Un'importante caratteristica termotecnica del combustibile è il suo calore specifico di combustione.

Calore specifico di combustione del combustibile

Distinguere tra potere calorifico specifico superiore e inferiore. Calore specifico si chiama combustione del combustibile di lavoro, tenuto conto del calore aggiuntivo che si sprigiona durante la condensazione del vapore acqueo presente nei prodotti della combustione potere calorifico specifico più elevato del combustibile di lavoro. Questa quantità aggiuntiva di calore può essere determinata moltiplicando la massa di vapore acqueo generato dall'evaporazione dell'umidità del carburante /100 e dalla combustione dell'idrogeno 9 /100 , per il calore latente di condensazione del vapore acqueo, pari a circa 2500 kJ/kg.

Potere calorifico specifico inferiore del combustibile – la quantità di calore che viene rilasciata in condizioni pratiche normali, cioè quando il vapore acqueo non condensa, ma viene rilasciato nell'atmosfera.

Quindi la relazione tra calore specifico di combustione superiore e inferiore può essere espressa dall'equazione - = =25(9 ).

64. Carburante condizionale.

carburanteè qualsiasi sostanza che, durante la combustione (ossidazione), rilascia una quantità significativa di calore per unità di massa o volume ed è disponibile per un uso di massa.

Come combustibile vengono utilizzati composti organici naturali e derivati ​​allo stato solido, liquido e gassoso.

Qualsiasi combustibile organico è costituito da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo volatile, mentre i combustibili solidi e liquidi sono costituiti da ceneri (residui minerali) e umidità.

Un'importante caratteristica termotecnica del combustibile è il suo calore specifico di combustione.

Calore specifico di combustione del combustibileè la quantità di calore che viene rilasciata durante la combustione completa di una quantità unitaria di sostanza combustibile.

Quanto più basso è il calore specifico di combustione del combustibile, tanto più esso viene consumato nel gruppo caldaia. Per confronto vari tipi combustibile, in base al loro effetto termico, è stato introdotto il concetto di combustibile convenzionale, il cui calore specifico di combustione è stato prelevato = 29,3 MJ/kg.

Il rapporto tra Q N R di questo carburante e Q sp di carburante standard è chiamato equivalente di E. Quindi la conversione del consumo di carburante naturale V N in carburante standard V UT viene eseguita secondo la formula:

Carburante condizionale- l'unità di contabilizzazione dei combustibili fossili, cioè del petrolio e dei suoi derivati, naturali e appositamente ottenuti durante la distillazione di scisto e carbone, gas, torba, adottata nei calcoli, che serve per calcolare l'azione utile di vari tipi di combustibili nella loro contabilità totale.

In URSS e Russia per unità carburante di riferimento(c.u.) è stato accettato valore calorico 1 kg di carbone = 29,3 MJ o 7000 kcal Agenzia internazionale dell'energia ( AIE) ha preso l'unità di equivalente di petrolio, solitamente indicata dall'abbreviazione DITO DEL PIEDE(Inglese . Tonnellata di petrolio equivalente). Una tonnellata di petrolio equivalente equivale a 41,868 GJ o 11,63 MWh. L'unità viene utilizzata anche - un barile di petrolio equivalente ( BOE).

65. Coefficiente d'aria in eccesso.

Viene chiamato il numero che mostra quante volte il flusso d'aria effettivo è maggiore della quantità d'aria teoricamente richiesta coefficiente di eccesso d'aria, cioè flusso d'aria effettivo l (in kg/kg) o V (m 3 / m 3) è uguale al suo importo teoricamente richiesto l o oppure V o > moltiplicato per il coefficiente di eccesso d'aria a

V= av 0 .

Calcoli del costo di 1 kWh:

• Carburante diesel. Il calore specifico di combustione del gasolio è di 43 mJ/kg; oppure, tenendo conto della densità di 35 mJ / litro; tenendo conto dell'efficienza di una caldaia a gasolio (89%), otteniamo che bruciando 1 litro, vengono generati 31 mJ di energia, o in unità più familiari 8,6 kWh.
  • Il costo di 1 litro di gasolio è di 20 rubli.
  • Il costo di 1 kWh di energia di combustione del carburante diesel è di 2,33 rubli.

• Miscela propano-butano SPBT(gas di idrocarburi liquefatti SUG). Il potere calorifico specifico del GPL è 45,2 mJ/kg o, tenendo conto della densità, 27 mJ/litro, tenendo conto del rendimento caldaia a gas Al 95%, otteniamo che quando si bruciano 1 litro, vengono generati 25,65 mJ di energia o, in unità più familiari, 7,125 kWh.
  • Il costo di 1 litro di GPL è di 11,8 rubli.
  • Il costo di 1 kWh di energia è di 1,66 rubli.

La differenza di prezzo di 1 kW di calore ottenuto dalla combustione di gasolio e GPL è risultata del 29%. Le figure sopra mostrano che il gas liquefatto è più economico delle fonti di calore elencate. Per ottenere un calcolo più accurato, è necessario inserire i prezzi correnti dell'energia.

Caratteristiche d'uso gas liquefatto e gasolio

CARBURANTE DIESEL. Esistono diverse varietà che differiscono per il contenuto di zolfo. Ma per la caldaia, questo non è molto importante. Ma la divisione in gasolio invernale ed estivo è importante. Lo standard stabilisce tre tipi principali di carburante diesel. Il più comune è l'estate (L), la gamma della sua applicazione va da O ° C e oltre. Inverno Carburante diesel(3) applicare quando temperature negative aria (fino a -30°С). Con più basse temperature utilizzare carburante diesel artico (A). segno distintivo il gasolio è il suo punto nebuloso. Questa è infatti la temperatura alla quale le paraffine contenute nel gasolio iniziano a cristallizzare. Diventa davvero torbido e, con un ulteriore calo della temperatura, diventa come una gelatina o una zuppa grassa congelata. I più piccoli cristalli di paraffina ostruiscono i pori dei filtri del carburante e delle reti di sicurezza, si depositano nei canali delle tubazioni e paralizzano il lavoro. Per il carburante estivo, il punto di appannamento è -5°C, e per il carburante invernale è -25°C. Un indicatore importante, che deve essere indicato nel passaporto per il gasolio, è la temperatura massima di filtrabilità. Il carburante diesel torbido può essere utilizzato fino alla temperatura di filtrabilità, quindi - un filtro intasato e un'interruzione del carburante. Il carburante diesel invernale non differisce dal diesel estivo né per colore né per odore. Quindi si scopre che solo Dio (e la petroliera) sa cosa è effettivamente allagato. Alcuni artigiani mescolano il carburante diesel estivo con BGS (gas di benzina) e altra vodka, ottenendo una temperatura di filtraggio più bassa, che è irta sia di guasti alla pompa che semplicemente di un'esplosione a causa del fatto che questo bodyagi infernale ha un punto di infiammabilità ridotto. Inoltre, al posto del diesel, è possibile fornire olio da riscaldamento leggero, esternamente non differisce, ma contiene più impurità, inoltre, quelle che non sono affatto nel diesel. Che è irto di contaminazione dell'attrezzatura del carburante e la sua pulizia non è economica. Da quanto precede, possiamo concludere che se acquisti un motore diesel a basso prezzo, da privati ​​o organizzazioni non verificate, puoi riparare o sbloccare l'impianto di riscaldamento. Il prezzo del gasolio, consegnato a casa tua, oscilla di un rublo rispetto ai prezzi delle stazioni di servizio, sia in aumento che in diminuzione a seconda della lontananza del tuo cottage e della quantità di carburante trasportato, tutto ciò che è più economico dovrebbe avvisarti se lo sei non estremo e non aver paura di passare la notte in una casa fresca con gelo di 30 gradi.

GAS LIQUEFATTO. Come per il carburante diesel, esistono diversi gradi di SPBT che differiscono per la composizione della miscela di propano e butano. Mix invernale, estivo e artico. La miscela invernale è composta per il 65% da propano, per il 30% da butano e per il 5% da impurità gassose. La miscela estiva è composta da 45% propano, 50% butano, 5% impurità gassose. Miscela artica - 95% propano e 5% impurità. È possibile fornire una miscela di 95% di butano e 5% di impurità, tale miscela è chiamata famiglia. Ad ogni miscela viene aggiunta una piccolissima quantità di una sostanza solforosa, un odorizzante, in modo da creare un "odore di gas". Dal punto di vista della combustione e dell'effetto sull'apparecchiatura, la composizione della miscela non ha praticamente alcun effetto. Il butano, anche se molto più economico, è leggermente migliore per il riscaldamento del propano - ha più calorie, ma ha un grosso inconveniente che ne rende difficile l'uso in condizioni russe - il butano smette di evaporare e rimane liquido a zero gradi. Se hai un serbatoio importato con un collo basso o verticale (la profondità dello specchio di evaporazione è inferiore a 1,5 metri) o si trova in un sarcofago di plastica che compromette il trasferimento di calore, in caso di gelate prolungate il serbatoio può fermare l'evaporazione del butano , non solo per gelo, ma anche per - per insufficiente trasferimento di calore (durante l'evaporazione il gas si raffredda). A temperature inferiori a 3 gradi Celsius, i contenitori importati realizzati per le condizioni di Germania, Repubblica Ceca, Italia, Polonia, con evaporazione intensiva, smettono di produrre gas dopo che tutto il propano è evaporato e rimane solo il butano.

Ora confrontiamo le proprietà di consumo del GPL e del gasolio

L'uso del GPL costa il 29% in meno rispetto al gasolio. La qualità del GPL non influisce sulle sue proprietà di consumo quando si utilizzano serbatoi AvtonomGas, inoltre più contenuti butano nella miscela, meglio funziona apparecchiature a gas. Il carburante diesel di bassa qualità può causare gravi danni apparecchiature di riscaldamento. L'uso del gas liquefatto ti solleverà dalla presenza dell'odore del gasolio in casa. Il gas liquefatto contiene composti solforati meno tossici e, di conseguenza, non c'è inquinamento atmosferico sul tuo trama personale. Dal gas liquefatto, non solo la caldaia può funzionare per te, ma anche stufa a gas, oltre a un camino a gas e un generatore elettrico a gas.

Oltre ai componenti principali, il carbone contiene vari additivi non combustibili che formano cenere, "roccia". Cenere inquina ambiente e sinterizzato in scorie sulla griglia, il che rende difficile bruciare il carbone. Inoltre, la presenza di roccia riduce il calore specifico di combustione del carbone. A seconda della varietà e delle condizioni di estrazione, la quantità minerali varia notevolmente, il contenuto di ceneri del carbon fossile è di circa il 15% (10–20%).
Un altro componente dannoso del carbone è zolfo. Durante la combustione dello zolfo si formano ossidi che nell'atmosfera si trasformano in acido solforico. Il contenuto di zolfo nel carbone che forniamo ai clienti attraverso la nostra rete di rappresentanti è di circa lo 0,5%, che è un valore molto basso, il che significa che l'ecologia della tua casa sarà salvata.
L'indicatore principale di qualsiasi carburante - calore specifico di combustione. Per il carbone, questa cifra è:

Queste cifre si riferiscono al concentrato di carbone. I numeri effettivi possono differire in modo significativo. Quindi, per il carbone ordinario, che può essere acquistato nei depositi di carbone, è indicato il valore di 5000-5500 kcal / kg. Usiamo 5300 kcal/kg nei nostri calcoli.
La densità del carbone va da 1 a 1,7 (carbone fossile - 1,3–1,4) g / cm 3, a seconda del tipo e del contenuto di minerali. Utilizzato anche in tecnologia densità apparente”, è di circa 800-1.000 kg / m 3.

Tipi e gradi di carbone

Il carbone è classificato secondo molti parametri (geografia di produzione, Composizione chimica), ma da un punto di vista “domestico”, quando si acquista carbone da utilizzare nei forni, è sufficiente comprendere l'etichettatura e la possibilità di utilizzarlo in Thermorobot.

In base al grado di coalizione, ci sono tre tipi di carbone: Marrone, calcolo e antracite. Viene utilizzato il seguente sistema di designazione del carbone: Varietà = (marca) + (dimensione).

Oltre ai gradi principali elencati nella tabella, si distinguono anche gradi intermedi di carbon fossile: DG (gas a fiamma lunga), GZh (gas grasso), KZh (grasso di coke), PA (semi-antracite), le lignite sono diviso anche in gruppi.
I tipi di carbone da coke (G, coke, Zh, K, OS) non sono praticamente utilizzati nell'ingegneria termica, poiché sono una materia prima scarsa per l'industria della cokeria.
In base alla classe dimensionale (dimensione dei pezzi, frazione), il carbone di alta qualità è suddiviso in:

Oltre al carbone calibrato, sono in vendita frazioni combinate e vagliature (PC, KO, OM, MS, SSH, MSSh, OMSSH). La dimensione del carbone è determinata in base al valore più piccolo della frazione più piccola e al valore più grande della frazione più grande indicata nel nome della qualità del carbone.
Ad esempio, la frazione OM (M - 13–25, O - 25-50) è 13–50 mm.

Oltre a questi tipi di carbone, si possono trovare in vendita bricchetti di carbone, che vengono spremuti da fanghi di carbone a basso arricchimento.

Come brucia il carbone

Il carbone è costituito da due componenti combustibili: volatili e residuo solido (coke)..

Nella prima fase della combustione vengono liberate sostanze volatili; con un eccesso di ossigeno, si esauriscono rapidamente, dando una lunga fiamma, ma una piccola quantità di calore.

Dopodiché, il residuo di coke si brucia; l'intensità della sua combustione e la temperatura di accensione dipendono dal grado di coalizione, cioè dal tipo di carbone (marrone, pietra, antracite).
Maggiore è il grado di coalizione (l'antracite ha il massimo), maggiore è la temperatura di accensione e il potere calorifico, ma minore è l'intensità della combustione.

Gradi di carbone D, G

A causa dell'alto contenuto di sostanze volatili, tale carbone si infiamma rapidamente e brucia rapidamente. Il carbone di questi gradi è disponibile e adatto a quasi tutti i tipi di caldaie, tuttavia, per una combustione completa, questo carbone deve essere fornito in piccole porzioni in modo che le sostanze volatili rilasciate abbiano il tempo di combinarsi completamente con l'ossigeno atmosferico. La combustione completa del carbone è caratterizzata da fiamma gialla e gas di combustione limpidi; la combustione incompleta di sostanze volatili dà una fiamma cremisi e fumo nero.
Per una combustione efficiente di tale carbone, il processo deve essere costantemente monitorato; questa modalità di funzionamento è implementata nel locale caldaia automatico Thermorobot.

Carbone di grado A

È più difficile accenderlo, ma brucia a lungo e rilascia molto più calore. Il carbone può essere caricato in grandi lotti, poiché bruciano principalmente residui di coke, non c'è rilascio di massa di sostanze volatili. La modalità di soffiaggio è molto importante, poiché in mancanza di aria la combustione avviene lentamente, può arrestarsi o, al contrario, un aumento eccessivo della temperatura, con conseguente perdita di calore e bruciatura della caldaia.

5. BILANCIO TERMICO DI COMBUSTIONE

Considera i metodi di calcolo bilancio termico processo di combustione di combustibili gassosi, liquidi e solidi. Il calcolo si riduce alla soluzione dei seguenti problemi.

· Determinazione del calore di combustione (potere calorifico) del combustibile.

· Determinazione della temperatura di combustione teorica.

5.1. CALORE DI COMBUSTIONE

Le reazioni chimiche sono accompagnate dal rilascio o dall'assorbimento di calore. Quando il calore viene rilasciato, la reazione è chiamata esotermica e quando viene assorbito, è chiamata endotermica. Tutte le reazioni di combustione sono esotermiche e i prodotti della combustione sono composti esotermici.

Rilasciato (o assorbito) durante il corso reazione chimica il calore è chiamato calore di reazione. Nelle reazioni esotermiche è positivo, nelle reazioni endotermiche è negativo. La reazione di combustione è sempre accompagnata dal rilascio di calore. Calore di combustione Qg(J / mol) è la quantità di calore che viene rilasciata durante la combustione completa di una mole di una sostanza e la trasformazione di una sostanza combustibile in prodotti della combustione completa. La talpa è l'unità SI di base per la quantità di una sostanza. Una mole è una tale quantità di una sostanza che contiene lo stesso numero di particelle (atomi, molecole, ecc.) quanti sono gli atomi in 12 g dell'isotopo carbonio-12. La massa di una quantità di una sostanza pari a 1 mole (molecolare o massa molare) coincide numericamente con il peso molecolare relativo della sostanza data.

Ad esempio, il peso molecolare relativo dell'ossigeno (O 2 ) è 32, l'anidride carbonica (CO 2 ) è 44 e i pesi molecolari corrispondenti sarebbero M=32 g/mol e M=44 g/mol. Pertanto, una mole di ossigeno contiene 32 grammi di questa sostanza e una mole di CO 2 contiene 44 grammi di anidride carbonica.

Nei calcoli tecnici, spesso non viene utilizzato il calore di combustione Qg, e il potere calorifico del combustibile Q(J/kg o J/m3). Il potere calorifico di una sostanza è la quantità di calore che viene rilasciata durante la combustione completa di 1 kg o 1 m 3 di una sostanza. Per le sostanze liquide e solide, il calcolo viene effettuato per 1 kg e per le sostanze gassose per 1 m 3.

La conoscenza del calore di combustione e del potere calorifico del combustibile è necessaria per calcolare la temperatura di combustione o di esplosione, la pressione di esplosione, la velocità di propagazione della fiamma e altre caratteristiche. Il potere calorifico del combustibile è determinato sperimentalmente o mediante calcolo. Nella determinazione sperimentale del potere calorifico, una data massa di combustibile solido o liquido viene bruciata in una bomba calorimetrica e, nel caso di combustibile gassoso, in un calorimetro a gas. Questi dispositivi misurano il calore totale Q 0 , rilasciato durante la combustione di un campione di combustibile pesato m. Valore calorico Qg si trova secondo la formula

Relazione tra calore di combustione e
potere calorifico del carburante

Per stabilire una relazione tra il calore di combustione e il potere calorifico di una sostanza, è necessario scrivere l'equazione per la reazione chimica di combustione.

Prodotto combustione completa il carbonio è anidride carbonica:

C + O 2 → CO 2.

Il prodotto della combustione completa dell'idrogeno è l'acqua:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

Il prodotto della combustione completa dello zolfo è l'anidride solforosa:

S + O 2 → SO 2.

Allo stesso tempo, azoto, alogenuri e altri elementi non combustibili vengono rilasciati in forma libera.

gas combustibile

A titolo di esempio calcoleremo il potere calorifico del metano CH 4, per il quale il calore di combustione è uguale a Qg=882.6 .

Determinare il peso molecolare del metano secondo il suo formula chimica(CH 4):

М=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Determinare il potere calorifico di 1 kg di metano:

Troviamo il volume di 1 kg di metano, conoscendo la sua densità ρ=0,717 kg/m 3 in condizioni normali:

.

Determinare il potere calorifico di 1 m 3 di metano:

Il potere calorifico di tutti i gas combustibili è determinato in modo simile. Per molte sostanze comuni, i poteri calorifici e i poteri calorifici sono stati misurati con elevata accuratezza e sono riportati nella relativa letteratura di riferimento. Ecco una tabella dei poteri calorici di alcuni sostanze gassose(Tabella 5.1). Valore Q in questa tabella è dato in MJ / m 3 e in kcal / m 3, poiché 1 kcal = 4,1868 kJ è spesso usato come unità di calore.

Tabella 5.1

Potere calorifico dei combustibili gassosi

Sostanza			Acetilene
Q

liquido combustibile o solido

A titolo di esempio, calcoleremo il potere calorifico dell'alcol etilico C 2 H 5 OH, per il quale il calore di combustione Qg= 1373,3 kJ/mol.

Determinare il peso molecolare dell'alcol etilico secondo la sua formula chimica (C 2 H 5 OH):

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

Determinare il potere calorifico di 1 kg di alcol etilico:

Il potere calorifico di qualsiasi combustibile liquido e solido è determinato in modo simile. In tavola. 5.2 e 5.3 mostrano i poteri calorifici Q(MJ/kg e kcal/kg) per alcune sostanze liquide e solide.

Tabella 5.2

Potere calorifico dei combustibili liquidi

Sostanza		Alcool metilico	etanolo			Olio combustibile, olio
Q

Tabella 5.3

Potere calorifico dei combustibili solidi

Sostanza		legno fresco	legno secco	Carbone marrone	Torba secca	Antracite, coca cola
Q

La formula di Mendeleev

Se il potere calorifico del combustibile è sconosciuto, allora può essere calcolato utilizzando la formula empirica proposta da D.I. Mendeleev. Per fare ciò, è necessario conoscere la composizione elementare del carburante (la formula equivalente del carburante), ovvero la percentuale dei seguenti elementi in esso contenuti:

ossigeno (O);

idrogeno (H);

carbonio (C);

Zolfo (S);

Ceneri (A);

Acqua (W).

I prodotti della combustione dei combustibili contengono sempre vapore acqueo, che si forma sia per la presenza di umidità nel combustibile che durante la combustione dell'idrogeno. I prodotti di scarto della combustione lasciano l'impianto industriale ad una temperatura superiore alla temperatura del punto di rugiada. Pertanto, il calore che si sprigiona durante la condensazione del vapore acqueo non può essere utilmente utilizzato e non deve essere preso in considerazione nei calcoli termici.

Per il calcolo viene solitamente utilizzato il potere calorifico netto. Q n combustibile, che tiene conto delle perdite di calore con il vapore acqueo. Per combustibili solidi e liquidi, il valore Q n(MJ / kg) è approssimativamente determinato dalla formula di Mendeleev:

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

dove il contenuto percentuale (massa %) degli elementi corrispondenti nella composizione del carburante è indicato tra parentesi.

Questa formula tiene conto del calore delle reazioni di combustione esotermica di carbonio, idrogeno e zolfo (con un segno più). L'ossigeno, che fa parte del carburante, sostituisce parzialmente l'ossigeno nell'aria, quindi il termine corrispondente nella formula (5.1) è preso con un segno meno. Quando l'umidità evapora, il calore viene consumato, quindi anche il termine corrispondente contenente W viene preso con un segno meno.

Il confronto di dati calcolati e sperimentali sul potere calorifico di diversi combustibili (legna, torba, carbone, petrolio) ha mostrato che il calcolo secondo la formula di Mendeleev (5.1) dà un errore non superiore al 10%.

Potere calorifico netto Q n(MJ / m 3) di gas combustibili secchi può essere calcolato con sufficiente accuratezza come somma dei prodotti del potere calorifico dei singoli componenti e della loro percentuale in 1 m 3 di combustibile gassoso.

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)

dove tra parentesi è indicato il contenuto percentuale (vol.%) dei gas corrispondenti nella miscela.

Potere calorifico medio gas naturaleè di circa 53,6 MJ/m 3 . Nei gas combustibili prodotti artificialmente, il contenuto di metano CH 4 è trascurabile. I principali componenti combustibili sono l'idrogeno H 2 e il monossido di carbonio CO. Nel gas di cokeria, ad esempio, il contenuto di H 2 raggiunge il (55 ÷ 60)% e il potere calorifico netto di tale gas raggiunge 17,6 MJ/m 3 . Nel gas del generatore, il contenuto di CO ~ 30% e H 2 ~ 15%, mentre il potere calorifico netto del gas del generatore Q n= (5,2÷6,5) MJ/m 3 . Nel gas di altoforno il contenuto di CO e H 2 è minore; grandezza Q n= (4.0÷4.2) MJ/m 3 .

Considera esempi di calcolo del potere calorifico delle sostanze utilizzando la formula di Mendeleev.

Determiniamo il potere calorifico del carbone, la cui composizione elementare è riportata nella tabella. 5.4.

Tabella 5.4

Composizione elementare del carbone

Sostituiamo dati in etichetta. 5.4 dati nella formula di Mendeleev (5.1) (l'azoto N e le ceneri A non sono inclusi in questa formula, poiché sono sostanze inerti e non partecipano alla reazione di combustione):

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

Determiniamo la quantità di legna da ardere necessaria per riscaldare 50 litri di acqua da 10°C a 100°C, se il 5% del calore rilasciato durante la combustione viene speso per il riscaldamento, e la capacità termica dell'acqua insieme a\u003d 1 kcal / (kg ∙ gradi) o 4,1868 kJ / (kg ∙ gradi). La composizione elementare della legna da ardere è riportata nella tabella. 5.5:

Tabella 5.5

Composizione elementare della legna da ardere

	Troviamo il potere calorifico della legna da ardere secondo la formula di Mendeleev (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Determinare la quantità di calore spesa per riscaldare l'acqua quando si bruciano 1 kg di legna da ardere (tenendo conto del fatto che il 5% del calore (a = 0,05) rilasciato durante la combustione viene speso per riscaldarla): Q 2=a Q n=0,05 17,12=0,86 MJ/kg. Determinare la quantità di legna da ardere necessaria per riscaldare 50 litri di acqua da 10°C a 100°C: kg. Pertanto, per riscaldare l'acqua sono necessari circa 22 kg di legna da ardere.

Oggi le persone sono estremamente dipendenti dal carburante. Senza di essa, riscaldamento delle abitazioni, cucina, funzionamento delle apparecchiature e Veicolo. La maggior parte dei combustibili utilizzati sono idrocarburi. Per valutarne l'efficacia si utilizzano i valori del calore specifico di combustione. Il cherosene ha un indicatore relativamente impressionante. A causa di questa qualità, viene utilizzato nei motori di razzi e aerei.

Per le sue proprietà, il cherosene viene utilizzato nei motori a razzo.

Proprietà, ottenimento e applicazione

La storia del cherosene risale a più di 2mila anni fa e inizia quando gli scienziati arabi inventarono un metodo per distillare l'olio nei singoli componenti. Fu ufficialmente aperto nel 1853, quando il medico canadese Abraham Gesner sviluppò e brevettò un metodo per estrarre un liquido infiammabile trasparente dal bitume e dallo scisto bituminoso.

Dopo la perforazione del primo pozzo petrolifero nel 1859, il petrolio divenne la principale materia prima per il cherosene. A causa del suo uso onnipresente nelle lampade, per decenni è stato considerato un punto fermo dell'industria della raffinazione del petrolio. Solo l'avvento dell'elettricità ne ha ridotto l'importanza per l'illuminazione. Anche la produzione di cherosene è diminuita con l'aumento della popolarità delle automobili.- questa circostanza ha notevolmente accresciuto l'importanza della benzina come prodotto petrolifero. Tuttavia, oggi in molte parti del mondo, il cherosene viene utilizzato per il riscaldamento e l'illuminazione e il moderno carburante per aerei è lo stesso prodotto, ma di qualità superiore.

Con l'aumento dell'uso delle automobili, la popolarità del cherosene è diminuita

Il cherosene è un liquido trasparente leggero, chimicamente una miscela di composti organici. La sua composizione dipende in gran parte dalla materia prima, ma, di regola, è costituita da una dozzina di idrocarburi diversi, ciascuna molecola contenente da 10 a 16 atomi di carbonio. Il cherosene è meno volatile della benzina. La temperatura di accensione relativa del cherosene e della benzina, alla quale emettono vapori infiammabili vicino alla superficie, è rispettivamente di 38 e -40°C.

Questa proprietà permette di considerare il cherosene come un combustibile relativamente sicuro in termini di stoccaggio, uso e trasporto. In base al suo punto di ebollizione (da 150 a 350°C), è classificato come uno dei cosiddetti distillati medi del greggio.

Il cherosene può essere ottenuto di prima distillazione, cioè separato fisicamente dall'olio, per distillazione o per decomposizione chimica delle frazioni più pesanti a seguito di un processo di cracking.

Caratteristiche del cherosene come combustibile

La combustione è il processo di rapida ossidazione delle sostanze con rilascio di calore. Di norma, l'ossigeno contenuto nell'aria partecipa alla reazione. Durante la combustione degli idrocarburi si formano i seguenti prodotti principali della combustione:

• diossido di carbonio;
• vapore acqueo;
• fuliggine.

La quantità di energia generata durante la combustione di un combustibile dipende dal tipo, dalle condizioni di combustione, dalla massa o dal volume. L'energia si misura in joule o calorie. Specifico (per unità di misura della quantità di sostanza) il potere calorifico è l'energia ottenuta bruciando un'unità di combustibile:

• molare (ad esempio J / mol);
• massa (ad esempio J / kg);
• volumetrico (ad esempio kcal / l).

Nella maggior parte dei casi, per la valutazione di gas, liquidi e combustibili solidi operare con un indicatore della massa termica di combustione, espressa in J/kg.

Durante la combustione dei carboidrati si formano diversi elementi, ad esempio fuliggine

Il valore del potere calorifico dipenderà dal fatto che siano stati presi in considerazione i processi che si verificano con l'acqua durante la combustione. L'evaporazione dell'umidità è un processo ad alta intensità energetica, e tenendo conto del trasferimento di calore durante la condensazione di questi vapori può anche influenzare il risultato.

Il risultato delle misurazioni effettuate prima che il vapore condensato restituisca energia al sistema è chiamato potere calorifico inferiore e il valore ottenuto dopo la condensazione dei vapori è chiamato potere calorifico superiore. I motori a idrocarburi non possono utilizzare l'energia aggiuntiva del vapore acqueo nello scarico, quindi la cifra netta è rilevante per i produttori di motori e si trova più spesso nei libri di consultazione.

Spesso, quando si specifica il potere calorifico, non si specifica quale delle quantità si intende, il che può creare confusione. Sapere che nella Federazione Russa è tradizionalmente consuetudine indicare il minimo aiuta a navigare.

Un potere calorifico inferiore è un indicatore importante

Va notato che per alcuni tipi di combustibili la divisione in energia netta e lorda non ha senso, poiché durante la combustione non formano acqua. Per quanto riguarda il cherosene, questo è irrilevante, poiché il contenuto di idrocarburi in esso contenuto è elevato. Con densità relativamente bassa (tra 780 kg/m³ e 810 kg/m³) il suo potere calorifico è simile a quello del gasolio ed è:

• il più basso - 43,1 MJ / kg;
• il più alto - 46,2 MJ / kg.

Confronto con altri tipi di carburante

Questo indicatore è molto conveniente per stimare la potenziale quantità di calore contenuta nel combustibile. Ad esempio, il potere calorifico della benzina per unità di massa è paragonabile a quello del cherosene, ma il primo è molto più denso. Di conseguenza, nello stesso confronto, un litro di benzina contiene meno energia.

Il calore specifico di combustione dell'olio come miscela di idrocarburi dipende dalla sua densità, che non è costante per i diversi campi (43-46 MJ/kg). I metodi di calcolo consentono di determinare questo valore con elevata precisione, se sono disponibili dati iniziali sulla sua composizione.

Gli indicatori medi per alcuni tipi di liquidi combustibili che compongono l'olio si presentano così (in MJ / kg):

• gasolio - 42-44;
• benzina - 43-45;
• cherosene - 43-44.

Il contenuto calorico dei combustibili solidi, come torba e carbone, ha un intervallo più ampio. Ciò è dovuto al fatto che la loro composizione può variare notevolmente sia in termini di contenuto di sostanze non combustibili che di potere calorifico degli idrocarburi. Ad esempio, il potere calorifico della torba vari tipi può oscillare tra 8-24 MJ/kg e carbone - 13-36 MJ/kg. Tra i gas comuni, l'idrogeno ha un alto potere calorifico - 120 MJ / kg. Il prossimo in termini di calore specifico di combustione è il metano (50 MJ/kg).

Possiamo dire che il cherosene è un carburante che ha superato la prova del tempo proprio per la sua intensità energetica relativamente alta a un prezzo basso. Il suo utilizzo non è solo economicamente giustificato, ma in alcuni casi non c'è alternativa.