Une caractéristique thermotechnique importante du combustible est sa chaleur spécifique de combustion.

Chaleur spécifique de combustion du carburant

Distinguer entre le pouvoir calorifique supérieur et inférieur spécifique. Chaleur spécifique la combustion du combustible de travail, en tenant compte de la chaleur supplémentaire dégagée lors de la condensation de la vapeur d'eau située dans les produits de combustion, est appelée valeur calorifique spécifique plus élevée du combustible de travail. Cette quantité de chaleur supplémentaire peut être déterminée en multipliant la masse de vapeur d'eau générée par l'évaporation de l'humidité du carburant/100 et par la combustion de l'hydrogène 9 /100 , pour la chaleur latente de condensation de la vapeur d'eau, égale à environ 2500 kJ/kg.

Pouvoir calorifique inférieur spécifique du combustible – la quantité de chaleur dégagée dans des conditions pratiques normales, c'est-à-dire lorsque la vapeur d'eau ne se condense pas, mais est libérée dans l'atmosphère.

Ainsi, la relation entre la chaleur spécifique de combustion supérieure et inférieure peut être exprimée par l'équation - = =25(9 ).

64. Carburant conditionnel.

le carburant désigne toute substance qui, lors de la combustion (oxydation), libère une quantité importante de chaleur par unité de masse ou de volume et est disponible pour une utilisation en masse.

Les composés organiques naturels et dérivés à l'état solide, liquide et gazeux sont utilisés comme combustible.

Tout combustible organique est constitué de carbone, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, de soufre volatil, tandis que les combustibles solides et liquides sont constitués de cendres (résidus minéraux) et d'humidité.

Une caractéristique thermotechnique importante du combustible est sa chaleur spécifique de combustion.

Chaleur spécifique de combustion du carburant est la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète d'une quantité unitaire de substance combustible.

Plus la chaleur spécifique de combustion du combustible est faible, plus il est consommé dans la chaudière. En comparaison diverses sortes carburant, en fonction de leur effet thermique, le concept de carburant conventionnel a été introduit, dont la chaleur spécifique de combustion a été prise = 29,3 MJ / kg.

Le rapport de Q N R de ce carburant à Q sp de carburant standard est appelé l'équivalent de E. Ensuite, la conversion de la consommation de carburant naturel V N en carburant standard V UT s'effectue selon la formule :

Carburant conditionnel- l'unité de comptabilisation des combustibles fossiles, c'est-à-dire le pétrole et ses dérivés, naturels et spécialement obtenus lors de la distillation du schiste et du charbon, du gaz, de la tourbe, adoptée dans les calculs, qui sert à calculer l'action utile de divers types de combustibles dans leur comptabilité totale.

En URSS et en Russie par unité carburant de référence(cu) a été accepté Valeur calorifique 1 kg de charbon = 29,3 MJ ou 7000 kcal Agence internationale de l'énergie ( AIE) a pris l'unité d'équivalent pétrole, généralement désignée par l'abréviation DOIGT DE PIED(Anglais . Tonne d'équivalent pétrole). Une tonne d'équivalent pétrole équivaut à 41,868 GJ ou 11,63 MWh. L'unité est également utilisée - un baril d'équivalent pétrole ( bep).

65. Coefficient d'excès d'air.

Le nombre indiquant combien de fois le débit d'air réel est supérieur à la quantité d'air théoriquement requise est appelé coefficient d'excès d'air, c'est-à-dire le débit d'air réel L (en kg/kg) ou V (m 3 / m 3) est égal à sa quantité théoriquement requise L o ou V o > multiplié par le coefficient d'excès d'air a

V= un V 0 .

Calculs du coût de 1 kWh :

• Gas-oil. La chaleur spécifique de combustion du carburant diesel est de 43 mJ/kg ; soit, en tenant compte de la densité de 35 mJ/litre ; en tenant compte de l'efficacité d'une chaudière à carburant diesel (89%), nous obtenons que lors de la combustion de 1 litre, 31 mJ d'énergie sont générés, ou dans des unités plus familières 8,6 kWh.
  • Le coût de 1 litre de carburant diesel est de 20 roubles.
  • Le coût de 1 kWh d'énergie de combustion de carburant diesel est de 2,33 roubles.

• Mélange propane-butane SPBT(Gaz d'hydrocarbures liquéfiés SUG). Le pouvoir calorifique spécifique du GPL est de 45,2 mJ/kg ou, en tenant compte de la densité, de 27 mJ/litre, en tenant compte de l'efficacité chaudière à gaz 95%, nous obtenons que lors de la combustion de 1 litre, 25,65 mJ d'énergie sont générés, ou dans des unités plus familières - 7,125 kWh.
  • Le coût de 1 litre de GPL est de 11,8 roubles.
  • Le coût de 1 kWh d'énergie est de 1,66 roubles.

La différence de prix de 1 kW de chaleur obtenue à partir de la combustion du diesel et du GPL s'est avérée être de 29 %. Les chiffres ci-dessus montrent que le gaz liquéfié est plus économique que les sources de chaleur répertoriées. Pour obtenir un calcul plus précis, vous devez mettre les prix actuels de l'énergie.

Caractéristiques d'utilisation gaz liquéfié et carburant diesel

GAS-OIL. Il existe plusieurs variétés qui diffèrent par leur teneur en soufre. Mais pour la chaudière, ce n'est pas très important. Mais la division en carburant diesel d'hiver et d'été est importante. La norme établit trois qualités principales de carburant diesel. Le plus courant est l'été (L), la plage d'application va de O ° C et plus. L'hiver Gas-oil(3) s'applique lorsque températures négatives l'air (jusqu'à -30°С). Avec plus basses températures du carburant diesel Arctic (A) doit être utilisé. poinçonner le carburant diesel est son point de trouble. En fait, c'est la température à laquelle les paraffines contenues dans le gazole commencent à cristalliser. Il devient vraiment trouble et, avec une nouvelle baisse de température, il devient comme de la gelée ou de la soupe grasse congelée. Les moindres cristaux de paraffine obstruent les pores des filtres à carburant et des filets de sécurité, se déposent dans les canaux des canalisations et paralysent le travail. Pour le carburant d'été, le point de trouble est de -5°C et pour le carburant d'hiver, il est de -25°C. Un indicateur important, qui doit être indiqué dans le passeport pour le carburant diesel, est la température maximale de filtrabilité. Le carburant diesel trouble peut être utilisé jusqu'à la température de filtrabilité, puis - un filtre bouché et une coupure de carburant. Le carburant diesel d'hiver ne diffère pas du diesel d'été ni par la couleur ni par l'odeur. Il s'avère donc que seul Dieu (et le pétrolier) sait ce qui est réellement inondé. Certains artisans mélangent du carburant diesel d'été avec du BGS (essence) et d'autres vodkas, obtenant une température de filtrage plus basse, ce qui entraîne à la fois une panne de pompe et simplement une explosion due au fait que ce bodyagi infernal a un point d'éclair réduit. De plus, au lieu de diesel, du mazout léger peut être fourni, extérieurement il ne diffère pas, mais il contient plus d'impuretés, de plus, celles qui ne sont pas du tout dans le diesel. Ce qui est lourd de contamination de l'équipement de carburant et de son nettoyage pas bon marché. De ce qui précède, nous pouvons conclure que si vous achetez un moteur diesel à bas prix, auprès de particuliers ou d'organisations non vérifiées, vous pouvez vous faire réparer ou dégeler le système de chauffage. Le prix du gazole, livré à votre domicile, fluctue d'un rouble par rapport aux prix pratiqués dans les stations-service, à la hausse comme à la baisse selon l'éloignement de votre chalet et la quantité de carburant transportée, tout ce qui est moins cher devrait vous alerter si vous êtes pas extrême, et n'ayez pas peur de passer la nuit dans une maison rafraîchissante par 30 degrés de gel.

GAZ LIQUÉFIÉ. Comme pour le carburant diesel, il existe plusieurs grades de SPBT qui diffèrent par la composition du mélange de propane et de butane. Mélange hiver, été et arctique. Le mélange d'hiver est composé de 65 % de propane, 30 % de butane et 5 % d'impuretés de gaz. Le mélange d'été est composé de 45 % de propane, 50 % de butane, 5 % d'impuretés gazeuses. Mélange arctique - 95 % de propane et 5 % d'impuretés. Un mélange de 95% de butane et de 5% d'impuretés peut être fourni, un tel mélange est dit ménager. Une très petite quantité d'une substance sulfureuse, un odorant, est ajoutée à chaque mélange afin de créer une "odeur de gaz". Du point de vue de la combustion et de l'effet sur l'équipement, la composition du mélange n'a pratiquement aucun effet. Le butane, bien que beaucoup moins cher, est légèrement meilleur pour le chauffage que le propane - il contient plus de calories, mais il a un très gros inconvénient qui le rend difficile à utiliser dans les conditions russes - le butane cesse de s'évaporer et reste liquide à zéro degré. Si vous avez un réservoir importé avec un col bas ou vertical (la profondeur du miroir d'évaporation est inférieure à 1,5 mètre) ou se trouve dans un sarcophage en plastique qui aggrave le transfert de chaleur, alors en cas de gel prolongé, le réservoir peut arrêter l'évaporation de butane, non seulement à cause du gel, mais aussi à cause d'un transfert de chaleur insuffisant (lors de l'évaporation, le gaz se refroidit). À des températures inférieures à 3 degrés Celsius, les conteneurs importés fabriqués pour les conditions de l'Allemagne, de la République tchèque, de l'Italie et de la Pologne, avec une évaporation intensive, cessent de produire du gaz une fois que tout le propane s'est évaporé, et il ne reste que du butane.

Comparons maintenant les propriétés de consommation du GPL et du carburant diesel

L'utilisation du GPL est 29% moins chère que le carburant diesel. La qualité du GPL n'affecte pas ses propriétés de consommation lors de l'utilisation de réservoirs AvtonomGas, de plus que plus de contenu butane dans le mélange, mieux ça marche équipement à gaz. Un carburant diesel de mauvaise qualité peut entraîner de graves dommages équipement de chauffage. L'utilisation du gaz liquéfié vous soulagera de la présence de l'odeur de gasoil dans la maison. Le gaz liquéfié contient moins de composés soufrés toxiques et, par conséquent, il n'y a pas de pollution de l'air sur votre complot personnel. Du gaz liquéfié, non seulement la chaudière peut fonctionner pour vous, mais aussi cuisinière à gaz, ainsi qu'un foyer au gaz et une génératrice électrique au gaz.

En plus des composants principaux, le charbon contient divers additifs non combustibles formant des cendres, la « roche ». Cendre pollue environnement et fritté en laitier sur la grille, ce qui rend difficile la combustion du charbon. De plus, la présence de roche réduit la chaleur spécifique de combustion du charbon. Selon la variété et les conditions d'extraction, la quantité minéraux varie beaucoup, la teneur en cendres de la houille est d'environ 15 % (10 à 20 %).
Un autre composant nocif du charbon est soufre. Lors de la combustion du soufre, des oxydes se forment qui, dans l'atmosphère, se transforment en acide sulfurique. La teneur en soufre du charbon que nous fournissons aux clients via notre réseau de représentants est d'environ 0,5 %, ce qui est une valeur très faible, ce qui signifie que l'écologie de votre maison sera préservée.
L'indicateur principal de tout carburant - chaleur spécifique de combustion. Pour le charbon, ce chiffre est de :

Ces chiffres se rapportent au concentré de charbon. Les chiffres réels peuvent différer considérablement. Ainsi, pour le charbon ordinaire, qui peut être acheté dans les dépôts de charbon, la valeur de 5000-5500 kcal / kg est indiquée. Nous utilisons 5300 kcal/kg dans nos calculs.
La densité du charbon est de 1 à 1,7 (houille - 1,3–1,4) g / cm 3, selon le type et la teneur en minéraux. Également utilisé dans la technologie densité apparente”, il est d'environ 800 à 1 000 kg / m 3.

Types et qualités de charbon

Le charbon est classé selon de nombreux paramètres (géographie de production, composition chimique), mais d'un point de vue « domestique », lors de l'achat de charbon à utiliser dans les fours, il suffit de comprendre l'étiquetage et la possibilité de l'utiliser dans Thermorobot.

Selon le degré de coalification, il existe trois types de charbon : brun, calcul et anthracite. Le système de désignation de charbon suivant est utilisé : Variété = (marque) + (Taille).

Outre les principaux grades répertoriés dans le tableau, on distingue également les grades intermédiaires de houille: DG (gaz à flamme longue), GZh (gaz gras), KZh (graisse de coke), PA (semi-anthracite), les charbons bruns sont également divisée en groupes.
Les qualités de charbon à coke (G, coke, Zh, K, OS) ne sont pratiquement pas utilisées dans l'ingénierie thermique, car elles constituent une matière première rare pour l'industrie de la cokéfaction.
Selon la classe de taille (taille des morceaux, fraction), le charbon de haute qualité est divisé en:

En plus du charbon calibré, des fractions combinées et des criblures sont proposées à la vente (PC, KO, OM, MS, SSH, MSSh, OMSSH). La taille du charbon est déterminée en fonction de la plus petite valeur de la plus petite fraction et de la plus grande valeur de la plus grande fraction indiquée dans le nom de la qualité du charbon.
Par exemple, la fraction OM (M - 13–25, O - 25-50) est de 13–50 mm.

En plus de ces types de charbon, des briquettes de charbon peuvent être trouvées en vente, qui sont pressées à partir de boues de charbon faiblement enrichies.

Comment le charbon brûle

Le charbon est constitué de deux composants combustibles : volatils et résidu solide (coke).

Au premier stade de la combustion, des substances volatiles sont libérées ; avec un excès d'oxygène, ils brûlent rapidement, donnant une longue flamme, mais une petite quantité de chaleur.

Après cela, le résidu de coke brûle; l'intensité de sa combustion et la température d'inflammation dépendent du degré de coalification, c'est-à-dire du type de charbon (brun, pierre, anthracite).
Plus le degré de coalification est élevé (l'anthracite est le plus élevé), plus la température d'inflammation et le pouvoir calorifique sont élevés, mais plus l'intensité de la combustion est faible.

Qualités de charbon D, G

En raison de la teneur élevée en substances volatiles, ce charbon s'enflamme rapidement et brûle rapidement. Le charbon de ces qualités est disponible et convient à presque tous les types de chaudières, cependant, pour une combustion complète, ce charbon doit être fourni en petites portions afin que les substances volatiles libérées aient le temps de se combiner complètement avec l'oxygène atmosphérique. La combustion complète du charbon se caractérise par une flamme jaune et des fumées claires ; la combustion incomplète des substances volatiles donne une flamme pourpre et une fumée noire.
Pour une combustion efficace de ce charbon, le processus doit être surveillé en permanence ; ce mode de fonctionnement est mis en œuvre dans la chaufferie automatique Thermorobot.

Charbon de catégorie A

Il est plus difficile de l'allumer, mais il brûle longtemps et dégage beaucoup plus de chaleur. Le charbon peut être chargé en grandes quantités, car ils brûlent principalement des résidus de coke, il n'y a pas de rejet massif de substances volatiles. Le mode de soufflage est très important, car avec un manque d'air, la combustion se produit lentement, elle peut s'arrêter, ou, au contraire, une augmentation excessive de la température, entraînant une perte de chaleur et un épuisement de la chaudière.

5. BILAN THERMIQUE DE LA COMBUSTION

Considérez les méthodes de calcul bilan thermique processus de combustion de combustibles gazeux, liquides et solides. Le calcul se réduit à résoudre les problèmes suivants.

· Détermination de la chaleur de combustion (pouvoir calorifique) du combustible.

· Détermination de la température de combustion théorique.

5.1. CHALEUR DE BRÛLAGE

Les réactions chimiques s'accompagnent d'un dégagement ou d'une absorption de chaleur. Lorsque de la chaleur est libérée, la réaction est dite exothermique et lorsqu'elle est absorbée, elle est dite endothermique. Toutes les réactions de combustion sont exothermiques et les produits de combustion sont des composés exothermiques.

Libéré (ou absorbé) pendant le cours réaction chimique la chaleur est appelée chaleur de réaction. Dans les réactions exothermiques, il est positif, dans les réactions endothermiques, il est négatif. La réaction de combustion s'accompagne toujours d'un dégagement de chaleur. Chaleur de combustion Q g(J / mol) est la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète d'une mole d'une substance et de la transformation d'une substance combustible en produits de combustion complète. La mole est l'unité SI de base pour la quantité d'une substance. Une mole est une quantité d'une substance qui contient le même nombre de particules (atomes, molécules, etc.) qu'il y a d'atomes dans 12 g de l'isotope du carbone 12. La masse d'une quantité d'une substance égale à 1 mole (moléculaire ou masse molaire) coïncide numériquement avec le poids moléculaire relatif de la substance donnée.

Par exemple, le poids moléculaire relatif de l'oxygène (O 2 ) est de 32, le dioxyde de carbone (CO 2 ) est de 44, et les poids moléculaires correspondants seraient M = 32 g/mol et M = 44 g/mol. Ainsi, une mole d'oxygène contient 32 grammes de cette substance et une mole de CO 2 contient 44 grammes de dioxyde de carbone.

Dans les calculs techniques, la chaleur de combustion n'est pas souvent utilisée Q g, et le pouvoir calorifique du combustible Q(J/kg ou J/m3). Le pouvoir calorifique d'une substance est la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète de 1 kg ou 1 m 3 d'une substance. Pour les substances liquides et solides, le calcul est effectué par 1 kg, et pour les substances gazeuses, par 1 m 3.

La connaissance de la chaleur de combustion et du pouvoir calorifique du combustible est nécessaire pour calculer la température de combustion ou d'explosion, la pression d'explosion, la vitesse de propagation de la flamme et d'autres caractéristiques. Le pouvoir calorifique du combustible est déterminé soit expérimentalement, soit par calcul. Dans la détermination expérimentale du pouvoir calorifique, une masse donnée de combustible solide ou liquide est brûlée dans une bombe calorimétrique, et dans le cas d'un combustible gazeux, dans un calorimètre à gaz. Ces appareils mesurent la chaleur totale Q 0 , libéré lors de la combustion d'un échantillon de carburant pesant m. Valeur calorifique Q g se trouve selon la formule

Relation entre la chaleur de combustion et
pouvoir calorifique du carburant

Pour établir une relation entre la chaleur de combustion et le pouvoir calorifique d'une substance, il est nécessaire d'écrire l'équation de la réaction chimique de combustion.

Produit combustion complète le carbone est du dioxyde de carbone :

C + O2 → CO2.

Le produit de la combustion complète de l'hydrogène est l'eau :

2H2 + O2 → 2H2O.

Le produit de la combustion complète du soufre est le dioxyde de soufre :

S + O2 → SO2.

Dans le même temps, de l'azote, des halogénures et d'autres éléments non combustibles sont libérés sous forme libre.

gaz combustible

A titre d'exemple, on va calculer le pouvoir calorifique du méthane CH 4 dont la chaleur de combustion est égale à Q g=882.6 .

Déterminer le poids moléculaire du méthane en fonction de sa formule chimique(CH 4):

Ü=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Déterminez le pouvoir calorifique de 1 kg de méthane :

Trouvons le volume de 1 kg de méthane, connaissant sa masse volumique ρ=0,717 kg/m 3 dans les conditions normales :

.

Déterminer le pouvoir calorifique de 1 m 3 de méthane :

La valeur calorifique de tous les gaz combustibles est déterminée de la même manière. Pour de nombreuses substances courantes, les valeurs calorifiques et les valeurs calorifiques ont été mesurées avec une grande précision et sont données dans la littérature de référence pertinente. Voici un tableau des pouvoirs calorifiques de certains substances gazeuses(Tableau 5.1). Valeur Q dans ce tableau elle est donnée en MJ/m 3 et en kcal/m 3, puisque 1 kcal = 4,1868 kJ est souvent utilisé comme unité de chaleur.

Tableau 5.1

Pouvoir calorifique des combustibles gazeux

Substance			Acétylène
Q

liquide combustible ou solide

A titre d'exemple, on va calculer le pouvoir calorifique de l'alcool éthylique C 2 H 5 OH, dont la chaleur de combustion Q g= 1373,3 kJ/mol.

Déterminer le poids moléculaire de l'alcool éthylique selon sa formule chimique (C 2 H 5 OH) :

Ü = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 g/mol.

Déterminer le pouvoir calorifique de 1 kg d'alcool éthylique :

La valeur calorifique de tous les combustibles liquides et solides est déterminée de la même manière. En tableau. 5.2 et 5.3 montrent les valeurs calorifiques Q(MJ/kg et kcal/kg) pour certaines substances liquides et solides.

Tableau 5.2

Pouvoir calorifique des combustibles liquides

Substance		Alcool méthylique	Éthanol			Fioul, huile
Q

Tableau 5.3

Pouvoir calorifique des combustibles solides

Substance		bois frais	bois sec	charbon marron	Tourbe sèche	Anthracite, coca
Q

La formule de Mendeleïev

Si le pouvoir calorifique du carburant est inconnu, il peut être calculé à l'aide de la formule empirique proposée par D.I. Mendeleev. Pour ce faire, vous devez connaître la composition élémentaire du carburant (la formule équivalente du carburant), c'est-à-dire le pourcentage des éléments suivants:

Oxygène (O);

Hydrogène (H);

Carbone (C);

Soufre (S);

Cendres (A);

Eau (W).

Les produits de combustion des carburants contiennent toujours de la vapeur d'eau, qui se forme à la fois en raison de la présence d'humidité dans le carburant et lors de la combustion de l'hydrogène. Les déchets de combustion quittent l'installation industrielle à une température supérieure à la température du point de rosée. Par conséquent, la chaleur dégagée lors de la condensation de la vapeur d'eau ne peut pas être utilisée utilement et ne doit pas être prise en compte dans les calculs thermiques.

Le pouvoir calorifique inférieur est généralement utilisé pour le calcul. Q n carburant, qui prend en compte les pertes de chaleur avec la vapeur d'eau. Pour les combustibles solides et liquides, la valeur Q n(MJ/kg) est approximativement déterminé par la formule de Mendeleev :

Q n=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

où la teneur en pourcentage (% en masse) des éléments correspondants dans la composition du carburant est indiquée entre parenthèses.

Cette formule prend en compte la chaleur des réactions de combustion exothermique du carbone, de l'hydrogène et du soufre (avec un signe plus). L'oxygène, qui fait partie du carburant, remplace partiellement l'oxygène de l'air, de sorte que le terme correspondant dans la formule (5.1) est pris avec un signe moins. Lorsque l'humidité s'évapore, la chaleur est consommée, de sorte que le terme correspondant contenant W est également pris avec un signe moins.

La comparaison des données calculées et expérimentales sur le pouvoir calorifique de différents combustibles (bois, tourbe, charbon, pétrole) a montré que le calcul selon la formule de Mendeleev (5.1) donne une erreur ne dépassant pas 10%.

Valeur calorifique nette Q n(MJ / m 3) de gaz combustibles secs peuvent être calculés avec une précision suffisante comme la somme des produits du pouvoir calorifique des composants individuels et de leur pourcentage dans 1 m 3 de combustible gazeux.

Q n= 0,108[Н 2 ] + 0,126[СО] + 0,358[CH 4 ] + 0,5[С 2 Н 2 ] + 0,234[Н 2 S ]…, (5.2)

où la teneur en pourcentage (% en volume) des gaz correspondants dans le mélange est indiquée entre parenthèses.

Pouvoir calorifique moyen gaz naturel est d'environ 53,6 MJ/m 3 . Dans les gaz combustibles produits artificiellement, la teneur en CH 4 méthane est négligeable. Les principaux composants combustibles sont l'hydrogène H 2 et le monoxyde de carbone CO. Dans le gaz de cokerie, par exemple, la teneur en H 2 atteint (55 ÷ 60) %, et le pouvoir calorifique inférieur de ce gaz atteint 17,6 MJ/m 3 . Dans le gaz du générateur, la teneur en CO ~ 30 % et H 2 ~ 15 %, tandis que le pouvoir calorifique inférieur du gaz du générateur Q n= (5,2÷6,5) MJ/m3. Dans le gaz de haut fourneau, la teneur en CO et H 2 est moindre ; ordre de grandeur Q n= (4,0÷4,2) MJ/m3.

Considérons des exemples de calcul de la valeur calorifique de substances à l'aide de la formule de Mendeleïev.

Déterminons le pouvoir calorifique du charbon, dont la composition élémentaire est donnée dans le tableau. 5.4.

Tableau 5.4

Composition élémentaire du charbon

Remplaçons donné dans tab. 5.4 données dans la formule de Mendeleev (5.1) (l'azote N et les cendres A ne sont pas inclus dans cette formule, car ce sont des substances inertes et ne participent pas à la réaction de combustion):

Q n=0,339∙37,2+1,025∙2,6+0,1085∙0,6–0,1085∙12–0,025∙40=13,04 MJ/kg.

Déterminons la quantité de bois de chauffage nécessaire pour chauffer 50 litres d'eau de 10 ° C à 100 ° C, si 5% de la chaleur dégagée lors de la combustion est dépensée pour le chauffage, et la capacité calorifique de l'eau avec\u003d 1 kcal / (kg ∙ deg) ou 4,1868 kJ / (kg ∙ deg). La composition élémentaire du bois de chauffage est donnée dans le tableau. 5.5 :

Tableau 5.5

Composition élémentaire du bois de chauffage

	Trouvons le pouvoir calorifique du bois de chauffage selon la formule de Mendeleev (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Déterminez la quantité de chaleur dépensée pour chauffer l'eau lors de la combustion de 1 kg de bois de chauffage (en tenant compte du fait que 5% de la chaleur (a = 0,05) dégagée lors de la combustion est dépensée pour la chauffer): Q 2=un Q n=0,05 17,12=0,86 MJ/kg. Déterminer la quantité de bois de chauffage nécessaire pour chauffer 50 litres d'eau de 10° C à 100° C : kg. Ainsi, environ 22 kg de bois de chauffage sont nécessaires pour chauffer l'eau.

Aujourd'hui, les gens sont extrêmement dépendants du carburant. Sans elle, le chauffage des habitations, la cuisine, le fonctionnement des équipements et Véhicule. La plupart des carburants utilisés sont des hydrocarbures. Pour évaluer leur efficacité, les valeurs de la chaleur spécifique de combustion sont utilisées. Le kérosène a un indicateur relativement impressionnant. En raison de cette qualité, il est utilisé dans les moteurs de fusées et d'avions.

En raison de ses propriétés, le kérosène est utilisé dans les moteurs de fusée.

Propriétés, obtention et application

L'histoire du kérosène remonte à plus de 2 000 ans et commence lorsque des scientifiques arabes ont mis au point une méthode de distillation de l'huile en composants individuels. Il a été officiellement inauguré en 1853, lorsque le médecin canadien Abraham Gesner a mis au point et breveté une méthode d'extraction d'un liquide inflammable clair à partir de bitume et de schiste bitumineux.

Après le forage du premier puits de pétrole en 1859, le pétrole est devenu la principale matière première du kérosène. En raison de son utilisation omniprésente dans les lampes, il a été considéré comme un aliment de base de l'industrie du raffinage du pétrole pendant des décennies. Seul l'avènement de l'électricité a réduit son importance pour l'éclairage. La production de kérosène a également chuté à mesure que la popularité des automobiles a augmenté.- cette circonstance a considérablement accru l'importance de l'essence en tant que produit pétrolier. Cependant, aujourd'hui, dans de nombreuses régions du monde, le kérosène est utilisé pour le chauffage et l'éclairage, et le carburéacteur moderne est le même produit, mais de meilleure qualité.

Avec l'augmentation de l'utilisation des voitures, la popularité du kérosène a chuté

Le kérosène est un liquide légèrement transparent, chimiquement un mélange de composés organiques. Sa composition dépend largement de la matière première, mais, en règle générale, il se compose d'une douzaine d'hydrocarbures différents, chaque molécule contenant de 10 à 16 atomes de carbone. Le kérosène est moins volatil que l'essence. La température d'inflammation relative du kérosène et de l'essence, à laquelle ils émettent des vapeurs inflammables près de la surface, est respectivement de 38 et -40 °C.

Cette propriété permet de considérer le kérosène comme un carburant relativement sûr en termes de stockage, d'utilisation et de transport. De par son point d'ébullition (150 à 350°C), il est classé parmi les distillats dits moyens du pétrole brut.

Le kérosène peut être obtenu de distillation directe, c'est-à-dire physiquement séparé de l'huile, par distillation ou par décomposition chimique de fractions plus lourdes à la suite d'un processus de craquage.

Caractéristiques du kérosène comme carburant

La combustion est le processus d'oxydation rapide de substances avec dégagement de chaleur. En règle générale, l'oxygène contenu dans l'air participe à la réaction. Lors de la combustion des hydrocarbures, les principaux produits de combustion suivants se forment :

• gaz carbonique;
• vapeur d'eau;
• suie.

La quantité d'énergie générée lors de la combustion d'un combustible dépend de son type, des conditions de combustion, de sa masse ou de son volume. L'énergie se mesure en joules ou en calories. Spécifique (par unité de mesure de la quantité de substance) le pouvoir calorifique est l'énergie obtenue en brûlant une unité de combustible :

• molaire (par exemple, J / mol);
• masse (par exemple, J / kg);
• volumétrique (par exemple, kcal / l).

Dans la plupart des cas, pour l'évaluation des gaz, liquides et combustibles solides fonctionner avec un indicateur de chaleur massique de combustion, exprimée en J/kg.

Lors de la combustion des glucides, plusieurs éléments se forment, par exemple de la suie

La valeur du pouvoir calorifique dépendra de la prise en compte ou non des processus se produisant avec l'eau lors de la combustion. L'évaporation de l'humidité est un processus énergivore, et la prise en compte du transfert de chaleur lors de la condensation de ces vapeurs peut également influer sur le résultat.

Le résultat des mesures effectuées avant que la vapeur condensée ne restitue de l'énergie au système est appelé le pouvoir calorifique inférieur, et le chiffre obtenu après la condensation des vapeurs est appelé le pouvoir calorifique supérieur. Les moteurs à hydrocarbures ne peuvent pas utiliser l'énergie supplémentaire de la vapeur d'eau dans les gaz d'échappement, de sorte que le chiffre net est pertinent pour les fabricants de moteurs et se trouve plus souvent dans les ouvrages de référence.

Souvent, lors de la spécification du pouvoir calorifique, ils ne précisent pas de quelle quantité il s'agit, ce qui peut prêter à confusion. Sachant qu'en Fédération de Russie il est traditionnellement d'usage d'indiquer les aides les plus basses pour naviguer.

Un pouvoir calorifique inférieur est un indicateur important

Il convient de noter que pour certains types de combustibles, la division en énergie nette et brute n'a pas de sens, car ils ne forment pas d'eau lors de la combustion. En ce qui concerne le kérosène, cela n'a pas d'importance, car sa teneur en hydrocarbures est élevée. Avec une densité relativement faible (entre 780 kg/m³ et 810 kg/m³) son pouvoir calorifique est similaire à celui du gazole et est :

• le plus bas - 43,1 MJ / kg;
• le plus élevé - 46,2 MJ / kg.

Comparaison avec d'autres types de carburant

Cet indicateur est très pratique pour estimer la quantité potentielle de chaleur contenue dans le carburant. Par exemple, le pouvoir calorifique de l'essence par unité de masse est comparable à celui du kérosène, mais le premier est beaucoup plus dense. Par conséquent, dans la même comparaison, un litre d'essence contient moins d'énergie.

La chaleur spécifique de combustion du pétrole en tant que mélange d'hydrocarbures dépend de sa densité, qui n'est pas constante pour différents champs (43-46 MJ/kg). Les méthodes de calcul permettent de déterminer cette valeur avec une grande précision, s'il existe des données initiales sur sa composition.

Les indicateurs moyens pour certains types de liquides combustibles qui composent le pétrole ressemblent à ceci (en MJ / kg):

• carburant diesel - 42-44;
• essence - 43-45;
• kérosène - 43-44.

La teneur en calories des combustibles solides, tels que la tourbe et le charbon, a une plus grande gamme. Cela est dû au fait que leur composition peut varier fortement tant en termes de teneur en substances incombustibles que de pouvoir calorifique des hydrocarbures. Par exemple, le pouvoir calorifique de la tourbe divers types peut fluctuer entre 8 et 24 MJ/kg, et le charbon - 13-36 MJ/kg. Parmi les gaz courants, l'hydrogène a un pouvoir calorifique élevé - 120 MJ / kg. Vient ensuite le méthane (50 MJ/kg) en termes de chaleur spécifique de combustion.

Nous pouvons dire que le kérosène est un carburant qui a résisté à l'épreuve du temps précisément en raison de son intensité énergétique relativement élevée à un prix bas. Son utilisation n'est pas seulement économiquement justifiée, mais dans certains cas, il n'y a pas d'alternative.