-Dom.ru

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРИЦ, И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВО. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. РЕКОМЕНДУЕМ — ПРОВЕРЕНО 100% ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»

  • Самодельный мангал – чертежи Мангал своими руками — чертежи Этот…
  • Переноска и полочка для дров своими руками – фото КАК СДЕЛАТЬ СВОИМИ РУКАМИ ПОЛОЧКУ…
  • Экономная самодельная печка для дачи своими руками Дачная печка своими руками для…
  • Дровяник своими руками – варианты постройки и советы (+ видео) Какой дровяник лучше построить Дровяник своими…
  • Деревянные козлы для дров своими руками (фото + чертежи + видео) Как сделать козлик для дров Пусть…
  • Сумка для переноски дров своими руками (фото) Как сделать сумку-переноску из пластиковой…
  • Топочные стеклянные дверцы для печи в бане–как бороться с появлением сажи на них Как не допустить появления сажи…

    Подпишитесь на обновления в наших группах и поделитесь.

    Будем друзьями!

  • Характеристики

    Характеристика и классификация пеллет

    Пеллеты – это топливные гранулы, изготавливаемые из отходов древесины. Чаще всего для производства пеллет используются опилки. Поскольку в настоящее время прослеживается тенденция к увеличению использования вторсырья, изготовление пеллет является наиболее перспективным направлением применения отходов древесины.

    Характеристики пеллет напрямую зависят от состава продукции. В их производстве возможно использование как чистой древесины, так и древесины в смеси с корой. Часто в гранулы добавляются солома, шелуха подсолнечника, и зерновые отходы. Степень содержания побочных продуктов влияет на процент зольности конечного продукта. Чем выше процент зольности, тем ниже качество пеллет. Однако на рынке востребованы все виды топливных гранул.

    Классификация пеллеты по исходному сырью:

    • Белые пеллеты – сорт Премиум светлого цвета производится из древесины без использования коры. Теплотворная способность белых пеллет составляет 17,2 Мдж/кг. Золы при чистке котла очень мало. Пеллеты Премиум составляют более чем 95% от всего производства топливных гранул, они сжигаются в любых печах, подходящих для топлива стандартного или повышенного качества.
    • Индустриальные пеллеты – сорт более низкого качества. В состав продукта входят такие составляющие, как кора и несгораемые остатки. Зольность таких пеллет слегка выше, чем у Премиум сорта, а вот теплотворность почти такая же. Котел придется чистить уже чаще.
    • Агропеллеты – это топливо стандартного качества из отходов гречки, семян подсолнечника. Пеллеты очень темного цвета. Теплотворная способность – 15 МДж/кг, а зольность более 4%. Основное преимущество такого продукта — их низкая цена. Чаще всего они используются для сжигания на больших тепловых станциях. Использование такого топлива требует ежедневной чистки котла, либо использования пеллетного котла с автоматической чисткой. Агропеллеты используются в печах, определенных исключительно для их использования.

    Фото пеллет:

    Чем вызван такой интерес к данному виду топлива?

    Древесные пеллеты рассматривают в качестве топлива будущего. Их теплота сгорания составляет 4,3 – 4,5 кВт/кг, что в полтора раза больше, чем у древесины, но при этом теплоотдача сравнима с углем. При сгорании выбросы в атмосферу минимальны. Сжигание 2 тонн топливных гранул дает такое же количество тепловой энергии, как сжигание 957 м3 газа, 1000 л дизельного топлива, либо 3,2 тонны древесины.

    Пеллеты не случайно имеют название облагороженного топлива – при их сгорании выделяется большой объём тепла, а горение протекает ровным слоем, как при горении традиционных видов топлива. Топливные гранулы не требуют значительного объема места для хранения.

    Пеллеты характеризуются высокой энергетической концентрацией при несущественном объеме. Их высокая насыпная плотность дает возможность перемещать топливо на большие расстояния с высокой экономической оправданностью. Пеллеты в качестве биотоплива безопасны и снижают риск возникновения пожаров, взрывов и утечки при транспортировке.

    Расход пеллет на отопление дома площадью 150 кв.м за отопительный сезон в 7 месяцев требует не более 5 тонн гранул, причем продукт сгорания также используется в качестве удобрения на полях. Масса золы составляет приблизительно 1% от общей массы топливных гранул, убирается в современных печах не чаще раза в год.

    Эффективность пеллет как вида топлива

    Характеристики пеллет из древесины имеют показатели:

    • Выделяемая энергия при сгорании — 17 216 кДж/кг
    • Зольность – не более 5% (У ООО «ФРП» не более 0,37%);
    • Длина – от 5 до 40 мм;
    • Плотность пеллет 1200-1400 кг/м3;
    • Насыпная плотность продукта для транспортировки и хранения составляет 650 кг/м3;

    Фасовка и упаковка

    Фасовка и упаковка топливных гранул зависит от того, какую систему хранения обеспечит им потребитель.

    • в свободном виде – насыпью.
    • в мешках биг – бэг, от 500 до 1200 кг;
    • в мелкой расфасовке – от 10 до 15 кг.

    Цена на пеллеты напрямую зависит от их качества и фасовки. Чем меньше упаковка, тем больше стоимость на топливные гранулы соответственно.

    Машиностроение и механика

    Article Index

    Физико-химические основы тепловых процессов

    Состав и компоненты топлива

    Состав твердого и жидкого топлива

    Компоненты топлива

    Теплота сгорания топлива

    Расход кислорода и воздуха для горения топлива

    Расход воздуха для горения топлива

    Состав продуктов сгорания. Недожог топлива

    Недожог топлива

    Температура горения топлива

    Действительная температура горения

    Коэффициент использования тепла топлива

    Показатель излучательной способности топлива

    Энергетика химических связей и теплота сгорания топлива

    Закон действующих масс

    Воспламенение топлива, температура воспламенения

    Пределы воспламенения

    Распространение пламени в газовоздушных смесях

    Ламинарный и турбулентный газовый факел

    Длина ламинарного газового факела

    Уравнение для расчета длины турбулентного газового факела

    All Pages

    Page 5 of 21

    Теплота сгорания топлива

    При сгорании топлива выделяется теплота. За единицу измерения количества теплоты (работы и энергии) в системе СИ принимают джоуль (дж = н·м).

    Джоуль определяется как работа, производимая силой в 1 ньютон (1 н) при перемещении точки приложения этой силы на 1 метр (1 м) по ее направлению (1 дж = 1 н·м). Широкое распространение в науке и технике получила международная калория (кал).

    1 кал = 4,187 дж.

    Горение элементов топлива может быть полным и неполным. При полном сгорании образуются конечные продукты — углекислый газ и водяной пар и выделяется максимум тепла. Количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы топлива(1 кг или 1 м3), называется теплотой сгорания.

    Теплота сгорания углерода зависит от его состояния: аморфного (древесный уголь, сажа) или кристаллического (алмаз, графит, кокс). Углерод, полученный при горении углеводородов, находится в аморфном состоянии. Рассмотрим основные тепловые эффекты реакции горения аморфного и кристаллического углерода.

    Сам + О2 = СО2 + 410 Мдж/кмоль

    Скр + О2 = СО2 + 394 Мдж/кмоль

    Следовательно, теплота сгорания аморфного углерода составляет

    410/12 = 34,1 Мдж/кг;

    а теплота сгорания кристаллического углерода снижается до

    394/12 = 32,8 Мдж/кг.

    Теплота сгорания водорода зависит от агрегатного состояния продукта реакции горения водорода

    Н2 + 0,5О2 = Н2Ож + 286 Мдж/кмоль

    Н2 + 0,5О2 = Н2Ог + 242 Мдж/кмоль

    Теплота сгорания водорода соответственно составляет

    286/2 = 143 Мдж/кг и 242/2 = 121 Мдж/кг.

    Естественно, что теплота сгорания при условии образования Н2О в виде жидкости выше, т.к. при конденсации пара в воду выделяется скрытая теплота парообразования 2260 кдж/кг. Так возникает понятие о высшей и низшей теплоте сгорания.

    Максимальная теплота сгорания с учетом теплоты конденсации водяных паров называется высшей и обозначается Qв. Количество теплоты, выделяющееся при сгорании единицы топлива без конденсации водяных паров, называется низшей теплотой сгорания, обозначается Qн.

    В практике работы печей уходящии продукты сгорания имеют температуру, превышающую 100 оС, следовательно, имеется в виду низшая теплота сгорания. Теплоту сгорания газообразного топлива можно определять расчетным путем, а твердого и жидкого экспериментальным. Это связано с тем, что определение теплоты сгорания расчетным путем может быть строгим лишь в том случае, когда известны химические соединения, составляющие горючую массу топлива, и теплоты сгорания этих элементов.

    Экспериментальное определение теплоты сгорания.

    Теплоту сгорания топлива определяют в специальных приборах, которые называются калориметрами. Калориметрическая установка для определения теплоты сгорания твердого топлива представляет собой металлический сосуд с двойными стенками, заполняемый водой. Во внутренний сосуд устанавливают калориметрическую бомбу с навеской топлива. Бомба представляет собой пустотелый толстостенный цилиндр из кислотоупорной стали, заполняемый кислородом под давлением. После установки бомбы в калориметр температура всей системы уравнивается. Навеска топлива воспламеняется при помощи электрической искры и сгорает, выделяя тепло, которое поглощает вода калориметра. При сжигании навески топлива с массой Р, г повышается не только температура воды в калориметре с массой М, г, но и температура всех частей прибора. Тепло, затраченное на нагревание всех частей калориметра, выражают через водяной эквивалент W.

    Водяным эквивалентом называется то количество воды, для повышения температуры которой на 1 гр требуется столько же тепла, сколько нужно для повышения температуры всех частей прибора на 1 гр (теплоемкость воды равна 4,187 дж/(г·гр)).

    При экспериментальном определении теплоты сгорания газообразного топлива, в калориметре получают высшую теплоту сгорания топлива, а низшую — рассчитывают по высшей.

    Связь между высшей и низшей теплотой сгорания.

    В продуктах сгорания твердых и жидких топлив водяные пары образуются при сгорании водорода топлива, а также при испарении начальной влаги топлива. Если в рабочем топливе содержится Нр кг водорода, то образуется 9·Нр кг водяного пара и разница между высшей и низшей теплотой сгорания составит 2500·(Wp + 9·Нр) кдж/кг. Число 2500 кдж/кг является приблизительной разницей между высшей и низшей теплотой сгорания на 1 кг Н2О.

    При сжигании газообразного топлива водяные пары в продуктах сгорания образуются при горении водорода и углеводородов, а также переходят из влаги топлива и воздуха.

    Расчетный метод определения теплоты сгорания.

    Теплоту сгорания газообразного топлива можно рассчитать, если известны тепловые эффекты реакций горения и химический состав топлива по следующей формуле

    Qн = 127,7CO + 108H2 + 358CH4 + 590C2H4 + 555C2H2 + 636C2H6 +

    + 913C3H8 + 1185C4H10 +1465C5H12 + 234H2S кдж/м3,

    где 127,7; 108 и т. д — тепло, выделяемое при сгорании 1 % СО; Н2 и т. д;

    СО; Н2 и т. д — содержание горючих составляющих топлива, %.

    Следует отметить, что расчетная величина теплоты сгорания может немного отличаться от опытной, т.к. в газе содержаться пыль и смолы.

    Нахождение теплоты сгорания твердого и жидкого топлив расчетным с пособом носит приближенный характер, т.к. это топливо анализируют не по химическим соединениям, а лишь по химическим элементам.

    Д. И. Менделеев предложил следующую формулу для определения теплоты сгорания твердого и жидкого топлив

    Qв = 340Ср + 1260Нр — 109(Ор — Sp) кдж/кг

    Формула Менделеева для определения низшей массовой теплоты сгорания топлива принимает вид

    Qн = 340Ср + 1030Нр — 109(Ор — Sp) — 25Wp кдж/кг,

    где W — содержание влаги в топливе в % по массе.

    Условное топливо

    Каждое топливо имеет различную теплоту сгорания. Для удобства учета, сравнения и пересчета с одного топлива на другое было предложено принять за единицу учета такое топливо, теплота сгорания которого составляет 29,3 Мдж/кг (7000 ккал/кг), и назвать его условным. Пересчеты можно производить для любого топлива — твердого, ж идкого и газообразного.

    Условное топливо очень удобно для сравнения экономичности работы печей, работающих на различном топливе. При сравнении определяют расход условного топлива на единицу нагреваемого в печи материала (кг/т)

    Производство древесного угля: современная технология и особенности использования

    Производство древесного угля до недавних пор наносило значительный вред окружающей среде: выделяемые при пережиге газы выбрасывались в атмосферу, загрязняя ее. Современные технологии не только устранили эту проблему, но и позволили извлекать выгоду из образуемых в процессе пережига пиролизных газов.

    Суть в том, что в современных печах для получения древесного угля есть съемные реторты (емкости, куда загружаются дрова). Их через специальные отверстия устанавливаются сверху на топку. Образующиеся при пиролизе (окислении без доступа кислорода) газы через специальные отверстия отводятся и подаются в топку, где они перегорают. Таким образом получается, что «отходы производства», которые ранее буквально рассеивались в воздухе, используются для поддержания требуемой для пережига древесины температуры. Если влажность древесины невысока, этих газов достаточно для получения древесного угля, что значительно уменьшает затраты на энергоносители.

    Завод по производству древесного угля. Установка со съемными ретортами

    Подобная технология имеет еще один весомый плюс: реторты могут устанавливаться со сдвигом во времени, обеспечивая непрерывный процесс. Любая технология получения угля из древесины состоит из нескольких этапов: сушки, пиролиза, дожига и остывания. Если есть возможность использовать только одну емкость, то о непрерывности процесса речи быть не может: сначала в печь загружают дрова, ее растапливают, потом дрова сушатся, потом они перегорают и печь тушат, чтобы уголь остыл. Затем продукт выгребают и процесс начинается сначала. Использование съемных реторт решает проблему: пока в одной емкости дрова сушатся, в другой они окисляются, в следующей догорают. Ту реторту, в которой процесс окончен, достают, устанавливают на площадку для остывания, а на ее место загружают другую со «свежим» материалом. При этом выделяемый при пиролизе газ в одной из реторт служит основным источником энергии для переработки остальных. В видео описан один из вариантов построения процесса.

    Применение древесного угля

    Производство древесного угля – перспективное направление. Его потребление постоянно растет, причем он используется как на производстве, так и для бытовых целей. Применение в быту всем знакомо: приготовление пищи на мангале и в барбекю сегодня уже практически не обходится без древесного угля. Древесный уголь многие предпочитают закладывать в камины: это топливо не дымит, не выделяет газов (в частности, угарного) и имеет большую теплотворную способность.

    Изготовление древесного угля — перспективное направление

    В промышленности древесный уголь применяют в металлургии (в нашей стране практически не практикуется), для изготовления фильтров разного назначения. Используется он при выплавке некоторых ценных металлов, кристаллического кремния, активированного угля. Находит применение в сельском хозяйстве и в медицине.

    Использовать древесный уголь можно и для отопления. Особенность его горения состоит в том, что высоких языков пламени нет. Зато есть равномерный устойчивый жар. Температура горения древесного угля зависит от нескольких факторов: от плотности (из разных сортов древесины уголь получается разной плотности), от его качества (условий выжига) и от количества кислорода, подаваемого во время горения. В обычном открытом очаге температура может колебаться от 400 оС до 900оС, но при особых условиях можно достичь и 1200оС (кузнечный горн). Если говорить о средних значениях, то считается что теплотворная способность древесного угля 30МДж/кг.

    Вид топлива для твердотопливного котла Удельная теплотворная способность, МДж Удельная теплотворная способность, кВт/ч
    Буроугольный брикет 21 5,84
    Необработанный бурый уголь 14,7 4,09
    Сосновые дрова 8,9 2,47
    Дубовые дрова 13 3,61
    Березовые дрова 11,7 3,25
    Каменный уголь 29,3 8,14
    Кокс 29 8,06
    Древесный уголь 30-31 8,62
    Торф (сухой) 15 4,17

    Как видим из таблицы, тепла древесный уголь выделяет, по крайней мере, не меньше, чем каменный уголь и почти в два с половиной раза больше, чем самые лучшие дрова. Почему же его почти не используют для отопления? Во-первых, в нашей стране уголь древесный производится в очень малых объемах (в мире производят 9 млн. тонн в год, на долю России приходится 100 тыс. тонн) и имеет высокую цену. Если даже покупать его у производителей, то при закупке до 5 тонн просят 180 рублей за 10кг (18000 за тонну). Даже при экономном расходе получается достаточно дорого. Если вы живете в местах, где большое количество лесов, в которых всегда хватает сухостоя, то обеспечить себе некоторое количество древесного угля не очень сложно даже без оборудования. Можно воспользоваться традиционными технологиями углежжения, которые для процесса требуют только наличия металлической бочки, да и то не обязательно. Конечно, таким способом на всю зиму не запастись, но на то, чтобы засыпать какое-то количество в котел на ночь для поддержания комфортной температуры нажечь можно.

    Теплота сгорания древесного угля чуть больше, чем теплота сгорания качественного каменного угля

    Требования к древесному углю

    Согласно ГОСТ7657 84 древесный уголь должен иметь:

    • Зольность не более 3%
    • Содержание летучих веществ не более 20%

    Изготавливается этот вид топлива из разных пород древесины, которые делят на две группы:

    1. бук, береза, вяз, граб, дуб, клен, ясень.
    2. ива, липа, ольха, осина, тополь.

    В зависимости от исходного сырья, состава и качественных показателей продукта, древесный уголь бывает марки А (из древесины первой группы) и марки Б (из смеси групп 1 и 2). Сорта и качественные характеристики приведены в таблице.

    Показатель Норма
    Марка А Марка Б
    Высший сорт 1 сорт 1 сорт 2 сорт
    Доля золы 2,5% 3% 2,5% 3%
    Нелетучего углерода не менее 90% 78% 88% 77%
    Воды не более 6% 6% 6% 6%
    Масса 1дм угля 210гр 210гр Нет норматива Нет норматива
    Кусков менее 25мм 5% 5% Нет норматива Нет норматива
    Кусков менее 12мм 5% 5% 7% 7%
    Головни не более Не допускаются 2% Не допускаются 2%

    Фасуют древесный уголь обычно в мешки разного объема. Чаще это мешки бумажные двух и трехслойные, редко встречается фасовка в полиэтилен. На упаковке указывается марка, вес и объем.

    Древесный уголь как пользоваться

    Разжигать древесный уголь нужно без использования какой-либо химии: неприятный запах от нее останется до тех пор, пока гореть будет топливо. Потому берем кусок бумаги, комкаем, несколько тонких сухих лучинок выстраиваем вокруг бумаги «шалашиком», бумагу поджигаем, ждем, пока займутся лучины, сверху подкладываем немного сухих дров. Когда они хорошо разгорятся, можно класть древесный уголь. Причем складывать его нужно горкой. Так он разгорается лучше. Если речь идет о мангале и приготовлении пищи, то чтобы древесный уголь равномерно разгорелся, те куски, что оказались по краям горки, выкладываем наверх. Те, которые были ближе к центру, оказываются с краю. Так ждем, пока все куски не покроются белым налетом и над ними перестанут появляться языки пламени. Вот теперь можно жарить шашлык.

    Как разжечь древесный уголь? При помощи бумаги и тонких щепок или…строительного фена

    Есть способ разжечь древесные угли без бумаги, спичек и дров. Нужен только строительный фен и электрическая розетка. Все. Ни бумаги, ни спичек. Берете фен, включаете на максимум, направляете поток воздуха на сложенный горкой уголь. Первый уголек вспыхнет где-то через полминуты, потом займутся остальные, минут через пять будут гореть все.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *