Az üzemanyag fontos hőtechnikai jellemzője a fajlagos égéshője.

Az üzemanyag fajlagos égési hője

Különbséget kell tenni a fajlagos magasabb és alacsonyabb fűtőérték között. Fajlagos hő az üzemi tüzelőanyag elégetését, figyelembe véve az égéstermékekben található vízgőz kondenzációja során felszabaduló többlethőt, ún. az üzemi tüzelőanyag magasabb fajlagos fűtőértéke. Ezt a többlet hőmennyiséget úgy határozhatjuk meg, hogy a tüzelőanyag-nedvesség elpárolgásából és a hidrogén elégetése során keletkező vízgőz tömegét /100 szorozzuk. 9 /100 , a vízgőz kondenzációs látens hőjére, amely körülbelül 2500 kJ/kg.

Az üzemanyag fajlagos alacsonyabb fűtőértéke – a normál gyakorlati körülmények között felszabaduló hőmennyiség, pl. amikor a vízgőz nem kondenzálódik, hanem a légkörbe kerül.

Így a magasabb és alacsonyabb fajlagos égéshő közötti összefüggés az egyenlettel fejezhető ki - = =25(9 ).

64. Feltételes üzemanyag.

üzemanyag minden olyan anyag, amely az égés (oxidáció) során tömeg- vagy térfogategységenként jelentős mennyiségű hőt bocsát ki és tömeges felhasználásra rendelkezésre áll.

Tüzelőanyagként szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú természetes és származékos szerves vegyületeket használnak.

Bármely szerves tüzelőanyag szénből, hidrogénből, oxigénből, nitrogénből, illékony kénből áll, míg a szilárd és folyékony tüzelőanyag hamuból (ásványi maradványok) és nedvességből áll.

Az üzemanyag fontos hőtechnikai jellemzője a fajlagos égéshője.

Az üzemanyag fajlagos égési hője egységnyi mennyiségű tüzelőanyag teljes elégetése során felszabaduló hőmennyiség.

Minél kisebb a tüzelőanyag fajlagos égéshője, annál többet fogyaszt a kazánegység. Összehasonlításképp különféle fajták tüzelőanyag, hőhatásuk szerint bevezették a hagyományos tüzelőanyag fogalmát, melynek fajlagos égéshőjét = 29,3 MJ / kg vettük.

Ennek a tüzelőanyagnak a Q N R és a standard tüzelőanyag Q sp arányát E-nek nevezzük. Ezután a természetes V N üzemanyag fogyasztását V UT standard üzemanyaggá alakítjuk át a következő képlet szerint:

Feltételes üzemanyag- a számításokban elfogadott fosszilis tüzelőanyagok, azaz a természetes olaj és származékai, valamint a pala és szén, gáz, tőzeg desztillációja során nyert elszámolási egysége, amelyet a különféle tüzelőanyagok hasznos hatásának kiszámításához használnak. teljes könyvelésükben.

A Szovjetunióban és Oroszországban egységenként referencia üzemanyag(c.u.) elfogadta fűtőértéke 1 kg szén = 29,3 MJ vagy 7000 kcal. Nemzetközi Energiaügynökség ( IEA) az olajegyenérték mértékegységét vette fel, amelyet általában a rövidítéssel jelölnek LÁBUJJ(Angol . Tonna olajegyenérték). Egy tonna olajegyenérték 41,868 GJ vagy 11,63 MWh. Az egységet is használják - egy hordó olajegyenérték ( BOE).

65. Levegőtöbblet együtthatója.

Nevezzük azt a számot, amely megmutatja, hogy a tényleges légáramlás hányszorosa nagyobb, mint az elméletileg szükséges levegőmennyiség légtöbblet együttható, azaz a tényleges légáramlás L (kg/kg-ban) ill V (m 3 / m 3) egyenlő az elméletileg szükséges mennyiségével L o vagy V o > szorozva a levegőfelesleg együtthatójával a

V= aV 0 .

1 kWh költségének számításai:

• Gázolaj. A gázolaj fajlagos égéshője 43 mJ/kg; vagy, figyelembe véve a 35 mJ / liter sűrűséget; a dízel tüzelésű kazán hatásfokát (89%) figyelembe véve azt kapjuk, hogy 1 liter elégetésekor 31 mJ, ismertebb mértékegységekben 8,6 kWh energia keletkezik.
  • 1 liter gázolaj ára 20 rubel.
  • 1 kWh dízel üzemanyag égési energia költsége 2,33 rubel.

• Propán-bután keverék SPBT(Cseppfolyósított szénhidrogén gáz SUG). Az LPG fajlagos fűtőértéke 45,2 mJ/kg, illetve a sűrűséget figyelembe véve 27 mJ/liter a hatásfok figyelembevételével gázkazán 95%-ban azt kapjuk, hogy 1 liter elégetésekor 25,65 mJ, ismertebb mértékegységekben 7,125 kWh energia keletkezik.
  • 1 liter LPG ára 11,8 rubel.
  • 1 kWh energia költsége 1,66 rubel.

A gázolaj és PB-gáz elégetésével nyert 1 kW hő árának különbsége 29%-nak bizonyult. A fenti ábrák azt mutatják, hogy a cseppfolyósított gáz gazdaságosabb a felsorolt ​​hőforrások közül. A pontosabb számításhoz meg kell adni az aktuális energiaárakat.

Használati jellemzők cseppfolyósított gázés dízel üzemanyag

GÁZOLAJ. Számos fajta különbözik a kéntartalomtól. De a kazán számára ez nem túl fontos. De fontos a téli és nyári dízel üzemanyagra való felosztás. A szabvány a dízel üzemanyag három fő típusát határozza meg. A legelterjedtebb a nyári (L), alkalmazási tartománya 0 ° C-tól és magasabb. Téli gázolaj(3) mikor kell alkalmazni negatív hőmérsékletek levegő (-30°С-ig). Többel alacsony hőmérsékletek sarkvidéki (A) dízel üzemanyagot kell használni. fémjel a gázolaj a zavarossági pontja. Valójában ez az a hőmérséklet, amelyen a dízel üzemanyagban lévő paraffinok kristályosodni kezdenek. Valóban zavarossá válik, és a hőmérséklet további csökkenésével olyan lesz, mint a kocsonya vagy a fagyasztott zsíros leves. A legkisebb paraffinkristályok eltömítik az üzemanyagszűrők és biztonsági hálók pórusait, leülepednek a csővezeték csatornáiban és megbénítják a munkát. Nyári üzemanyag esetében a zavarosodási pont -5°C, a téli üzemanyag esetében -25°C. Fontos mutató, amelyet fel kell tüntetni a dízel üzemanyag útlevelében, a maximális szűrhetőségi hőmérséklet. A zavaros dízel üzemanyag a szűrhetőségi hőmérsékletig használható, majd - eltömődött szűrő és üzemanyag-kimaradás. A téli gázolaj sem színben, sem szagban nem különbözik a nyári gázolajtól. Így kiderült, hogy csak Isten (és a tanker) tudja, hogy valójában mi is van elárasztva. Egyes kézművesek a nyári dízelüzemanyagot BGS-sel (benzingázzal) és más vodkákkal keverik, ezzel csökkentve a szűrési hőmérsékletet, ami tele van a szivattyú meghibásodásával és egyszerűen robbanással, mivel ennek a pokoli bodyaginak csökkent lobbanáspontja van. A dízel helyett könnyű fűtőolaj is adható, kifelé nem különbözik, de több szennyeződést tartalmaz, ráadásul olyanokat, amelyek egyáltalán nincsenek a gázolajban. Ami tele van az üzemanyag-berendezés szennyeződésével és a nem olcsó tisztításával. A fentiekből arra a következtetésre juthatunk, hogy ha alacsony áron vásárol dízelmotort magánszemélyektől vagy ellenőrizetlen szervezetektől, akkor megjavíthatja vagy lefagyhatja a fűtési rendszert. A házhoz szállított gázolaj ára egy rubelben ingadozik a benzinkúti árakhoz képest, felfelé és lefelé egyaránt, a háza távolságától és a szállított üzemanyag mennyiségétől függően, minden, ami olcsóbb, jelezze, ha nem extrém, és ne félj hűsítő házban tölteni az éjszakát 30 fokos fagyban.

CSEPPFOLYÓSÍTOTT GÁZ. A dízelüzemanyaghoz hasonlóan az SPBT-nek több fokozata is különbözik a propán és bután keverékének összetételében. Téli keverék, nyári és sarkvidéki. A téli keverék 65% propán, 30% bután és 5% gázszennyeződés. A nyári keverék 45% propánból, 50% butánból, 5% gázszennyeződésből áll. Sarkvidéki keverék - 95% propán és 5% szennyeződések. 95% bután és 5% szennyeződések keveréke szállítható, az ilyen keveréket háztartásnak nevezik. Minden keverékhez nagyon kis mennyiségű kénes anyagot, illatosítót adnak, hogy „gázszagot” keltsenek. Az égés és a berendezésre gyakorolt ​​hatás szempontjából a keverék összetételének gyakorlatilag nincs hatása. A bután, bár jóval olcsóbb, fűtésre valamivel jobb, mint a propán - több a kalória, de van egy nagyon nagy hátránya, ami megnehezíti a használatát orosz viszonyok között - a bután megállítja a párolgást, és nulla fokon folyékony marad. Ha van importtartálya alacsony nyakú vagy függőleges (a párologtató tükör mélysége 1,5 méternél kisebb), vagy műanyag szarkofágban van, amely rontja a hőátadást, akkor tartós fagyok esetén a tartály megállíthatja a bután elpárolgását. , nemcsak fagy miatt, hanem - az elégtelen hőátadás miatt is (párolgás közben a gáz lehűti magát). 3 Celsius-fok alatti hőmérsékleten a német, cseh, olasz, lengyel viszonyokra készült importkonténerek intenzív párologtatással a teljes propán elpárolgása után leállítják a gáztermelést, és csak a bután marad.

Most pedig hasonlítsuk össze az LPG és a dízel üzemanyag fogyasztói tulajdonságait

Az LPG használata 29%-kal olcsóbb, mint a gázolaj. Az LPG minősége nem befolyásolja fogyasztói tulajdonságait AvtonomGas tartályok használatakor, sőt több tartalom bután a keverékben, annál jobban működik gázberendezés. Az alacsony minőségű dízel üzemanyag súlyos károkat okozhat fűtőberendezések. A cseppfolyósított gáz használata mentesíti Önt a dízel üzemanyag szagától a házban. A cseppfolyósított gáz kevesebb mérgező kénvegyületet tartalmaz, és ennek eredményeként nincs levegőszennyezés személyes telek. Cseppfolyós gázból nem csak a kazán dolgozhat helyetted, hanem gáztűzhely, valamint gázkandalló és gázvillanygenerátor.

A fő összetevők mellett a szén különféle nem éghető hamuképző adalékokat, „kőzetet” is tartalmaz. Hamu szennyezi környezetés a rostélyon ​​salakká szinterezik, ami megnehezíti a szén elégetését. Ezenkívül a kőzet jelenléte csökkenti a szén fajlagos égéshőjét. A kitermelés fajtájától és körülményeitől függően a mennyiség ásványok nagyon változó, a kőszén hamutartalma körülbelül 15% (10-20%).
A szén másik káros összetevője az kén. A kén égése során oxidok képződnek, amelyek a légkörben kénsavvá alakulnak. A képviselői hálózatunkon keresztül ügyfeleinknek szállított szén kéntartalma körülbelül 0,5%, ami nagyon alacsony érték, ami azt jelenti, hogy megkímélik otthona ökológiáját.
Bármely üzemanyag fő mutatója - fajlagos égéshő. A szén esetében ez a szám:

Ezek az adatok a szénkoncentrátumra vonatkoznak. A tényleges számok jelentősen eltérhetnek. Tehát a szénraktárban megvásárolható közönséges szén esetében 5000-5500 kcal / kg érték van feltüntetve. Számításaink során 5300 kcal/kg-ot használunk.
A szén sűrűsége 1-1,7 (kőszén - 1,3-1,4) g / cm 3, az ásványi anyagok típusától és tartalmától függően. A technikában is használják testsűrűség”, ez körülbelül 800-1000 kg / m 3.

A szén fajtái és minőségei

A szenet számos paraméter szerint osztályozzák (termelésföldrajz, kémiai összetétel), de „háztartási” szempontból a kemencékben való felhasználásra szánt szén vásárlásakor elég megérteni a címkézést és a Thermorobotban való felhasználási lehetőséget.

A koalizáció foka szerint a szén három fajtája létezik: barna, kőÉs antracit. A következő szénjelölési rendszert használják: Fajta = (márka) + (méret).

A táblázatban felsorolt ​​főbb minőségek mellett megkülönböztetik a kőszén köztes fajtáit is: DG (hosszú lángú gáz), GZh (zsírgáz), KZh (kokszzsír), PA (félantracit), barnaszén csoportokra is osztva.
A kokszolható szénfajták (G, koksz, Zh, K, OS) gyakorlatilag nem használatosak a hőenergiában, mivel a kokszipar szűkös alapanyaga.
A méretosztály (darabméret, frakció) szerint a jó minőségű szenet a következőkre osztják:

A méretezett szénen kívül kombinált frakciók és rosták is kaphatók (PC, KO, OM, MS, SSH, MSSh, OMSSH). A szén méretének meghatározása a szénminőség nevében feltüntetett legkisebb és a legnagyobb frakció nagyobb értéke alapján történik.
Például az OM-frakció (M - 13-25, O - 25-50) 13-50 mm.

Ezeken a szénfajtákon kívül kaphatóak szénbrikettek is, melyeket alacsony dúsítású széniszapból préselnek.

Hogyan ég a szén

A szén két éghető komponensből áll: illékony anyagokÉs szilárd (koksz) maradék.

Az égés első szakaszában illékony anyagok szabadulnak fel; túlzott oxigénnel gyorsan kiégnek, hosszú lángot adva, de kis mennyiségű hőt.

Ezt követően a kokszmaradék kiég; égésének intenzitása és gyulladási hőmérséklete a koalizáció mértékétől, vagyis a szén fajtájától (barna, kő, antracit) függ.
Minél magasabb a koalizáció foka (az antracitnál a legmagasabb), annál magasabb a gyulladási hőmérséklet és az égéshő, de annál kisebb az égés intenzitása.

D, G minőségű szén

Az illékony anyagok magas tartalma miatt az ilyen szén gyorsan fellángol és gyorsan ég. Az ilyen minőségű szén elérhető és szinte minden típusú kazánhoz alkalmas, azonban a teljes égéshez ezt a szenet kis adagokban kell adagolni, hogy a felszabaduló illékony anyagoknak legyen ideje teljesen egyesülni a légköri oxigénnel. A szén teljes égését sárga láng és tiszta füstgázok jellemzik; az illékony anyagok tökéletlen égése bíbor lángot és fekete füstöt ad.
Az ilyen szén hatékony elégetéséhez a folyamatot folyamatosan ellenőrizni kell, ez az üzemmód a Thermorobot automata kazánházban valósul meg.

A fokozatú szén

Nehezebb meggyújtani, de sokáig ég, és sokkal több hőt bocsát ki. A szenet nagy tételben lehet betölteni, mivel főként kokszmaradékot égetnek el, nem szabadulnak fel tömegesen illékony anyagok. A fúvási mód nagyon fontos, mivel levegőhiány esetén az égés lassan megy végbe, leállhat, vagy éppen ellenkezőleg, túlzott hőmérséklet-emelkedés, ami hőveszteséghez és a kazán kiégéséhez vezet.

5. ÉGÉS TERMÁLIS EGYENSÚLYA

Fontolja meg a számítási módszereket hőegyensúly gáznemű, folyékony és szilárd tüzelőanyagok égési folyamata. A számítás a következő feladatok megoldására redukálódik.

· A tüzelőanyag égéshőjének (fűtőértékének) meghatározása.

· Az elméleti égési hőmérséklet meghatározása.

5.1. ÉGÉSI HŐ

A kémiai reakciókat hő felszabadulása vagy elnyelése kíséri. Hő felszabadulásakor a reakciót exotermnek, abszorbeálását endotermnek nevezzük. Minden égési reakció exoterm, az égéstermékek pedig exoterm vegyületek.

A tanfolyam során felszabadul (vagy felszívódik). kémiai reakció a hőt reakcióhőnek nevezzük. Exoterm reakciókban pozitív, endoterm reakciókban negatív. Az égési reakciót mindig hőkibocsátás kíséri. Égéshő Q g(J / mol) az a hőmennyiség, amely egy mól anyag teljes elégetésekor és egy éghető anyag teljes égéstermékekké történő átalakulásakor szabadul fel. A mól az anyag mennyiségének SI alapegysége. Egy mól egy olyan mennyiségű anyag, amely annyi részecskét (atomot, molekulát stb.) tartalmaz, ahány atom van 12 g szén-12 izotópban. Egy anyag mennyiségének tömege 1 mol (molekuláris ill moláris tömeg) számszerűen egybeesik az adott anyag relatív molekulatömegével.

Például az oxigén (O 2 ) relatív molekulatömege 32, a szén-dioxidé (CO 2 ) 44, és a megfelelő molekulatömege M=32 g/mol és M=44 g/mol lenne. Így egy mól oxigén 32 grammot tartalmaz ebből az anyagból, egy mol CO 2 pedig 44 gramm szén-dioxidot.

A műszaki számításokban gyakran nem az égéshőt használják Q g, és az üzemanyag fűtőértéke K(J/kg vagy J/m3). Egy anyag fűtőértéke az a hőmennyiség, amely 1 kg vagy 1 m 3 anyag teljes elégetése során szabadul fel. Folyékony és szilárd anyagok esetén a számítást 1 kg-ra, a gáznemű anyagokra pedig 1 m 3 -re kell elvégezni.

Az égéshő és a tüzelőanyag fűtőértékének ismerete szükséges az égési vagy robbanási hőmérséklet, a robbanási nyomás, a láng terjedési sebességének és egyéb jellemzőinek kiszámításához. Az üzemanyag fűtőértékét kísérletileg vagy számítással határozzák meg. A fűtőérték kísérleti meghatározásánál megadott tömegű szilárd vagy folyékony tüzelőanyagot kalorimetrikus bombában, gázhalmazállapotú tüzelőanyag esetén gázkaloriméterben égetnek el. Ezek az eszközök a teljes hőmennyiséget mérik K 0, amely egy tüzelőanyag-mérési minta elégetésekor szabadul fel m. Fűtőérték Q g képlet szerint található

Az égéshő kapcsolata és
üzemanyag fűtőértéke

Az égéshő és az anyag fűtőértéke közötti összefüggés megállapításához fel kell írni az égés kémiai reakciójának egyenletét.

Termék teljes égés a szén szén-dioxid:

C + O 2 → CO 2.

A hidrogén teljes égésének terméke víz:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

A kén teljes égésének terméke a kén-dioxid:

S + O 2 → SO 2.

Ugyanakkor a nitrogén, a halogenidek és más nem éghető elemek szabad formában szabadulnak fel.

éghető gáz

Példaként kiszámítjuk a metán CH 4 fűtőértékét, amelyre az égéshő egyenlő Q g=882.6 .

Határozza meg a metán molekulatömegét annak megfelelően! kémiai formula(CH 4):

М=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Határozza meg 1 kg metán fűtőértékét:

Határozzuk meg 1 kg metán térfogatát, ρ=0,717 kg/m 3 sűrűségének ismeretében normál körülmények között:

.

Határozzuk meg 1 m 3 metán fűtőértékét:

Az éghető gázok fűtőértékét hasonló módon határozzák meg. Sok elterjedt anyag esetében a fűtőértékeket és a fűtőértékeket nagy pontossággal mérték, és a vonatkozó referencia-irodalomban szerepelnek. Itt van néhány fűtőérték táblázata gáznemű anyagok(5.1. táblázat). Érték K ebben a táblázatban MJ / m 3 -ben és kcal / m 3 -ben van megadva, mivel 1 kcal = 4,1868 kJ gyakran használják hőegységként.

5.1. táblázat

Gáznemű tüzelőanyagok fűtőértéke

Anyag			Acetilén
K

éghető folyadék ill szilárd

Példaként kiszámítjuk a C 2 H 5 OH etil-alkohol fűtőértékét, amelyre az égéshő Q g= 1373,3 kJ/mol.

Határozza meg az etil-alkohol molekulatömegét kémiai képlete szerint (C 2 H 5 OH):

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

Határozza meg 1 kg etil-alkohol fűtőértékét:

Minden folyékony és szilárd éghető anyag fűtőértékét hasonló módon határozzák meg. táblázatban. Az 5.2 és 5.3 a fűtőértékeket mutatja K(MJ/kg és kcal/kg) egyes folyékony és szilárd anyagok esetében.

5.2. táblázat

Folyékony tüzelőanyagok fűtőértéke

Anyag		Metil-alkohol	Etanol			Tüzelőolaj, olaj
K

5.3. táblázat

Szilárd tüzelőanyagok fűtőértéke

Anyag		fa friss	fa száraz	Barnaszén	Tőzeg száraz	Antracit, koksz
K

Mengyelejev képlete

Ha az üzemanyag fűtőértéke ismeretlen, akkor a D.I. által javasolt empirikus képlet segítségével számítható ki. Mengyelejev. Ehhez ismernie kell az üzemanyag elemi összetételét (az üzemanyag ekvivalens képletét), vagyis a következő elemek százalékos arányát:

oxigén (O);

hidrogén (H);

szén (C);

kén (S);

Hamu (A);

Víz (W).

Az üzemanyagok égéstermékei mindig tartalmaznak vízgőzt, amely mind az üzemanyagban lévő nedvesség jelenléte, mind a hidrogén égése során keletkezik. Az égés során keletkező hulladékok a harmatpont feletti hőmérsékleten hagyják el az ipari üzemet. Ezért a vízgőz lecsapódása során felszabaduló hőt nem lehet hasznosan felhasználni, és nem kell figyelembe venni a termikus számításoknál.

A számításhoz általában a nettó fűtőértéket használják. Q n tüzelőanyag, amely figyelembe veszi a vízgőzzel járó hőveszteséget. Szilárd és folyékony tüzelőanyagok esetén az érték Q n(MJ / kg) hozzávetőlegesen a Mengyelejev-képlet határozza meg:

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

ahol a megfelelő elemek százalékos (tömeg%) tartalma az üzemanyag-összetételben zárójelben van feltüntetve.

Ez a képlet figyelembe veszi a szén, a hidrogén és a kén exoterm égési reakcióinak hőjét (pluszjellel). Az üzemanyag részét képező oxigén részben helyettesíti a levegő oxigénjét, ezért az (5.1) képletben a megfelelő tagot mínusz előjellel vesszük. A nedvesség elpárolgása során hő fogy, ezért a megfelelő W-t tartalmazó kifejezést is mínuszjellel vesszük.

A különböző tüzelőanyagok (fa, tőzeg, szén, olaj) fűtőértékére vonatkozó számított és kísérleti adatok összehasonlítása azt mutatta, hogy a Mengyelejev-képlet (5.1) szerinti számítás 10%-ot meg nem haladó hibát ad.

Nettó fűtőérték Q n(MJ / m 3) száraz éghető gázok mennyisége kellő pontossággal kiszámítható az egyes komponensek fűtőértékének és százalékos arányának szorzataként 1 m 3 gáznemű tüzelőanyagban.

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)

ahol a keverékben lévő megfelelő gázok százalékos (térfogat%) tartalma zárójelben van feltüntetve.

Átlagos fűtőérték földgáz körülbelül 53,6 MJ/m 3 . A mesterségesen előállított éghető gázokban a CH 4 metán tartalma elhanyagolható. A fő éghető összetevők a hidrogén H 2 és a szén-monoxid CO. A kokszolókemencegázban például a H 2 -tartalom eléri az (55 ÷ 60)%-ot, az ilyen gáz nettó fűtőértéke pedig eléri a 17,6 MJ/m 3 -t. A generátorgáz CO-tartalma ~ 30%, H 2 ~ 15%, míg a generátorgáz nettó fűtőértéke Q n= (5,2÷6,5) MJ/m 3 . A kohógázban a CO- és H2-tartalom kisebb; nagyságrendű Q n= (4,0÷4,2) MJ/m 3 .

Tekintsünk példákat az anyagok fűtőértékének a Mengyelejev-képlet segítségével történő kiszámítására.

Határozzuk meg a szén fűtőértékét, melynek elemi összetételét a táblázat tartalmazza. 5.4.

5.4. táblázat

A szén elemi összetétele

Cseréljük be a tabulátorban megadottakat. 5.4 adatok a Mengyelejev-képletben (5.1) (a nitrogén-N és a hamu A nem szerepel ebben a képletben, mivel inert anyagok és nem vesznek részt az égési reakcióban):

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

Határozzuk meg 50 liter víz 10 °C-ról 100 °C-ra való felmelegítéséhez szükséges tűzifa mennyiségét, ha az égés során felszabaduló hő 5%-át fűtésre fordítjuk, valamint a víz hőkapacitását. tól től\u003d 1 kcal / (kg ∙ fok) vagy 4,1868 kJ / (kg ∙ fok). A tűzifa elemi összetételét a táblázat tartalmazza. 5.5:

5.5. táblázat

A tűzifa elemi összetétele

	Határozzuk meg a tűzifa fűtőértékét a Mengyelejev-féle képlet (5.1) szerint: Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Határozza meg 1 kg tűzifa elégetésekor a víz fűtésére fordított hőmennyiséget (figyelembe véve, hogy az égés során felszabaduló hő (a = 0,05) 5%-át a fűtésre fordítják): K 2=a Q n=0,05 17,12 = 0,86 MJ/kg. Határozza meg az 50 liter víz 10°C-ról 100°C-ra való felmelegítéséhez szükséges tűzifa mennyiségét: kg. Így körülbelül 22 kg tűzifa szükséges a víz felmelegítéséhez.

Ma az emberek rendkívül függenek az üzemanyagtól. Enélkül lakások fűtése, főzés, berendezések üzemeltetése ill Jármű. A felhasznált üzemanyagok többsége szénhidrogén. Hatékonyságuk értékeléséhez a fajlagos égéshő értékeit használják. A kerozinnak viszonylag lenyűgöző mutatója van. Ennek a minőségének köszönhetően rakéta- és repülőgépmotorokban használják.

Tulajdonságai miatt a kerozint rakétahajtóművekben használják.

Tulajdonságok, beszerzés és alkalmazás

A kerozin története több mint 2 ezer évre nyúlik vissza, és akkor kezdődik, amikor az arab tudósok kidolgoztak egy módszert az olaj egyedi komponensekre történő lepárlására. Hivatalosan 1853-ban nyitották meg, amikor Abraham Gesner kanadai orvos kifejlesztett és szabadalmaztatott egy módszert, amellyel átlátszó gyúlékony folyadékot vonhatnak ki bitumenből és olajpalából.

Az első olajkút 1859-es fúrása után az olaj lett a kerozin fő nyersanyaga. A lámpákban mindenütt elterjedt felhasználása miatt évtizedekig a kőolaj-finomító ipar alapanyagának számított. Csak az elektromosság megjelenése csökkentette jelentőségét a világítás szempontjából. A kerozin gyártása is visszaesett, ahogy az autók népszerűsége nőtt.- ez a körülmény jelentősen megnövelte a benzin, mint kőolajtermék jelentőségét. Mára azonban a világ számos részén kerozint használnak fűtésre és világításra, a modern repülőgép-üzemanyag pedig ugyanaz a termék, de jobb minőségű.

Az autóhasználat növekedésével a kerozin népszerűsége visszaesett

A kerozin könnyű átlátszó folyadék, kémiailag keveréke szerves vegyületek. Összetétele nagymértékben függ a nyersanyagtól, de általában egy tucat különböző szénhidrogénből áll, mindegyik molekula 10-16 szénatomot tartalmaz. A kerozin kevésbé illékony, mint a benzin. A kerozin és a benzin relatív gyulladási hőmérséklete, amelyen a felszín közelében gyúlékony gőzöket bocsátanak ki, 38, illetve -40°C.

Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy a kerozint viszonylag biztonságos üzemanyagnak tekintsük tárolás, felhasználás és szállítás szempontjából. Forráspontja (150-350°C) alapján a kőolaj úgynevezett középső desztillátumai közé sorolható.

A kerozint közvetlenül lepárolva, azaz az olajtól fizikailag leválasztva desztillálással, vagy a nehezebb frakciók krakkolási folyamat eredményeként történő kémiai lebontásával nyerhetjük.

A kerozin, mint tüzelőanyag jellemzői

Az égés az anyagok gyors oxidációjának folyamata hő felszabadulásával. A reakcióban általában a levegőben lévő oxigén vesz részt. A szénhidrogének elégetése során a következő fő égéstermékek keletkeznek:

• szén-dioxid;
• vízpára;
• korom.

A tüzelőanyag elégetése során keletkező energia mennyisége annak típusától, égési körülményeitől, tömegétől vagy térfogatától függ. Az energiát joule-ban vagy kalóriában mérik. Specifikus (az anyagmennyiség mértékegységére vonatkoztatva) a fűtőérték egy egységnyi tüzelőanyag elégetésével nyert energia:

• moláris (például J/mol);
• tömeg (például J / kg);
• térfogati (például kcal / l).

A legtöbb esetben a gáznemű, folyékony és szilárd tüzelőanyagok az égéshő tömegének mutatójával működnek, J / kg-ban kifejezve.

A szénhidrát égése során számos elem képződik, például korom

A fűtőérték értéke attól függ, hogy figyelembe vették-e a vízzel az égés során fellépő folyamatokat. A nedvesség elpárologtatása energiaigényes folyamat, és ezen gőzök páralecsapódása során bekövetkező hőátadás figyelembevétele is befolyásolhatja az eredményt.

Azon mérések eredményét, amelyeket azelőtt végeztünk, hogy a kondenzált gőz energiát ad vissza a rendszerbe, alacsonyabb fűtőértéknek, a gőzök lecsapódása után kapott értéket pedig magasabb fűtőértéknek nevezzük. A szénhidrogén motorok nem tudják felhasználni a kipufogógázban lévő vízgőz többletenergiáját, ezért a nettó adat a motorgyártók számára releváns, és gyakrabban található meg a referenciakönyvekben.

A fűtőérték megadásakor gyakran nem adják meg, hogy melyik mennyiségről van szó, ami zavart okozhat. Ha tudjuk, hogy az Orosz Föderációban hagyományosan a legalacsonyabbat tüntetik fel, az segít a navigációban.

Az alacsonyabb fűtőérték fontos mutató

Megjegyzendő, hogy bizonyos tüzelőanyagok esetében nincs értelme a nettó és a bruttó energiára való felosztásnak, mivel az égés során nem képeznek vizet. A kerozinnal kapcsolatban ennek nincs jelentősége, mivel magas a szénhidrogén tartalma. Viszonylag alacsony sűrűséggel (780 kg/m³ és 810 kg/m³ között) fűtőértéke hasonló a gázolajéhoz, és:

• a legalacsonyabb - 43,1 MJ / kg;
• a legmagasabb - 46,2 MJ / kg.

Összehasonlítás más típusú üzemanyagokkal

Ez a mutató nagyon kényelmes az üzemanyagban lévő potenciális hőmennyiség becslésére. Például a benzin fűtőértéke tömegegységre vetítve összemérhető a kerozinéval, de az előbbi sokkal sűrűbb. Ennek következtében ugyanebben az összehasonlításban egy liter benzin kevesebb energiát tartalmaz.

Az olaj, mint szénhidrogén-keverék fajlagos égéshője a sűrűségétől függ, amely a különböző mezőkre nem állandó (43-46 MJ/kg). A számítási módszerek lehetővé teszik ennek az értéknek a nagy pontosságú meghatározását, ha vannak kiindulási adatok az összetételéről.

Az olajat alkotó bizonyos típusú éghető folyadékok átlagos mutatói így néznek ki (MJ / kg):

• dízel üzemanyag - 42-44;
• benzin - 43-45;
• kerozin - 43-44.

A szilárd tüzelőanyagok, például a tőzeg és a szén kalóriatartalma nagyobb tartományban van. Ez annak köszönhető, hogy összetételük igen eltérő lehet mind a nem éghető anyagok tartalmát, mind a szénhidrogének fűtőértékét tekintve. Például a tőzeg fűtőértéke különféle típusok 8-24 MJ/kg, a szén pedig 13-36 MJ/kg között ingadozhat. A közönséges gázok közül a hidrogén magas fűtőértékkel rendelkezik - 120 MJ / kg. A fajlagos égéshő tekintetében a következő a metán (50 MJ/kg).

Azt mondhatjuk, hogy a kerozin egy olyan üzemanyag, amely kiállta az idő próbáját, éppen a viszonylag magas energiaintenzitása miatt alacsony áron. Használata nemcsak gazdaságilag indokolt, de bizonyos esetekben nincs is alternatíva.