Karakteristik termoteknik bahan bakar yang penting adalah panas spesifik pembakarannya.

Panas spesifik pembakaran bahan bakar

Bedakan antara nilai kalor spesifik yang lebih tinggi dan lebih rendah. Panas spesifik pembakaran bahan bakar yang bekerja, dengan mempertimbangkan panas tambahan yang dilepaskan selama kondensasi uap air yang terletak di produk pembakaran, disebut nilai kalor spesifik yang lebih tinggi dari bahan bakar yang bekerja. Jumlah panas tambahan ini dapat ditentukan dengan mengalikan massa uap air yang dihasilkan dari penguapan kelembaban bahan bakar /100 dan dari pembakaran hidrogen 9 /100 , untuk kalor laten kondensasi uap air, sama dengan kira-kira 2500 kJ/kg.

Nilai kalor spesifik bahan bakar yang lebih rendah – jumlah panas yang dilepaskan dalam kondisi praktis normal, yaitu ketika uap air tidak mengembun, tetapi dilepaskan ke atmosfer.

Dengan demikian hubungan antara panas spesifik pembakaran yang lebih tinggi dan lebih rendah dapat dinyatakan dengan persamaan - = =25(9 ).

64. Bahan bakar bersyarat.

bahan bakar adalah setiap zat yang, selama pembakaran (oksidasi), melepaskan sejumlah besar panas per satuan massa atau volume dan tersedia untuk penggunaan massal.

Senyawa organik alami dan turunannya dalam bentuk padat, cair dan gas digunakan sebagai bahan bakar.

Setiap bahan bakar organik terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, belerang yang mudah menguap, sedangkan bahan bakar padat dan cair terdiri dari abu (residu mineral) dan uap air.

Karakteristik termoteknik bahan bakar yang penting adalah panas spesifik pembakarannya.

Panas spesifik pembakaran bahan bakar adalah jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna dari sejumlah satuan bahan bakar.

Semakin rendah panas spesifik pembakaran bahan bakar, semakin banyak yang dikonsumsi di unit boiler. Untuk perbandingan berbagai macam bahan bakar, menurut efek termalnya, konsep bahan bakar konvensional diperkenalkan, panas spesifik pembakaran yang diambil = 29,3 MJ / kg.

Rasio Q N R bahan bakar ini terhadap Q sp bahan bakar standar disebut ekivalen dengan E. Kemudian konversi konsumsi bahan bakar alam V N menjadi bahan bakar standar V UT dilakukan sesuai dengan rumus:

Bahan bakar bersyarat- unit akuntansi untuk bahan bakar fosil, yaitu minyak dan turunannya, alami dan khusus diperoleh selama penyulingan serpih dan batubara, gas, gambut, diadopsi dalam perhitungan, yang digunakan untuk menghitung tindakan yang berguna dari berbagai jenis bahan bakar dalam akuntansi total mereka.

Di Uni Soviet dan Rusia per unit bahan bakar referensi(c.u.) diterima nilai kalori 1 kg batubara = 29,3 MJ atau 7000 kkal Badan Energi Internasional ( IEA) mengambil satuan ekuivalen minyak, biasanya dilambangkan dengan singkatan KAKI(Bahasa inggris . Ton setara minyak). Satu ton setara minyak sama dengan 41,868 GJ atau 11,63 MWh. Unit ini juga digunakan - setara dengan satu barel minyak ( BOE).

65. Koefisien udara berlebih.

Angka yang menunjukkan berapa kali aliran udara sebenarnya lebih besar dari jumlah udara yang dibutuhkan secara teoritis disebut koefisien udara berlebih, yaitu aliran udara aktual L (dalam kg/kg) atau V (m 3 / m 3) sama dengan jumlah yang dibutuhkan secara teoritis L Hai atau V o > dikalikan dengan koefisien kelebihan udara a

V= aV 0 .

Perhitungan biaya 1 kWh:

• Solar. Panas spesifik pembakaran bahan bakar solar adalah 43 mJ/kg; atau, dengan mempertimbangkan densitas 35 mJ / liter; dengan mempertimbangkan efisiensi boiler bahan bakar diesel (89%), kami mendapatkan bahwa ketika membakar 1 liter, energi 31 mJ dihasilkan, atau dalam unit yang lebih dikenal 8,6 kWh.
  • Biaya 1 liter bahan bakar diesel adalah 20 rubel.
  • Biaya 1 kWh energi pembakaran bahan bakar diesel adalah 2,33 rubel.

• SPBT campuran propana-butana(SuG gas hidrokarbon cair). Nilai kalor spesifik LPG adalah 45,2 mJ/kg atau dengan mempertimbangkan densitasnya 27 mJ/liter dengan memperhitungkan efisiensi. ketel gas 95%, kami mendapatkan bahwa ketika membakar 1 liter, energi 25,65 mJ dihasilkan, atau dalam unit yang lebih akrab - 7,125 kWh.
  • Biaya 1 liter LPG adalah 11,8 rubel.
  • Biaya energi 1 kWh adalah 1,66 rubel.

Selisih harga 1 kW panas yang diperoleh dari pembakaran solar dan LPG ternyata sebesar 29%. Gambar di atas menunjukkan bahwa gas cair lebih ekonomis dari sumber panas yang terdaftar. Untuk mendapatkan perhitungan yang lebih akurat, Anda perlu memasukkan harga energi saat ini.

Fitur penggunaan gas cair dan bahan bakar diesel

SOLAR. Ada beberapa varietas yang berbeda kandungan belerangnya. Tetapi untuk boiler, ini tidak terlalu penting. Tetapi pembagian menjadi bahan bakar diesel musim dingin dan musim panas adalah penting. Standar menetapkan tiga kelas utama bahan bakar diesel. Yang paling umum adalah musim panas (L), kisaran penerapannya dari O ° C ke atas. Musim dingin solar(3) berlaku ketika suhu negatif udara (hingga -30 ° ). Dengan lebih banyak suhu rendah Arktik (A) bahan bakar diesel harus digunakan. tanda bahan bakar diesel adalah titik awannya. Faktanya, ini adalah suhu di mana parafin yang terkandung dalam bahan bakar diesel mulai mengkristal. Ini benar-benar menjadi keruh, dan dengan penurunan suhu lebih lanjut, itu menjadi seperti jeli atau sup lemak beku. Kristal parafin terkecil menyumbat pori-pori filter bahan bakar dan jaring pengaman, mengendap di saluran pipa dan melumpuhkan pekerjaan. Untuk bahan bakar musim panas, titik awannya adalah -5°C, dan untuk bahan bakar musim dingin adalah -25°C. Indikator penting, yang harus ditunjukkan dalam paspor untuk bahan bakar diesel, adalah suhu filterabilitas maksimum. Bahan bakar diesel keruh dapat digunakan hingga suhu kemampuan filter, dan kemudian - filter tersumbat dan pemutus bahan bakar. Bahan bakar diesel musim dingin tidak berbeda dari diesel musim panas baik dalam warna maupun bau. Jadi ternyata hanya Tuhan (dan kapal tanker) yang tahu apa yang sebenarnya banjir. Beberapa pengrajin mencampur bahan bakar diesel musim panas dengan BGS (gasoline gas) dan vodka lainnya, mencapai suhu penyaringan yang lebih rendah, yang penuh dengan kegagalan pompa dan hanya ledakan karena fakta bahwa bodyagi neraka ini memiliki titik nyala yang berkurang. Juga, alih-alih diesel, minyak pemanas ringan dapat disuplai, secara lahiriah tidak berbeda, tetapi mengandung lebih banyak kotoran, apalagi yang tidak ada dalam diesel sama sekali. Yang penuh dengan kontaminasi peralatan bahan bakar dan pembersihannya yang tidak murah. Dari uraian di atas, kami dapat menyimpulkan bahwa jika Anda membeli mesin diesel dengan harga murah, dari individu atau organisasi yang tidak terverifikasi, Anda dapat memperbaiki atau mencairkan sistem pemanas. Harga bahan bakar diesel, dikirim ke rumah Anda, berfluktuasi dengan rubel dari harga di pompa bensin, baik naik dan turun tergantung pada keterpencilan pondok Anda dan jumlah bahan bakar yang diangkut, segala sesuatu yang lebih murah harus mengingatkan Anda jika Anda tidak ekstrim , dan jangan takut untuk bermalam di rumah pendingin di 30 derajat es.

GAS CAIR. Seperti halnya solar, SPBT memiliki beberapa grade yang berbeda dalam komposisi campuran propana dan butana. Campuran musim dingin, musim panas dan Arktik. Campuran musim dingin adalah 65% propana, 30% butana dan 5% kotoran gas. Campuran musim panas terdiri dari 45% propana, 50% butana, 5% kotoran gas. Campuran Arktik - 95% propana dan 5% kotoran. Campuran 95% butana dan 5% kotoran dapat disuplai, campuran semacam itu disebut rumah tangga. Sejumlah kecil zat belerang, bau, ditambahkan ke setiap campuran untuk menciptakan "bau gas". Dari sudut pandang pembakaran dan efeknya pada peralatan, komposisi campuran praktis tidak berpengaruh. Butana, meskipun jauh lebih murah, sedikit lebih baik untuk pemanasan daripada propana - ia memiliki lebih banyak kalori, tetapi memiliki kelemahan yang sangat besar yang membuatnya sulit untuk digunakan dalam kondisi Rusia - butana berhenti menguap dan tetap cair pada nol derajat. Jika Anda memiliki tangki impor dengan leher rendah atau vertikal (kedalaman cermin penguapan kurang dari 1,5 meter) atau berada di sarkofagus plastik yang mengganggu perpindahan panas, maka dalam cuaca beku yang berkepanjangan tangki dapat menghentikan penguapan butana , tidak hanya karena embun beku, tetapi juga dari - karena perpindahan panas yang tidak mencukupi (selama penguapan, gas mendingin sendiri). Pada suhu di bawah 3 derajat Celcius, kontainer impor dibuat untuk kondisi Jerman, Republik Ceko, Italia, Polandia, dengan penguapan intensif, berhenti memproduksi gas setelah semua propana menguap, dan hanya butana yang tersisa.

Sekarang mari kita bandingkan sifat konsumen bahan bakar LPG dan solar

Penggunaan LPG lebih murah 29% dibandingkan solar. Kualitas LPG tidak mempengaruhi sifat konsumennya saat menggunakan tangki AvtonomGas, apalagi lebih banyak konten butana dalam campuran, semakin baik kerjanya peralatan gas. Bahan bakar diesel berkualitas rendah dapat menyebabkan kerusakan serius peralatan pemanas. Penggunaan gas cair akan membebaskan Anda dari adanya bau solar di dalam rumah. Gas cair mengandung lebih sedikit senyawa belerang beracun dan, sebagai hasilnya, tidak ada polusi udara di plot pribadi. Dari gas cair, boiler tidak hanya dapat bekerja untuk Anda, tetapi juga tungku gas, serta perapian gas dan generator listrik gas.

Selain komponen utama, batubara mengandung berbagai aditif pembentuk abu yang tidak mudah terbakar, “batuan”. Abu mencemari lingkungan dan disinter menjadi terak di perapian, yang membuatnya sulit untuk membakar batu bara. Selain itu, keberadaan batuan mengurangi panas spesifik pembakaran batubara. Tergantung pada varietas dan kondisi ekstraksi, jumlahnya mineral sangat bervariasi, kadar abu batubara keras adalah sekitar 15% (10-20%).
Komponen lain yang berbahaya dari batubara adalah sulfur. Selama pembakaran belerang, oksida terbentuk, yang di atmosfer berubah menjadi asam sulfat. Kandungan sulfur dalam batubara yang kami suplai ke pelanggan melalui jaringan perwakilan kami adalah sekitar 0,5%, yang merupakan nilai yang sangat rendah, yang berarti bahwa ekologi rumah Anda akan terselamatkan.
Indikator utama bahan bakar apa pun - panas spesifik pembakaran. Untuk batubara, angka ini adalah:

Angka-angka ini mengacu pada konsentrat batubara. Angka sebenarnya mungkin berbeda secara signifikan. Jadi, untuk batu bara biasa, yang dapat dibeli di depot batu bara, ditunjukkan nilai 5.000-5.500 kkal / kg. Kami menggunakan 5300 kkal/kg dalam perhitungan kami.
Kepadatan batubara adalah dari 1 hingga 1,7 (batubara keras - 1,3-1,4) g / cm 3, tergantung pada jenis dan kandungan mineralnya. Juga digunakan dalam teknologi kepadatan massal”, sekitar 800-1.000 kg / m 3.

Jenis dan kadar batubara

Batubara diklasifikasikan menurut banyak parameter (geografi produksi, komposisi kimia), tetapi dari sudut pandang "rumah tangga", ketika membeli batu bara untuk digunakan dalam tungku, cukup memahami label dan kemungkinan menggunakannya di Thermorobot.

Berdasarkan derajat peleburan, ada tiga jenis batubara: cokelat, batu dan antrasit. Sistem penunjukan batubara berikut digunakan: Variasi = (merek) + (ukuran).

Selain kelas utama yang tercantum dalam tabel, kelas menengah batubara keras juga dibedakan: DG (gas api panjang), GZh (gas lemak), KZh (lemak kokas), PA (semi-antrasit), batubara coklat juga dibagi menjadi beberapa kelompok.
Tingkat kokas batubara (G, kokas, Zh, K, OS) praktis tidak digunakan dalam rekayasa tenaga termal, karena merupakan bahan baku yang langka untuk industri kokas.
Menurut kelas ukurannya (ukuran potongan, fraksi), batubara berkualitas tinggi dibagi menjadi:

Selain batubara ukuran, fraksi gabungan dan penyaringan juga dijual (PC, KO, OM, MS, SSH, MSSh, OMSSH). Ukuran batubara ditentukan berdasarkan nilai terkecil dari fraksi terkecil dan nilai terbesar dari fraksi terbesar yang tertera pada nama grade batubara.
Misalnya, fraksi OM (M - 13–25, O - 25-50) adalah 13–50 mm.

Selain jenis batubara ini, briket batubara dapat ditemukan dijual, yang ditekan dari lumpur batubara yang diperkaya rendah.

Bagaimana batu bara terbakar

Batubara terdiri dari dua komponen yang mudah terbakar: mudah menguap dan residu padat (kokas).

Pada tahap pertama pembakaran, zat yang mudah menguap dilepaskan; dengan kelebihan oksigen, mereka dengan cepat terbakar, memberikan nyala api yang lama, tetapi sedikit panas.

Setelah itu, sisa kokas habis terbakar; intensitas pembakarannya dan suhu penyalaan tergantung pada tingkat batubara, yaitu pada jenis batubara (coklat, batu, antrasit).
Semakin tinggi derajat coalification (antrasit memiliki tertinggi), semakin tinggi suhu penyalaan dan nilai kalor, tetapi semakin rendah intensitas pembakaran.

Nilai batubara D, G

Karena kandungan zat volatil yang tinggi, batubara tersebut dengan cepat menyala dan terbakar dengan cepat. Batubara dengan kadar ini tersedia dan cocok untuk hampir semua jenis boiler, namun, untuk pembakaran sempurna, batubara ini harus dipasok dalam porsi kecil sehingga zat volatil yang dilepaskan memiliki waktu untuk sepenuhnya bergabung dengan oksigen atmosfer. Pembakaran sempurna batubara ditandai dengan nyala kuning dan gas buang yang jernih; pembakaran tidak sempurna dari zat-zat yang mudah menguap menghasilkan nyala api merah dan asap hitam.
Untuk pembakaran batubara yang efisien, prosesnya harus terus dipantau; mode operasi ini diterapkan di rumah boiler otomatis Thermorobot.

Batubara Grade A

Lebih sulit untuk menyalakannya, tetapi membakar untuk waktu yang lama dan melepaskan lebih banyak panas. Batubara dapat dimuat dalam batch besar, karena mereka membakar terutama residu kokas, tidak ada pelepasan massal zat-zat yang mudah menguap. Mode bertiup sangat penting, karena dengan kekurangan udara, pembakaran terjadi perlahan, mungkin berhenti, atau, sebaliknya, peningkatan suhu yang berlebihan, yang menyebabkan hilangnya panas dan burnout boiler.

5. KESEIMBANGAN PEMBAKARAN TERMAL

Pertimbangkan metode perhitungan keseimbangan panas proses pembakaran bahan bakar gas, cair dan padat. Perhitungan direduksi menjadi pemecahan masalah berikut.

· Penentuan panas pembakaran (nilai kalor) bahan bakar.

· Penentuan temperatur pembakaran teoritis.

5.1. PANAS PEMBAKARAN

Reaksi kimia disertai dengan pelepasan atau penyerapan panas. Jika kalor dilepaskan, reaksinya disebut eksoterm, dan jika diserap disebut endoterm. Semua reaksi pembakaran adalah eksoterm, dan produk pembakaran adalah senyawa eksoterm.

Dilepaskan (atau diserap) selama kursus reaksi kimia kalor disebut kalor reaksi. Pada reaksi eksoterm bernilai positif, pada reaksi endoterm bernilai negatif. Reaksi pembakaran selalu disertai dengan pelepasan panas. Panas pembakaran Q g(J / mol) adalah jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna satu mol zat dan transformasi zat yang mudah terbakar menjadi produk pembakaran sempurna. Mol adalah satuan SI dasar untuk jumlah suatu zat. Satu mol adalah jumlah zat yang mengandung partikel (atom, molekul, dll.) sebanyak jumlah atom dalam 12 g isotop karbon-12. Massa sejumlah zat sama dengan 1 mol (molekul atau masa molar) secara numerik bertepatan dengan berat molekul relatif dari zat yang diberikan.

Misalnya, berat molekul relatif oksigen (O 2 ) adalah 32, karbon dioksida (CO 2 ) adalah 44, dan berat molekul yang sesuai adalah M=32 g/mol dan M=44 g/mol. Jadi, satu mol oksigen mengandung 32 gram zat ini, dan satu mol CO2 mengandung 44 gram karbon dioksida.

Dalam perhitungan teknis, bukan panas pembakaran yang sering digunakan Q g, dan nilai kalor bahan bakar Q(J / kg atau J / m 3). Nilai kalor suatu zat adalah jumlah kalor yang dilepaskan selama pembakaran sempurna 1 kg atau 1 m3 suatu zat. Untuk zat cair dan padat, perhitungan dilakukan per 1 kg, dan untuk zat gas, per 1 m 3.

Pengetahuan tentang panas pembakaran dan nilai kalor bahan bakar diperlukan untuk menghitung suhu pembakaran atau ledakan, tekanan ledakan, kecepatan rambat api, dan karakteristik lainnya. Nilai kalor bahan bakar ditentukan baik secara eksperimental atau dengan perhitungan. Dalam penentuan eksperimental nilai kalor, massa tertentu bahan bakar padat atau cair dibakar dalam bom kalorimetri, dan dalam kasus bahan bakar gas, dalam kalorimeter gas. Perangkat ini mengukur panas total Q 0, dilepaskan selama pembakaran sampel penimbangan bahan bakar m. Nilai kalori Q g ditemukan sesuai dengan rumus

Hubungan antara panas pembakaran dan
nilai kalori bahan bakar

Untuk menetapkan hubungan antara panas pembakaran dan nilai kalor suatu zat, perlu untuk menuliskan persamaan reaksi kimia pembakaran.

Produk pembakaran sempurna karbon adalah karbon dioksida:

C + O 2 → CO 2.

Produk pembakaran sempurna hidrogen adalah air:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

Produk pembakaran sempurna belerang adalah belerang dioksida:

S + O 2 → SO 2.

Pada saat yang sama, nitrogen, halida, dan elemen tidak mudah terbakar lainnya dilepaskan dalam bentuk bebas.

gas yang mudah terbakar

Sebagai contoh, kita akan menghitung nilai kalor metana CH 4, yang panas pembakarannya sama dengan Q g=882.6 .

Tentukan berat molekul metana sesuai dengan rumus kimia(CH 4):

=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Tentukan nilai kalor 1 kg metana:

Mari kita cari volume 1 kg metana, mengetahui densitasnya =0,717 kg/m 3 dalam kondisi normal:

.

Tentukan nilai kalor 1 m 3 metana:

Nilai kalor dari setiap gas yang mudah terbakar ditentukan dengan cara yang sama. Untuk banyak zat umum, nilai kalor dan nilai kalor telah diukur dengan akurasi tinggi dan diberikan dalam literatur referensi yang relevan. Berikut adalah tabel nilai kalori beberapa zat gas(Tabel 5.1). Nilai Q dalam tabel ini diberikan dalam MJ / m 3 dan dalam kkal / m 3, karena 1 kkal = 4,1868 kJ sering digunakan sebagai satuan kalor.

Tabel 5.1

Nilai kalori bahan bakar gas

Zat			Asetilen
Q

cairan yang mudah terbakar atau padat

Sebagai contoh, kita akan menghitung nilai kalor etil alkohol C 2 H 5 OH, yang kalor pembakarannya Q g= 1373,3 kJ/mol.

Tentukan berat molekul etil alkohol sesuai dengan rumus kimianya (C 2 H 5 OH):

= 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 g/mol.

Tentukan nilai kalor 1 kg etil alkohol:

Nilai kalor dari setiap bahan mudah terbakar cair dan padat ditentukan dengan cara yang sama. Di meja. 5.2 dan 5.3 menunjukkan nilai kalori Q(MJ/kg dan kkal/kg) untuk beberapa zat cair dan padat.

Tabel 5.2

Nilai kalori bahan bakar cair

Zat		metil alkohol	etanol			Bahan bakar minyak, minyak
Q

Tabel 5.3

Nilai kalori bahan bakar padat

Zat		kayu segar	kayu kering	Batubara coklat	kering gambut	Antrasit, kokas
Q

rumus Mendeleev

Jika nilai kalor bahan bakar tidak diketahui, maka dapat dihitung dengan menggunakan rumus empiris yang dikemukakan oleh D.I. Mendeleev. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui komposisi unsur bahan bakar (rumus setara bahan bakar), yaitu persentase unsur-unsur berikut di dalamnya:

Oksigen (O);

Hidrogen (H);

Karbon (C);

Sulfur (S);

Abu (A);

Air (W).

Produk pembakaran bahan bakar selalu mengandung uap air, yang terbentuk baik karena adanya uap air dalam bahan bakar dan selama pembakaran hidrogen. Produk limbah pembakaran meninggalkan pabrik industri pada suhu di atas suhu titik embun. Oleh karena itu, panas yang dilepaskan selama kondensasi uap air tidak dapat digunakan secara berguna dan tidak boleh diperhitungkan dalam perhitungan termal.

Nilai kalor bersih biasanya digunakan untuk perhitungan. Q n bahan bakar, yang memperhitungkan kehilangan panas dengan uap air. Untuk bahan bakar padat dan cair, nilai Q n(MJ / kg) kira-kira ditentukan oleh rumus Mendeleev:

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

di mana persentase (% massa) kandungan elemen yang sesuai dalam komposisi bahan bakar ditunjukkan dalam tanda kurung.

Rumus ini memperhitungkan panas reaksi pembakaran eksotermik karbon, hidrogen dan belerang (dengan tanda plus). Oksigen, yang merupakan bagian dari bahan bakar, menggantikan sebagian oksigen di udara, sehingga istilah yang sesuai dalam rumus (5.1) diambil dengan tanda minus. Ketika uap air menguap, panas dikonsumsi, sehingga istilah yang sesuai yang mengandung W juga diambil dengan tanda minus.

Perbandingan data yang dihitung dan eksperimental pada nilai kalor bahan bakar yang berbeda (kayu, gambut, batu bara, minyak) menunjukkan bahwa perhitungan menurut rumus Mendeleev (5.1) memberikan kesalahan tidak melebihi 10%.

Nilai kalori bersih Q n(MJ / m 3) gas kering yang mudah terbakar dapat dihitung dengan akurasi yang cukup sebagai jumlah produk dari nilai kalor masing-masing komponen dan persentasenya dalam 1 m 3 bahan bakar gas.

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

di mana persentase (vol.%) kandungan gas yang sesuai dalam campuran ditunjukkan dalam tanda kurung.

Nilai kalori rata-rata gas alam adalah sekitar 53,6 MJ/m 3 . Dalam gas mudah terbakar yang diproduksi secara artifisial, kandungan metana CH 4 dapat diabaikan. Komponen utama yang mudah terbakar adalah hidrogen H2 dan karbon monoksida CO. Dalam gas oven kokas, misalnya, kandungan H 2 mencapai (55 60)%, dan nilai kalor bersih gas tersebut mencapai 17,6 MJ/m 3 . Dalam gas generator, kandungan CO ~ 30% dan H 2 ~ 15%, sedangkan nilai kalor bersih dari gas generator Q n= (5.2÷6.5) MJ/m 3 . Dalam gas tanur sembur, kandungan CO dan H2 lebih sedikit; besarnya Q n= (4.0÷4.2) MJ/m 3 .

Perhatikan contoh penghitungan nilai kalor zat menggunakan rumus Mendeleev.

Mari kita tentukan nilai kalori batubara, yang komposisi unsurnya diberikan pada Tabel. 5.4.

Tabel 5.4

Komposisi unsur batubara

Mari kita ganti yang diberikan di tab. 5.4 data dalam rumus Mendeleev (5.1) (nitrogen N dan abu A tidak termasuk dalam rumus ini, karena merupakan zat inert dan tidak berpartisipasi dalam reaksi pembakaran):

Q n=0.339∙37.2+1.025∙2.6+0.1085∙0.6–0.1085∙12–0.025∙40=13.04 MJ/kg.

Mari kita tentukan jumlah kayu bakar yang dibutuhkan untuk memanaskan 50 liter air dari 10 ° C hingga 100 ° C, jika 5% dari panas yang dilepaskan selama pembakaran dihabiskan untuk pemanasan, dan kapasitas panas air dengan\u003d 1 kkal / (kg derajat) atau 4,1868 kJ / (kg derajat). Komposisi unsur kayu bakar diberikan pada Tabel. 5.5:

Tabel 5.5

Komposisi elemen kayu bakar

	Mari kita cari nilai kalor kayu bakar menurut rumus Mendeleev (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Tentukan jumlah panas yang dihabiskan untuk memanaskan air saat membakar 1 kg kayu bakar (dengan mempertimbangkan fakta bahwa 5% dari panas (a = 0,05) yang dilepaskan selama pembakaran dihabiskan untuk memanaskannya): Q 2=a Q n=0,05 17,12=0,86 MJ/kg. Tentukan banyaknya kayu bakar yang diperlukan untuk memanaskan 50 liter air dari suhu 10°C menjadi 100°C: kg Jadi, sekitar 22 kg kayu bakar diperlukan untuk memanaskan air.

Saat ini, orang sangat bergantung pada bahan bakar. Tanpa itu, pemanasan tempat tinggal, memasak, pengoperasian peralatan dan Kendaraan. Sebagian besar bahan bakar yang digunakan adalah hidrokarbon. Untuk mengevaluasi keefektifannya, nilai panas spesifik pembakaran digunakan. Minyak tanah memiliki indikator yang relatif mengesankan. Karena kualitas ini, digunakan dalam mesin roket dan pesawat.

Karena sifatnya, minyak tanah digunakan dalam mesin roket.

Properti, perolehan dan aplikasi

Sejarah minyak tanah kembali lebih dari 2 ribu tahun dan dimulai ketika para ilmuwan Arab menemukan metode untuk menyuling minyak menjadi komponen individu. Secara resmi dibuka pada tahun 1853, ketika dokter Kanada Abraham Gesner mengembangkan dan mematenkan metode untuk mengekstraksi cairan yang mudah terbakar dari bitumen dan serpih minyak.

Setelah pengeboran sumur minyak pertama pada tahun 1859, minyak menjadi bahan baku utama minyak tanah. Karena penggunaannya di mana-mana dalam lampu, itu dianggap sebagai bahan pokok industri penyulingan minyak bumi selama beberapa dekade. Hanya munculnya listrik yang mengurangi pentingnya penerangan. Produksi minyak tanah juga turun karena popularitas mobil meningkat.- keadaan ini secara signifikan meningkatkan pentingnya bensin sebagai produk minyak bumi. Namun, saat ini di banyak bagian dunia, minyak tanah digunakan untuk pemanas dan penerangan, dan bahan bakar jet modern adalah produk yang sama, tetapi dengan kualitas yang lebih tinggi.

Dengan meningkatnya penggunaan mobil, popularitas minyak tanah telah turun

Minyak tanah adalah cairan transparan ringan, secara kimia merupakan campuran dari senyawa organik. Komposisinya sangat tergantung pada bahan baku, tetapi, sebagai suatu peraturan, terdiri dari selusin hidrokarbon yang berbeda, setiap molekul mengandung 10 hingga 16 atom karbon. Minyak tanah kurang volatil dibandingkan bensin. Suhu penyalaan relatif minyak tanah dan bensin, di mana mereka mengeluarkan uap yang mudah terbakar di dekat permukaan, masing-masing adalah 38 dan -40 ° C.

Properti ini memungkinkan untuk mempertimbangkan minyak tanah sebagai bahan bakar yang relatif aman dalam hal penyimpanan, penggunaan dan transportasi. Berdasarkan titik didihnya (150 hingga 350 °C), diklasifikasikan sebagai salah satu yang disebut sulingan minyak mentah menengah.

Minyak tanah dapat diperoleh secara langsung, yaitu secara fisik dipisahkan dari minyak, dengan distilasi, atau dengan dekomposisi kimia dari fraksi yang lebih berat sebagai hasil dari proses perengkahan.

Karakteristik minyak tanah sebagai bahan bakar

Pembakaran adalah proses oksidasi cepat zat dengan pelepasan panas. Sebagai aturan, oksigen yang terkandung di udara berpartisipasi dalam reaksi. Selama pembakaran hidrokarbon, produk pembakaran utama berikut terbentuk:

• karbon dioksida;
• uap air;
• jelaga.

Jumlah energi yang dihasilkan selama pembakaran bahan bakar tergantung pada jenisnya, kondisi pembakaran, massa atau volumenya. Energi diukur dalam joule atau kalori. Spesifik (per unit pengukuran jumlah zat) nilai kalor adalah energi yang diperoleh dengan membakar satu unit bahan bakar:

• molar (misalnya, J / mol);
• massa (misalnya, J / kg);
• volumetrik (misalnya, kkal / l).

Dalam kebanyakan kasus, untuk evaluasi gas, cair dan bahan bakar padat beroperasi dengan indikator massa panas pembakaran, dinyatakan dalam J / kg.

Selama pembakaran karbohidrat, beberapa elemen terbentuk, misalnya, jelaga

Nilai nilai kalor akan tergantung pada apakah proses yang terjadi dengan air selama pembakaran diperhitungkan. Penguapan uap air adalah proses intensif energi, dan memperhitungkan perpindahan panas selama kondensasi uap ini juga dapat mempengaruhi hasilnya.

Hasil pengukuran yang dilakukan sebelum uap mengembun mengembalikan energi ke sistem disebut nilai kalor lebih rendah, dan angka yang diperoleh setelah uap mengembun disebut nilai kalor lebih tinggi. Mesin hidrokarbon tidak dapat menggunakan energi tambahan dari uap air di knalpot, sehingga angka bersih relevan untuk produsen mesin dan lebih sering ditemukan di buku referensi.

Seringkali, ketika menentukan nilai kalori, mereka tidak menentukan besaran mana yang dimaksud, yang dapat menyebabkan kebingungan. Mengetahui bahwa di Federasi Rusia, secara tradisional menunjukkan bantuan yang paling rendah untuk menavigasi.

Nilai kalori yang lebih rendah merupakan indikator penting

Perlu dicatat bahwa untuk beberapa jenis bahan bakar, pembagian menjadi energi bersih dan kotor tidak masuk akal, karena mereka tidak membentuk air selama pembakaran. Berkenaan dengan minyak tanah, ini tidak relevan, karena kandungan hidrokarbon di dalamnya tinggi. Dengan kepadatan yang relatif rendah (antara 780 kg/m³ dan 810 kg/m³) nilai kalornya mirip dengan bahan bakar diesel dan adalah:

• terendah - 43,1 MJ / kg;
• tertinggi - 46,2 MJ / kg.

Perbandingan dengan jenis bahan bakar lainnya

Indikator ini sangat cocok untuk memperkirakan jumlah potensi panas yang terkandung dalam bahan bakar. Misalnya, nilai kalor bensin per satuan massa sebanding dengan minyak tanah, tetapi yang pertama jauh lebih padat. Akibatnya, dalam perbandingan yang sama, satu liter bensin mengandung lebih sedikit energi.

Panas spesifik pembakaran minyak sebagai campuran hidrokarbon tergantung pada densitasnya, yang tidak konstan untuk medan yang berbeda (43-46 MJ/kg). Metode perhitungan memungkinkan untuk menentukan nilai ini dengan akurasi tinggi, jika ada data awal tentang komposisinya.

Indikator rata-rata untuk beberapa jenis cairan mudah terbakar yang membentuk minyak terlihat seperti ini (dalam MJ / kg):

• bahan bakar diesel - 42-44;
• bensin - 43-45;
• minyak tanah - 43-44.

Kandungan kalori bahan bakar padat, seperti gambut dan batu bara, memiliki kisaran yang lebih besar. Ini disebabkan oleh fakta bahwa komposisinya dapat sangat bervariasi baik dalam hal kandungan zat yang tidak mudah terbakar maupun nilai kalor hidrokarbon. Misalnya, nilai kalori gambut berbagai jenis dapat berfluktuasi dalam 8-24 MJ/kg, dan batubara - 13-36 MJ/kg. Di antara gas umum, hidrogen memiliki nilai kalor tinggi - 120 MJ / kg. Selanjutnya dalam hal panas spesifik pembakaran adalah metana (50 MJ/kg).

Kita dapat mengatakan bahwa minyak tanah adalah bahan bakar yang telah teruji oleh waktu justru karena intensitas energinya yang relatif tinggi dengan harga yang murah. Penggunaannya tidak hanya dibenarkan secara ekonomi, tetapi dalam beberapa kasus tidak ada alternatif lain.