Հայտնի է, որ արդյունաբերության մեջ օգտագործվող էներգիայի աղբյուրը, տրանսպորտը, գյուղատնտեսություն, առօրյա կյանքում վառելիքն է։ Դրանք են՝ ածուխը, նավթը, տորֆը, վառելափայտը, բնական գազը և այլն։ Վառելիքի այրման ժամանակ էներգիա է արտազատվում։ Փորձենք պարզել, թե ինչպես է էներգիան ազատվում այս դեպքում:

Հիշենք ջրի մոլեկուլի կառուցվածքը (նկ. 16, ա): Այն բաղկացած է մեկ թթվածնի ատոմից և երկու ջրածնի ատոմից։ Եթե ​​ջրի մոլեկուլը բաժանված է ատոմների, ապա անհրաժեշտ է հաղթահարել ատոմների միջև ձգողական ուժերը, այսինքն՝ աշխատանք կատարել և հետևաբար էներգիա ծախսել։ Ընդհակառակը, եթե ատոմները միավորվում են՝ ձևավորելով մոլեկուլ, էներգիան ազատվում է։

Վառելիքի օգտագործումը հիմնված է հենց ատոմների միավորման ժամանակ էներգիայի արտազատման ֆենոմենի վրա։ Օրինակ, վառելիքում պարունակվող ածխածնի ատոմները այրման ժամանակ միացվում են թթվածնի երկու ատոմների հետ (նկ. 16, բ): Այս դեպքում ձևավորվում է ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլ՝ ածխաթթու գազ, և էներգիա է արտազատվում։

Բրինձ. 16. Մոլեկուլների կառուցվածքը.
ա - ջուր; բ - ածխածնի ատոմի և երկու թթվածնի ատոմների միացում ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլին

Շարժիչներ նախագծելիս ինժեները պետք է հստակ իմանա, թե այրվող վառելիքը որքան ջերմություն կարող է արձակել: Դրա համար անհրաժեշտ է փորձնականորեն որոշել, թե որքան ջերմություն կթողարկվի տարբեր տեսակի վառելիքի նույն զանգվածի ամբողջական այրման ժամանակ։

Ֆիզիկական մեծությունը, որը ցույց է տալիս, թե որքան ջերմություն է արտանետվում 1 կգ կշռող վառելիքի ամբողջական այրման ժամանակ, կոչվում է վառելիքի այրման հատուկ ջերմություն։

Հատուկ ջերմությունայրումը նշվում է q տառով: Այրման տեսակարար ջերմության միավորը 1 Ջ/կգ է։

Այրման հատուկ ջերմությունը որոշվում է փորձնականորեն՝ օգտագործելով բավականին բարդ գործիքներ:

Փորձարարական տվյալների արդյունքները ներկայացված են Աղյուսակ 2-ում:

աղյուսակ 2

Այս աղյուսակը ցույց է տալիս, որ այրման հատուկ ջերմությունը, օրինակ, բենզինի 4,6 10 7 Ջ / կգ է:

Սա նշանակում է, որ 1 կգ կշռող բենզինի ամբողջական այրման դեպքում արտանետվում է 4,6 10 7 Ջ էներգիա։

m կգ վառելիքի այրման ժամանակ թողարկված Q ջերմության ընդհանուր քանակը հաշվարկվում է բանաձևով

Հարցեր

1. Որքա՞ն է վառելիքի այրման հատուկ ջերմությունը:
2. Ո՞ր միավորներով է չափվում վառելիքի այրման հատուկ ջերմությունը:
3. Ի՞նչ է նշանակում «վառելիքի այրման հատուկ ջերմություն, որը հավասար է 1,4 10 7 Ջ / կգ» արտահայտությունը: Ինչպե՞ս է հաշվարկվում վառելիքի այրման ժամանակ արտանետվող ջերմության քանակը:

Վարժություն 9

1. Որքա՞ն ջերմություն է արտանետվում ամբողջական այրման ժամանակ փայտածուխքաշը 15 կգ; 200 գ կշռող ալկոհոլ.
2. Որքա՞ն ջերմություն կթողարկվի նավթի ամբողջական այրման ժամանակ, որի զանգվածը կազմում է 2,5 տոննա; կերոսին, որի ծավալը 2 լիտր է, իսկ խտությունը 800 կգ / մ 3?
3. Չոր վառելափայտի ամբողջական այրմամբ արտանետվել է 50000 կՋ էներգիա։ Որքա՞ն վառելափայտ է այրվել.

Զորավարժություններ

Աղյուսակ 2-ի միջոցով կառուցեք վառելափայտի, ալկոհոլի, յուղի, ջրածնի այրման հատուկ ջերմության գծապատկեր՝ ընտրելով սանդղակը հետևյալ կերպ՝ ուղղանկյունի լայնությունը 1 բջիջ է, 2 մմ բարձրությունը համապատասխանում է 10 Ջ։

Ածուխի այրման ջերմաստիճանը համարվում է հիմնական չափանիշը, որը թույլ է տալիս խուսափել սխալներից վառելիքի ընտրության ժամանակ: Այս արժեքից է, որ ուղղակիորեն կախված է կաթսայի կատարումը, դրա բարձրորակ աշխատանքը:

Ջերմաստիճանի հայտնաբերման տարբերակ

Ձմռանը հատկապես արդիական է բնակելի տարածքների ջեռուցման հարցը։ Ջերմային կրիչների ինքնարժեքի համակարգված աճի պատճառով մարդիկ ստիպված են փնտրել այլընտրանքային տարբերակներջերմային էներգիայի արտադրություն.

Այս խնդիրը լուծելու լավագույն միջոցը կլինի կոշտ վառելիքի կաթսաների ընտրությունը, որոնք ունեն օպտիմալ արտադրության բնութագրերը, գերազանց ջերմության պահպանում։

Ածուխի այրման հատուկ ջերմությունը ֆիզիկական մեծություն է, որը ցույց է տալիս, թե որքան ջերմություն կարող է արձակվել մեկ կիլոգրամ վառելիքի ամբողջական այրման ժամանակ: Որպեսզի կաթսան աշխատի երկար ժամանակ, կարեւոր է դրա համար ճիշտ վառելիք ընտրելը։ Ածխի այրման հատուկ ջերմությունը բարձր է (22 ՄՋ / կգ), ուստի վառելիքի այս տեսակը համարվում է օպտիմալ. արդյունավետ աշխատանքկաթսա.

Փայտի բնութագրերն ու հատկությունները

Ներկայումս գազի այրման գործընթացի վրա հիմնված տեղակայանքներից պինդ վառելիքի կենցաղային ջեռուցման համակարգերին անցնելու միտում կա:

Ոչ բոլորը գիտեն, որ տանը հարմարավետ միկրոկլիմայի ստեղծումը ուղղակիորեն կախված է ընտրված վառելիքի որակից: Ինչպես ավանդական նյութօգտագործվում է նման ջեռուցման կաթսաներ, ընտրեք փայտը։

Դաժան կլիմայական պայմանները, բնութագրվում է երկար ու ցուրտ ձմեռԲնակարանը փայտով տաքացնելը բավականին դժվար է ջեռուցման ողջ սեզոնի համար։ Օդի ջերմաստիճանի կտրուկ անկմամբ կաթսայի սեփականատերը ստիպված է այն օգտագործել առավելագույն հնարավորությունների սահմանին:

Փայտը որպես պինդ վառելիք ընտրելիս կան լուրջ խնդիրներև անհարմարություն: Նախ, մենք նշում ենք, որ ածուխի այրման ջերմաստիճանը շատ ավելի բարձր է, քան փայտինը: Թերությունների թվում և բարձր արագությունվառելափայտի այրումը, որը լուրջ դժվարություններ է ստեղծում ջեռուցման կաթսայի շահագործման մեջ. Դրա սեփականատերը ստիպված է մշտապես վերահսկել վառարանում վառելափայտի առկայությունը, դրանց բավականաչափ մեծ քանակություն կպահանջվի ջեռուցման սեզոնի համար:

Ածուխի տարբերակներ

Այրման ջերմաստիճանը շատ ավելի բարձր է, ուստի այս տարբերակըվառելիքը գերազանց այլընտրանք է սովորական վառելափայտին: Մենք նաև նշում ենք ջերմության փոխանցման գերազանց ցուցանիշ, այրման գործընթացի տևողությունը և վառելիքի ցածր սպառումը: Գոյություն ունեն ածուխի մի քանի տեսակներ, որոնք կապված են հանքարդյունաբերության առանձնահատկությունների, ինչպես նաև երկրի ներսում առաջացման խորության հետ՝ քար, շագանակագույն, անտրացիտ:

Այս տարբերակներից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատուկ հատկությունները և բնութագրերը, որոնք թույլ են տալիս օգտագործել այն կոշտ վառելիքի կաթսաներ. Վառարանում ածուխի այրման ջերմաստիճանը շագանակագույն ածուխ օգտագործելիս կլինի նվազագույն, քանի որ այն պարունակում է բավարար քանակությամբ մեծ թվովտարբեր կեղտեր: Ինչ վերաբերում է ջերմության փոխանցման ցուցանիշներին, ապա դրանց արժեքը նման է փայտի արժեքին: Այրման քիմիական ռեակցիան էկզոթերմիկ է, ածխի այրման ջերմությունը՝ բարձր։

Ածուխում բռնկման ջերմաստիճանը հասնում է 400 աստիճանի։ Ավելին, այս տեսակի ածուխի ջերմային արժեքը բավականին բարձր է, ուստի վառելիքի այս տեսակը լայնորեն օգտագործվում է բնակելի տարածքների ջեռուցման համար:

Անտրացիտը առավելագույն արդյունավետություն ունի: Նման վառելիքի թերությունների թվում մենք առանձնացնում ենք դրա բարձր արժեքը: Այս տեսակի ածուխի այրման ջերմաստիճանը հասնում է 2250 աստիճանի։ Երկրի աղիքներից արդյունահանվող որևէ պինդ վառելիքի համար նման ցուցանիշ չկա:

Ածուխի վառարանի առանձնահատկությունները

Նման սարքն ունի դիզայնի առանձնահատկությունները, ներառում է ածխի պիրոլիզի ռեակցիան։ չի վերաբերում օգտակար հանածոներին, այն դարձել է մարդու գործունեության արդյունք։

Ածխի այրման ջերմաստիճանը 900 աստիճան է, որն ուղեկցվում է բավարար քանակությամբ ջերմային էներգիայի արտազատմամբ։ Ո՞րն է նման զարմանալի արտադրանքի ստեղծման տեխնոլոգիան: Ներքեւի գիծը փայտի որոշակի վերամշակումն է, որի շնորհիվ զգալի փոփոխություն է տեղի ունենում նրա կառուցվածքում, ազատում ավելորդ խոնավություն. Նմանատիպ գործընթաց իրականացվում է հատուկ վառարաններում: Նման սարքերի շահագործման սկզբունքը հիմնված է պիրոլիզի գործընթացի վրա: Ածուխի վառարանը բաղկացած է չորս հիմնական բաղադրիչներից.

• այրման պալատներ;
• ամրացված բազա;
• ծխնելույզ;
• վերամշակման խցիկ:

քիմիական գործընթաց

Խցիկ մտնելուց հետո վառելափայտն աստիճանաբար մրմնջում է։ Այս գործընթացը տեղի է ունենում վառարանում բավարար քանակությամբ գազային թթվածնի առկայության պատճառով, որն ապահովում է այրումը: Մալանալիս բավականաչափ ջերմություն է արձակվում, ավելորդ հեղուկը վերածվում է գոլորշու։

Ռեակցիայի ընթացքում արձակված ծուխը գնում է վերամշակման խցիկ, որտեղ այն ամբողջությամբ այրվում է, և ջերմություն է արտանետվում: կատարում է մի քանի կարևոր ֆունկցիոնալ առաջադրանքներ. Նրա օգնությամբ ձևավորվում է փայտածուխ, և սենյակում պահպանվում է հարմարավետ ջերմաստիճան։

Բայց նման վառելիքի ստացման գործընթացը բավականին նուրբ է, եւ ամենափոքր ուշացումով հնարավոր է վառելափայտի ամբողջական այրումը։ Պահանջվում է որոշակի ժամանակհեռացնել ածխացած բլթակները վառարանից:

Ածուխի կիրառում

Եթե ​​տեխնոլոգիական շղթան նկատվում է, ստացվում է մեծ նյութ, որը կարող է օգտագործվել ձմռանը բնակելի տարածքների լիարժեք ջեռուցման համար ջեռուցման սեզոն. Իհարկե, ածխի այրման ջերմաստիճանն ավելի բարձր կլինի, բայց ոչ բոլոր տարածաշրջաններում է նման վառելիքը մատչելի։

Ածուխի այրումը սկսվում է 1250 աստիճան ջերմաստիճանում։ Օրինակ, ձուլման վառարանը աշխատում է փայտածուխի վրա: Բոցը, որը ձևավորվում է, երբ օդը մատակարարվում է վառարան, հեշտությամբ հալեցնում է մետաղը:

Այրման համար օպտիմալ պայմանների ստեղծում

Բարձր ջերմաստիճանի պատճառով վառարանի բոլոր ներքին տարրերը պատրաստված են հատուկ հրակայուն աղյուսներից։ Դրանց երեսարկման համար օգտագործվում է հրակայուն կավ։ Հատուկ պայմաններ ստեղծելիս միանգամայն հնարավոր է վառարանում 2000 աստիճանից բարձր ջերմաստիճան ստանալ։ Ածուխի յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր բռնկման կետը: Այս ցուցանիշին հասնելուց հետո կարևոր է պահպանել բոցավառման ջերմաստիճանը՝ շարունակաբար թթվածնի ավելցուկ մատակարարելով վառարան:

Այս գործընթացի թերությունների թվում մենք կարևորում ենք ջերմության կորուստը, քանի որ թողարկված էներգիայի մի մասը կանցնի խողովակով: Սա հանգեցնում է վառարանի ջերմաստիճանի նվազմանը: ընթացքում փորձարարական ուսումնասիրություններգիտնականները կարողացել են հաստատել տարբեր տեսակներվառելիքի օպտիմալ ավելցուկային ծավալը թթվածնի. Ավելորդ օդի ընտրության շնորհիվ կարելի է ակնկալել վառելիքի ամբողջական այրում։ Արդյունքում կարող եք հույս դնել ջերմային էներգիայի նվազագույն կորստի վրա։

Եզրակացություն

Վառելիքի համեմատական ​​արժեքը չափվում է նրա ջերմային արժեքով, որը չափվում է կալորիաներով: Հաշվի առնելով դրա տարբեր տեսակների առանձնահատկությունները, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ կոշտ ածուխն է կոշտ ածուխի օպտիմալ տեսակը: Շատ սեփականատերեր իրենց սեփական. ջեռուցման համակարգերփորձում են օգտագործել կաթսաներ, որոնք աշխատում են խառը վառելիքով` պինդ, հեղուկ, գազային:

Այս դասում մենք կսովորենք, թե ինչպես հաշվարկել ջերմության քանակությունը, որը վառելիքն ազատում է այրման ժամանակ: Բացի այդ, հաշվի առեք վառելիքի բնութագրերը՝ այրման հատուկ ջերմությունը:

Քանի որ մեր ողջ կյանքը հիմնված է շարժման վրա, իսկ շարժումը հիմնականում հիմնված է վառելիքի այրման վրա, այս թեմայի ուսումնասիրությունը շատ կարևոր է «Ջերմային երևույթներ» թեման հասկանալու համար։

Ջերմության քանակի հետ կապված հարցեր ուսումնասիրելուց հետո և հատուկ ջերմություն, դիտարկենք վառելիքի այրման ընթացքում արտանետվող ջերմության քանակը.

Սահմանում

Վառելիք- նյութ, որը որոշ գործընթացներում (այրման, միջուկային ռեակցիաներ) ջերմություն է տալիս: Էներգիայի աղբյուր է։

Վառելիքը տեղի է ունենում պինդ, հեղուկ և գազային(նկ. 1):

Բրինձ. 1. Վառելիքի տեսակները

• Պինդ վառելիքներն են ածուխ և տորֆ.
• Հեղուկ վառելիքներն են նավթ, բենզին և այլ նավթամթերք.
• Գազային վառելիքները ներառում են բնական գազ.
• Առանձին-առանձին կարելի է առանձնացնել վերջին շրջանում շատ տարածված միջուկային վառելիք.

Վառելիքի այրումը քիմիական գործընթաց է, որը օքսիդատիվ է: Այրման ժամանակ ածխածնի ատոմները միանում են թթվածնի ատոմների հետ՝ առաջացնելով մոլեկուլներ։ Արդյունքում ազատվում է էներգիա, որը մարդն օգտագործում է իր նպատակների համար (նկ. 2)։

Բրինձ. 2. Ածխածնի երկօքսիդի առաջացում

Վառելիքը բնութագրելու համար օգտագործվում է այնպիսի բնութագիր, ինչպիսին է ջերմային արժեք. Ջերմային արժեքը ցույց է տալիս, թե որքան ջերմություն է արտանետվում վառելիքի այրման ժամանակ (նկ. 3): Կալորիական ֆիզիկայում հայեցակարգը համապատասխանում է նյութի այրման հատուկ ջերմություն.

Բրինձ. 3. Այրման հատուկ ջերմություն

Սահմանում

Այրման հատուկ ջերմություն - ֆիզիկական քանակություն, որը բնութագրում է վառելիքը, թվայինորեն հավասար է այն ջերմության քանակին, որն ազատվում է վառելիքի ամբողջական այրման ժամանակ։

Այրման հատուկ ջերմությունը սովորաբար նշվում է տառով: Միավորներ:

Չափման միավորներում չկա, քանի որ վառելիքի այրումը տեղի է ունենում գրեթե հաստատուն ջերմաստիճանում:

Այրման հատուկ ջերմությունը որոշվում է էմպիրիկ եղանակով՝ օգտագործելով բարդ գործիքներ: Սակայն խնդիրներ լուծելու համար կան հատուկ աղյուսակներ։ Ստորև մենք տալիս ենք վառելիքի որոշ տեսակների այրման հատուկ ջերմության արժեքները:

Նյութ

Աղյուսակ 4. Որոշ նյութերի այրման տեսակարար ջերմություն

Տրված արժեքներից երևում է, որ այրման ժամանակ ահռելի քանակությամբ ջերմություն է արտանետվում, ուստի օգտագործվում են չափման միավորները (մեգաջոուլներ) և (գիգաջուլներ):

Վառելիքի այրման ժամանակ արտազատվող ջերմության քանակը հաշվարկելու համար օգտագործվում է հետևյալ բանաձևը.

Այստեղ՝ - վառելիքի զանգված (կգ), - վառելիքի այրման հատուկ ջերմություն ():

Եզրափակելով՝ մենք նշում ենք, որ մարդկության կողմից օգտագործվող վառելիքի մեծ մասը կուտակվում է արևային էներգիայի միջոցով։ Ածուխ, նավթ, գազ - այս ամենը ձևավորվել է Երկրի վրա Արեգակի ազդեցության շնորհիվ (նկ. 4):

Բրինձ. 4. Վառելիքի ձևավորում

Հաջորդ դասին մենք կխոսենք մեխանիկական և ջերմային գործընթացներում էներգիայի պահպանման և փոխակերպման օրենքի մասին:

Ցուցակգրականություն

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Էդ. Orlova V.A., Roizena I.I. Ֆիզիկա 8. - Մ.՝ Mnemosyne.
2. Պերիշկին Ա.Վ. Ֆիզիկա 8. - Մ.: Բուստարդ, 2010 թ.
3. Ֆադեևա Ա.Ա., Զասով Ա.Վ., Կիսելև Դ.Ֆ. Ֆիզիկա 8. - Մ.՝ Լուսավորություն.

1. «festival.1september.ru» ինտերնետային պորտալ ()
2. «school.xvatit.com» ինտերնետային պորտալ ()
3. «stringer46.narod.ru» ինտերնետային պորտալ ()

Տնային աշխատանք

5. այրման ջերմային հաշվեկշիռը

Հաշվի առեք հաշվարկման մեթոդները ջերմային հավասարակշռությունայրման գործընթացը գազային, հեղուկ և պինդ վառելիքներ. Հաշվարկը կրճատվում է հետևյալ խնդիրների լուծմանը.

· Վառելիքի այրման ջերմության (կալորիականության) որոշում.

· Այրման տեսական ջերմաստիճանի որոշում.

5.1. Այրման ջերմություն

Քիմիական ռեակցիաները ուղեկցվում են ջերմության արտազատմամբ կամ կլանմամբ։ Ջերմության արտանետման դեպքում ռեակցիան կոչվում է էկզոտերմիկ, իսկ երբ ներծծվում է՝ էնդոթերմիկ։ Այրման բոլոր ռեակցիաները էկզոթերմիկ են, իսկ այրման արտադրանքները էկզոթերմային միացություններ են:

Դասընթացի ընթացքում թողարկված (կամ կլանված): քիմիական ռեակցիաջերմությունը կոչվում է ռեակցիայի ջերմություն: Էկզոթերմիկ ռեակցիաներում այն ​​դրական է, էնդոթերմիկ ռեակցիաներում՝ բացասական։ Այրման ռեակցիան միշտ ուղեկցվում է ջերմության արտազատմամբ։ Այրման ջերմություն Ք գ(Ջ / մոլ) ջերմության քանակն է, որն ազատվում է նյութի մեկ մոլի ամբողջական այրման և այրվող նյութի ամբողջական այրման արտադրանքի վերածելու ժամանակ: Խլուրդը նյութի քանակի հիմնական SI միավորն է: Մեկ մոլը նյութի այնպիսի քանակություն է, որը պարունակում է այնքան մասնիկներ (ատոմներ, մոլեկուլներ և այլն), որքան ատոմներ կան ածխածին-12 իզոտոպի 12 գ-ում։ Նյութի զանգվածը, որը հավասար է 1 մոլի (մոլեկուլային կամ մոլային զանգված) թվային առումով համընկնում է տվյալ նյութի հարաբերական մոլեկուլային քաշի հետ։

Օրինակ՝ թթվածնի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը (O 2 ) 32 է, ածխաթթու գազը (CO 2 ) 44 է, իսկ համապատասխան մոլեկուլային կշիռները կլինեն M=32 գ/մոլ և M=44 գ/մոլ։ Այսպիսով, մեկ մոլ թթվածին պարունակում է 32 գրամ այս նյութ, իսկ մեկ մոլ CO 2 պարունակում է 44 գրամ ածխաթթու գազ։

Տեխնիկական հաշվարկներում հաճախ օգտագործվում է ոչ թե այրման ջերմությունը Ք գ, և վառելիքի ջերմային արժեքը Ք(J / կգ կամ J / m 3): Նյութի ջերմային արժեքը ջերմության քանակությունն է, որն ազատվում է 1 կգ կամ 1 մ 3 նյութի ամբողջական այրման ժամանակ։ Հեղուկ և պինդ նյութերի համար հաշվարկը կատարվում է 1 կգ-ով, իսկ գազային նյութերի համար՝ 1 մ 3-ով:

Այրման ջերմության և վառելիքի ջերմային արժեքի իմացությունը անհրաժեշտ է այրման կամ պայթյունի ջերմաստիճանը, պայթյունի ճնշումը, բոցի տարածման արագությունը և այլ բնութագրերը հաշվարկելու համար: Վառելիքի ջերմային արժեքը որոշվում է կամ փորձարարական կամ հաշվարկով։ Ջերմային արժեքի փորձարարական որոշման ժամանակ պինդ կամ հեղուկ վառելիքի տվյալ զանգվածն այրվում է կալորիմետրիկ ռումբում, իսկ գազային վառելիքի դեպքում՝ գազի կալորիմետրում։ Այս սարքերը չափում են ընդհանուր ջերմությունը Ք 0, թողարկված վառելիքի կշռման նմուշի այրման ժամանակ մ. Ջերմային արժեք Ք գհայտնաբերվում է ըստ բանաձևի

Այրման ջերմության և
վառելիքի կալորիականությունը

Այրման ջերմության և նյութի կալորիականության միջև կապ հաստատելու համար անհրաժեշտ է գրել այրման քիմիական ռեակցիայի հավասարումը:

Արտադրանք ամբողջական այրումածխածինը ածխածնի երկօքսիդ է.

C + O 2 → CO 2:

Ջրածնի ամբողջական այրման արդյունքը ջուրն է.

2H 2 + O 2 → 2H 2 O:

Ծծմբի ամբողջական այրման արդյունքը ծծմբի երկօքսիդն է.

S + O 2 → SO 2.

Միևնույն ժամանակ ազոտը, հալոգենիդները և այլ ոչ այրվող տարրերը ազատվում են ազատ ձևով։

այրվող գազ

Որպես օրինակ՝ մենք կհաշվարկենք մեթանի CH 4 ջերմային արժեքը, որի համար այրման ջերմությունը հավասար է. Ք գ=882.6 .

Որոշե՛ք մեթանի մոլեկուլային զանգվածը՝ ըստ դրա քիմիական բանաձեւ(CH 4):

М=1∙12+4∙1=16 գ/մոլ.

Եկեք սահմանենք ջերմային արժեք 1 կգ մեթան.

Գտնենք 1 կգ մեթանի ծավալը՝ իմանալով նրա խտությունը ρ=0,717 կգ/մ 3 նորմալ պայմաններում.

.

Որոշեք 1 մ 3 մեթանի ջերմային արժեքը.

Նմանապես որոշվում է ցանկացած այրվող գազերի ջերմային արժեքը: Շատ սովորական նյութերի համար ջերմային արժեքները և ջերմային արժեքները չափվել են բարձր ճշգրտությամբ և տրված են համապատասխան տեղեկատու գրականության մեջ: Ահա որոշների կալորիականության աղյուսակը գազային նյութեր(Աղյուսակ 5.1): Արժեք Քայս աղյուսակում այն ​​տրված է MJ / m 3 և kcal / m 3, քանի որ 1 կկալ = 4,1868 կՋ հաճախ օգտագործվում է որպես ջերմության միավոր:

Աղյուսակ 5.1

Գազային վառելիքի կալորիականությունը

Նյութ			Ացետիլեն
Ք

այրվող հեղուկ կամ ամուր

Որպես օրինակ, մենք հաշվարկելու ենք էթիլային սպիրտի ջերմային արժեքը C 2 H 5 OH, որի համար այրման ջերմությունը. Ք գ= 1373,3 կՋ/մոլ:

Որոշեք էթիլային սպիրտի մոլեկուլային զանգվածը՝ համաձայն նրա քիմիական բանաձևի (C 2 H 5 OH).

М = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 գ/մոլ:

Որոշեք 1 կգ էթիլային սպիրտի ջերմային արժեքը.

Նմանապես որոշվում է ցանկացած հեղուկ և պինդ այրվող նյութերի ջերմային արժեքը: Աղյուսակում. 5.2-ը և 5.3-ը ցույց են տալիս ջերմային արժեքները Ք(MJ/kg և kcal/kg) որոշ հեղուկ և պինդ նյութերի համար:

Աղյուսակ 5.2

Հեղուկ վառելիքի կալորիականությունը

Նյութ		Մեթիլ սպիրտ	Էթանոլ			Մազութ, յուղ
Ք

Աղյուսակ 5.3

Պինդ վառելիքի կալորիականությունը

Նյութ		փայտ թարմ	փայտ չոր	Շագանակագույն ածուխ	Տորֆ չոր	Անտրացիտ, կոքս
Ք

Մենդելեևի բանաձևը

Եթե ​​վառելիքի ջերմային արժեքը անհայտ է, ապա այն կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով D.I.-ի առաջարկած էմպիրիկ բանաձեւը։ Մենդելեևը։ Դա անելու համար դուք պետք է իմանաք վառելիքի տարրական բաղադրությունը (վառելիքի համարժեք բանաձեւը), այսինքն՝ դրանում առկա հետևյալ տարրերի տոկոսը.

թթվածին (O);

Ջրածին (H);

Ածխածին (C);

Ծծումբ (S);

մոխիր (A);

Ջուր (Վտ):

Վառելիքի այրման արտադրանքները միշտ պարունակում են ջրային գոլորշի, որն առաջանում է ինչպես վառելիքում խոնավության առկայության, այնպես էլ ջրածնի այրման ժամանակ։ Այրման թափոնները թողնում են արդյունաբերական գործարանը ցողի կետից բարձր ջերմաստիճանում: Հետեւաբար, ջերմությունը, որն ազատվում է ջրի գոլորշիների խտացման ժամանակ, չի կարող օգտակար օգտագործվել և չպետք է հաշվի առնվի ջերմային հաշվարկներում:

Հաշվարկի համար սովորաբար օգտագործվում է մաքուր ջերմային արժեքը: Q nվառելիք, որը հաշվի է առնում ջրի գոլորշիով ջերմային կորուստները. Պինդ և հեղուկ վառելիքի համար արժեքը Q n(MJ / կգ) մոտավորապես որոշվում է Մենդելեևի բանաձևով.

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

որտեղ փակագծերում նշված է վառելիքի բաղադրության մեջ համապատասխան տարրերի տոկոսային (զանգվածային %) պարունակությունը:

Այս բանաձևը հաշվի է առնում ածխածնի, ջրածնի և ծծմբի էկզոտերմիկ այրման ռեակցիաների ջերմությունը (գումարած նշանով): Թթվածինը, որը վառելիքի մի մասն է, մասամբ փոխարինում է օդի թթվածինին, ուստի (5.1) բանաձևի համապատասխան տերմինը վերցվում է մինուս նշանով։ Երբ խոնավությունը գոլորշիանում է, ջերմությունը սպառվում է, ուստի W պարունակող համապատասխան տերմինը նույնպես վերցվում է մինուս նշանով։

Տարբեր վառելանյութերի (փայտ, տորֆ, ածուխ, նավթ) կալորիականության վերաբերյալ հաշվարկված և փորձարարական տվյալների համեմատությունը ցույց է տվել, որ Մենդելեևի բանաձևով (5.1) հաշվարկը տալիս է 10%-ը չգերազանցող սխալ:

Զուտ ջերմային արժեք Q n(MJ / մ 3) չոր այրվող գազերը կարող են հաշվարկվել բավարար ճշգրտությամբ որպես առանձին բաղադրիչների ջերմային արժեքի արտադրանքի գումար և դրանց տոկոսը 1 մ 3 գազային վառելիքում:

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)

որտեղ փակագծերում նշված է խառնուրդում համապատասխան գազերի տոկոսային պարունակությունը:

Միջին ջերմային արժեքը բնական գազմոտավորապես 53,6 ՄՋ/մ3 է: Արհեստականորեն արտադրվող այրվող գազերում CH 4 մեթանի պարունակությունը չնչին է: Հիմնական այրվող բաղադրիչներն են ջրածինը H 2 և ածխածնի երկօքսիդը CO: Կոքսի վառարանի գազում, օրինակ, H 2-ի պարունակությունը հասնում է (55 ÷ 60)%-ի, իսկ այդպիսի գազի զուտ ջերմային արժեքը հասնում է 17,6 ՄՋ/մ 3-ի։ Գեներատորի գազում CO-ի պարունակությունը ~ 30% և H 2 ~ 15% է, մինչդեռ գեներատորի գազի զուտ ջերմային արժեքը. Q n= (5.2÷6.5) ՄՋ/մ 3: Պայթուցիկ վառարանային գազում CO-ի և H2-ի պարունակությունն ավելի քիչ է. մեծությունը Q n= (4.0÷4.2) ՄՋ/մ 3:

Դիտարկենք Մենդելեևի բանաձևով նյութերի ջերմային արժեքը հաշվարկելու օրինակներ:

Եկեք որոշենք ածուխի ջերմային արժեքը, որի տարրական բաղադրությունը տրված է Աղյուսակում: 5.4.

Աղյուսակ 5.4

Ածխի տարրական կազմը

Եկեք փոխարինենք ներդիրում տրված: Մենդելեևի (5.1) բանաձևի 5.4 տվյալները (ազոտ N և մոխիր A ներառված չեն այս բանաձևում, քանի որ դրանք իներտ նյութեր են և չեն մասնակցում այրման ռեակցիային).

Q n=0,339∙37,2+1,025∙2,6+0,1085∙0,6–0,1085∙12–0,025∙40=13,04 ՄՋ/կգ:

Եկեք որոշենք վառելափայտի քանակությունը, որը պահանջվում է 50 լիտր ջուր 10°C-ից մինչև 100°C տաքացնելու համար, եթե այրման ընթացքում արտանետվող ջերմության 5%-ը ծախսվում է ջեռուցման վրա, և ջրի ջերմունակությունը։ հետ\u003d 1 կկալ / (կգ ∙ աստիճան) կամ 4,1868 կՋ / (կգ ∙ աստիճան): Վառելափայտի տարրական բաղադրությունը տրված է Աղյուսակում: 5.5:

Աղյուսակ 5.5

Վառելափայտի տարրական կազմը

	Գտնենք վառելափայտի ջերմային արժեքը Մենդելեևի բանաձևով (5.1). Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 ՄՋ/կգ: Որոշեք 1 կգ վառելափայտ այրելիս ջրի ջեռուցման վրա ծախսվող ջերմության քանակը (հաշվի առնելով այն, որ այրման ժամանակ արտանետվող ջերմության 5%-ը (a = 0,05) ծախսվում է այն տաքացնելու վրա). Ք 2=ա Q n=0.05 17.12=0.86 ՄՋ/կգ. Որոշեք վառելափայտի քանակությունը, որն անհրաժեշտ է 50 լիտր ջուր 10°C-ից մինչև 100°C տաքացնելու համար. կգ. Այսպիսով, ջուրը տաքացնելու համար պահանջվում է մոտ 22 կգ վառելափայտ։

1 կՎտժ արժեքի հաշվարկներ.

• Դիզելային վառելիք.Դիզելային վառելիքի այրման տեսակարար ջերմությունը 43 մՋ/կգ է; կամ, հաշվի առնելով 35 մՋ / լիտր խտությունը; հաշվի առնելով դիզելային վառելիքի կաթսայի արդյունավետությունը (89%), ստանում ենք, որ 1 լիտր այրելիս առաջանում է 31 մՋ էներգիա կամ ավելի ծանոթ ագրեգատներում՝ 8,6 կՎտժ։
  • 1 լիտր դիզվառելիքի արժեքը 20 ռուբլի է։
  • 1 կՎտ/ժ դիզելային վառելիքի այրման էներգիայի արժեքը 2,33 ռուբլի է։

• Պրոպան-բուտան խառնուրդ SPBT(Հեղուկ ածխաջրածնային գազ SUG): LPG-ի տեսակարար կալորիականությունը 45,2 մՋ/կգ է կամ, հաշվի առնելով խտությունը, 27 մՋ/լ՝ հաշվի առնելով արդյունավետությունը։ գազի կաթսա 95%-ով ստանում ենք, որ 1 լիտրն այրելիս առաջանում է 25,65 մՋ էներգիա կամ ավելի ծանոթ ագրեգատներում՝ 7,125 կՎտժ։
  • 1 լիտր LPG-ի արժեքը 11,8 ռուբլի է։
  • 1 կՎտժ էներգիայի արժեքը 1,66 ռուբլի է։

Դիզելային վառելիքի և LPG-ի այրումից ստացված 1 կՎտ ջերմության գնի տարբերությունը պարզվել է 29%։ Վերոնշյալ թվերը ցույց են տալիս, որ հեղուկ գազը թվարկված ջերմության աղբյուրներից ավելի խնայող է: Ավելի ճշգրիտ հաշվարկ ստանալու համար անհրաժեշտ է տեղադրել էներգիայի ընթացիկ գները։

Օգտագործման առանձնահատկությունները հեղուկ գազև դիզելային վառելիք

ԴԻԶԵԼԱՅԻՆ ՎԱՌԵԼԻՔ.Կան մի քանի սորտեր, որոնք տարբերվում են ծծմբի պարունակությամբ: Բայց կաթսայի համար սա շատ կարևոր չէ: Բայց ձմեռային և ամառային դիզելային վառելիքի բաժանումը կարևոր է։ Ստանդարտը սահմանում է դիզելային վառելիքի երեք հիմնական դասի. Ամենատարածվածը ամառն է (L), դրա կիրառման շրջանակը O ° C-ից և բարձր է: Ձմեռ դիզելային վառելիք(3) կիրառել, երբ բացասական ջերմաստիճաններօդ (մինչև -30°С): Ավելի շատ հետ ցածր ջերմաստիճաններպետք է օգտագործվի արկտիկական (A) դիզելային վառելիք: նշանդիզելային վառելիքը նրա ամպամածության կետն է: Իրականում սա այն ջերմաստիճանն է, երբ դիզելային վառելիքում պարունակվող պարաֆինները սկսում են բյուրեղանալ։ Այն իսկապես պղտորվում է, իսկ ջերմաստիճանի հետագա նվազման դեպքում այն ​​դառնում է դոնդողի կամ սառեցված ճարպային ապուրի նման։ Պարաֆինի ամենափոքր բյուրեղները խցանում են վառելիքի ֆիլտրերի և անվտանգության ցանցերի ծակոտիները, նստում խողովակաշարերի ալիքներում և կաթվածահար անում աշխատանքը։ Ամառային վառելիքի դեպքում ամպամածության կետը -5°C է, իսկ ձմռանը` -25°C: Կարևոր ցուցիչ, որը պետք է նշվի դիզելային վառելիքի անձնագրում, զտման առավելագույն ջերմաստիճանն է։ Պղտոր դիզելային վառելիքը կարող է օգտագործվել մինչև զտման ջերմաստիճանը, այնուհետև՝ խցանված ֆիլտրը և վառելիքի անջատումը: Ձմեռային դիզելային վառելիքը ամառային դիզելից չի տարբերվում ո՛չ գույնով, ո՛չ հոտով։ Այսպիսով, պարզվում է, որ միայն Աստված (և տանկիստը) գիտի, թե իրականում ինչն է ողողված: Որոշ արհեստավորներ խառնում են ամառային դիզելային վառելիքը BGS (բենզին գազ) և այլ օղու հետ՝ հասնելով ֆիլտրման ավելի ցածր ջերմաստիճանի, ինչը հղի է և՛ պոմպի ձախողմամբ, և՛ պարզապես պայթյունով, քանի որ այս դժոխային բոդիագին ունի բռնկման նվազեցված կետ: Նաև դիզելի փոխարեն կարելի է մատակարարել թեթև ջեռուցման յուղ, արտաքնապես այն չի տարբերվում, բայց պարունակում է ավելի շատ կեղտեր, ընդ որում՝ դրանք, որոնք ընդհանրապես դիզելային վառելիքի մեջ չեն։ Ինչը հղի է վառելիքի սարքավորումների աղտոտվածությամբ և դրա ոչ էժան մաքրությամբ: Վերոնշյալից կարող ենք եզրակացնել, որ եթե դուք դիզելային շարժիչ եք ձեռք բերել ցածր գնով, անհատներից կամ չստուգված կազմակերպություններից, կարող եք վերանորոգել կամ ապասառեցնել ջեռուցման համակարգը։ Ձեր տուն առաքվող դիզելային վառելիքի գինը ռուբլով տատանվում է բենզալցակայանների գներից՝ և՛ վերև, և՛ իջած՝ կախված ձեր տնակի հեռավորությունից և տեղափոխվող վառելիքի քանակից, այն ամենն, ինչ ավելի էժան է, պետք է զգուշացնի ձեզ, եթե դուք ոչ ծայրահեղ, և մի վախեցեք գիշերել զովացուցիչ տանը 30 աստիճան սառնամանիքի տակ:

ՀԵՂՈՒՂ ԳԱԶ.Ինչպես նաև դիզելային վառելիքը, կան SPBT-ի մի քանի դասեր, որոնք տարբերվում են պրոպանի և բութանի խառնուրդի բաղադրությամբ: Ձմեռային խառնուրդ, ամառ և արկտիկական: Ձմեռային խառնուրդը կազմում է 65% պրոպան, 30% բութան և 5% գազային խառնուրդ: Ամառային խառնուրդը բաղկացած է 45% պրոպանից, 50% բութանից, 5% գազային կեղտից: Արկտիկայի խառնուրդ - 95% պրոպան և 5% կեղտեր: Կարող է մատակարարվել 95% բութանի և 5% կեղտերի խառնուրդ, այդպիսի խառնուրդը կոչվում է կենցաղային։ Յուրաքանչյուր խառնուրդի մեջ ավելացվում է շատ փոքր քանակությամբ ծծմբային նյութ՝ հոտավետ նյութ, որպեսզի «գազի հոտ» առաջանա։ Այրման և սարքավորումների վրա ազդեցության տեսանկյունից, խառնուրդի բաղադրությունը գործնականում ոչ մի ազդեցություն չունի: Բութանը, թեև շատ ավելի էժան է, բայց տաքանալու համար մի փոքր ավելի լավ է, քան պրոպանը, այն ունի ավելի շատ կալորիա, բայց ունի մի շատ մեծ թերություն, որը դժվարացնում է այն օգտագործել ռուսական պայմաններում՝ բութանը դադարում է գոլորշիանալ և մնում է հեղուկ զրոյական աստիճանով: Եթե ​​դուք ունեք ներկրված ցածր պարանոցով կամ ուղղահայաց տանկ (գոլորշիացման հայելու խորությունը 1,5 մետրից պակաս է) կամ գտնվում է ջերմության փոխանցումը վատթարացնող պլաստիկ սարկոֆագում, ապա երկարատև սառնամանիքների դեպքում բաքը կարող է դադարեցնել գոլորշիացումը։ բութանը ոչ միայն սառնամանիքի, այլև ջերմության անբավարար փոխանցման պատճառով (գոլորշիացման ժամանակ գազն ինքն իրեն սառչում է): Ցելսիուսի 3 աստիճանից ցածր ջերմաստիճանի դեպքում Գերմանիայի, Չեխիայի, Իտալիայի, Լեհաստանի պայմանների համար պատրաստված ինտենսիվ գոլորշիացմամբ բեռնարկղերը դադարեցնում են գազ արտադրել այն բանից հետո, երբ ամբողջ պրոպանը գոլորշիացել է, և մնում է միայն բութանը։

Հիմա եկեք համեմատենք LPG-ի և դիզելային վառելիքի սպառողական հատկությունները

LPG-ի օգտագործումը 29%-ով ավելի էժան է, քան դիզելային վառելիքը։ LPG-ի որակը չի ազդում նրա սպառողական հատկությունների վրա AvtonomGas տանկերի օգտագործման ժամանակ, ավելին, քան ավելի շատ բովանդակությունբութանը խառնուրդի մեջ, այնքան լավ է այն աշխատում գազի սարքավորումներ. Անորակ դիզելային վառելիքը կարող է հանգեցնել լուրջ վնասների ջեռուցման սարքավորումներ. Հեղուկ գազի օգտագործումը ձեզ կազատի տանը դիզվառելիքի հոտի առկայությունից։ Հեղուկ գազը պարունակում է ավելի քիչ թունավոր ծծմբային միացություններ, և արդյունքում օդի աղտոտվածություն չկա: անձնական հողամաս. Հեղուկ գազից ոչ միայն կաթսան կարող է աշխատել ձեզ համար, այլեւ գազի վառարան, ինչպես նաև գազի բուխարի և գազի էլեկտրական գեներատոր։