Svarīga kurināmā termotehniskā īpašība ir tās īpatnējais sadegšanas siltums.

Degvielas īpatnējais sadegšanas siltums

Atšķirt konkrētu augstāko un zemāko siltumspēju. Īpašs karstums tiek saukta darba kurināmā sadegšana, ņemot vērā papildu siltumu, kas izdalās sadegšanas produktos esošo ūdens tvaiku kondensācijas laikā. augstāka darba degvielas īpatnējā siltumspēja. Šo papildu siltuma daudzumu var noteikt, reizinot degvielas mitruma iztvaikošanas un ūdeņraža sadegšanas rezultātā radušos ūdens tvaiku masu /100 9 /100 , ūdens tvaiku kondensācijas latentam siltumam, kas vienāds ar aptuveni 2500 kJ / kg.

Kurināmā īpatnējā zemākā siltumvērtība – siltuma daudzums, kas izdalās normālos praktiskos apstākļos, t.i. kad ūdens tvaiki nekondensējas, bet tiek izvadīti atmosfērā.

Tādējādi sakarību starp augstāku un zemāku īpatnējo sadegšanas siltumu var izteikt ar vienādojumu - = =25(9 ).

64. Nosacītā degviela.

degviela ir jebkura viela, kas degšanas (oksidācijas) laikā izdala ievērojamu siltuma daudzumu uz masas vai tilpuma vienību un ir pieejama masveida lietošanai.

Kā degvielu izmanto dabiskos un atvasinātos organiskos savienojumus cietā, šķidrā un gāzveida stāvoklī.

Jebkurš organiskais kurināmais sastāv no oglekļa, ūdeņraža, skābekļa, slāpekļa, gaistošā sēra, savukārt cietais un šķidrais kurināmais sastāv no pelniem (minerālu atlikumiem) un mitruma.

Svarīga kurināmā termotehniskā īpašība ir tās īpatnējais sadegšanas siltums.

Degvielas īpatnējais sadegšanas siltums ir siltuma daudzums, kas izdalās kurināmā daudzuma vienības pilnīgas sadegšanas laikā.

Jo mazāks ir kurināmā īpatnējais sadegšanas siltums, jo vairāk tas tiek patērēts katla blokā. Salīdzinājumam dažāda veida degviela, atbilstoši to termiskajam efektam tika ieviests jēdziens parastā degviela, kuras īpatnējais sadegšanas siltums tika ņemts = 29,3 MJ / kg.

Šīs degvielas Q N R attiecību pret standarta degvielas Q sp sauc par E ekvivalentu. Tad dabiskās degvielas V N patēriņa pārvēršanu standarta degvielā V UT veic pēc formulas:

Nosacītā degviela- aprēķinos pieņemtā fosilā kurināmā, tas ir, naftas un tās atvasinājumu, dabiskās un īpaši iegūtās slānekļa un akmeņogļu, gāzes, kūdras destilācijas laikā, uzskaites vienība, ko izmanto, lai aprēķinātu dažādu veidu kurināmā lietderīgo iedarbību. savā kopējā grāmatvedībā.

PSRS un Krievijā uz vienību standartdegviela(c.u.) tika pieņemts siltumspēja 1 kg ogļu = 29,3 MJ jeb 7000 kcal. Starptautiskā Enerģētikas aģentūra ( IEA) izmantoja naftas ekvivalenta vienību, ko parasti apzīmē ar saīsinājumu TOE(Angļu . Tonnu naftas ekvivalenta). Viena tonna naftas ekvivalenta ir vienāda ar 41,868 GJ jeb 11,63 MWh. Tiek izmantota arī vienība - barelu naftas ekvivalenta ( BOE).

65.Gaisa pārpalikuma koeficients.

Tiek izsaukts skaitlis, kas parāda, cik reižu faktiskā gaisa plūsma ir lielāka par teorētiski nepieciešamo gaisa daudzumu liekā gaisa koeficients, i., faktiskā gaisa plūsma L (kg/kg) vai V (m 3 / m 3) ir vienāds ar tā teorētiski nepieciešamo daudzumu L o vai V o > reizināts ar gaisa pārpalikuma koeficientu a

V= aV 0 .

1 kWh izmaksu aprēķini:

• Dīzeļdegviela. Dīzeļdegvielas īpatnējais sadegšanas siltums ir 43 mJ/kg; vai, ņemot vērā blīvumu 35 mJ / litrā; ņemot vērā dīzeļdegvielas katla efektivitāti (89%), iegūstam, ka sadedzinot 1 litru, rodas 31 mJ enerģijas jeb pazīstamākās mērvienībās 8,6 kWh.
  • 1 litra dīzeļdegvielas izmaksas ir 20 rubļi.
  • 1 kWh dīzeļdegvielas sadegšanas enerģijas izmaksas ir 2,33 rubļi.

• Propāna-butāna maisījums SPBT(Sašķidrinātā ogļūdeņraža gāze SUG). LPG īpatnējā siltumspēja ir 45,2 mJ/kg vai, ņemot vērā blīvumu, 27 mJ/litrā, ņemot vērā efektivitāti. gāzes katls 95%, iegūstam, ka sadedzinot 1 litru, rodas 25,65 mJ enerģijas jeb pazīstamākās mērvienībās - 7,125 kWh.
  • 1 litra LPG izmaksas ir 11,8 rubļi.
  • 1 kWh enerģijas izmaksas ir 1,66 rubļi.

1 kW siltumenerģijas, kas iegūta, sadedzinot dīzeļdegvielu un LPG, cenas atšķirība izrādījās 29%. Iepriekš minētie skaitļi parāda, ka starp uzskaitītajiem siltuma avotiem sašķidrinātā gāze ir ekonomiskāka. Lai iegūtu precīzāku aprēķinu, jānorāda pašreizējās enerģijas cenas.

Lietošanas iezīmes sašķidrinātā gāze un dīzeļdegvielu

DĪZEĻDEGVIELA. Ir vairākas šķirnes, kas atšķiras pēc sēra satura. Bet katlam tas nav īpaši svarīgi. Taču iedalījums ziemas un vasaras dīzeļdegvielā ir svarīgs. Standarts nosaka trīs galvenās dīzeļdegvielas kategorijas. Visizplatītākā ir vasara (L), tās pielietojuma diapazons ir no 0 ° C un vairāk. Ziema dīzeļdegviela(3) piemērot, kad negatīvas temperatūras gaiss (līdz -30°С). Ar vairāk zemas temperatūras jāizmanto arktiskā (A) dīzeļdegviela. pazīšanas zīme dīzeļdegviela ir tās mākoņa punkts. Faktiski šī ir temperatūra, kurā dīzeļdegvielā esošie parafīni sāk kristalizēties. Tas patiešām kļūst duļķains, un, vēl vairāk samazinoties temperatūrai, tas kļūst kā želeja vai saldēta trekna zupa. Mazākie parafīna kristāli aizsprosto degvielas filtru un drošības tīklu poras, nosēžas cauruļvadu kanālos un paralizē darbu. Vasaras degvielai duļķainības temperatūra ir -5°C, bet ziemas degvielai - -25°C. Svarīgs rādītājs, kas jānorāda dīzeļdegvielas pasē, ir maksimālā filtrējamības temperatūra. Duļķainu dīzeļdegvielu var izmantot līdz filtrējamības temperatūrai, un pēc tam - aizsērējis filtrs un degvielas pārrāvums. Ziemas dīzeļdegviela no vasaras dīzeļdegvielas neatšķiras ne pēc krāsas, ne pēc smaržas. Tātad izrādās, ka tikai Dievs (un tankkuģis) zina, kas patiesībā ir applūdis. Daži amatnieki vasaras dīzeļdegvielu sajauc ar BGS (benzīna gāzi) un citu degvīnu, panākot zemāku filtrēšanas temperatūru, kas ir pilns gan ar sūkņa atteici, gan vienkārši sprādzienu, jo šim infernālajam bodyagi ir samazināta uzliesmošanas temperatūra. Tāpat dīzeļdegvielas vietā var piegādāt vieglo kurināmo, kas ārēji tā neatšķiras, bet satur vairāk piemaisījumu, turklāt tādus, kuru dīzelī nemaz nav. Kas ir pilns ar degvielas aprīkojuma piesārņojumu un tā nelēto tīrīšanu. No iepriekšminētā mēs varam secināt, ka, iegādājoties dīzeļdzinēju par zemu cenu no privātpersonām vai nepārbaudītām organizācijām, jūs varat saņemt apkures sistēmas remontu vai atsaldēšanu. Dīzeļdegvielas cena, kas tiek piegādāta uz mājām, svārstās par rubli no cenām degvielas uzpildes stacijās, gan uz augšu, gan uz leju atkarībā no jūsu kotedžas attāluma un pārvadātās degvielas daudzuma, visam, kas ir lētāks, jābrīdina, ja esat nav ekstrēmi, un nebaidieties nakšņot dzesēšanas mājā 30 grādu sals.

SAŠĶIDRINĀTĀ GĀZE. Tāpat kā dīzeļdegvielai, ir vairākas SPBT markas, kas atšķiras pēc propāna un butāna maisījuma sastāva. Ziemas maisījums, vasara un arktiskais. Ziemas maisījums ir 65% propāna, 30% butāna un 5% gāzes piemaisījumu. Vasaras maisījums sastāv no 45% propāna, 50% butāna, 5% gāzes piemaisījumu. Arktiskais maisījums - 95% propāns un 5% piemaisījumu. Var piegādāt 95% butāna un 5% piemaisījumu maisījumu, šādu maisījumu sauc par mājsaimniecību. Katram maisījumam, lai radītu "gāzes smaku", tiek pievienots ļoti neliels daudzums sēru saturošas vielas, smaržas. No degšanas un ietekmes uz iekārtu viedokļa maisījuma sastāvam praktiski nav nekādas ietekmes. Butāns, lai arī daudz lētāks, apkurei ir nedaudz labāks par propānu - tajā ir vairāk kaloriju, taču tam ir ļoti liels trūkums, kas apgrūtina tā lietošanu Krievijas apstākļos - butāns pārstāj iztvaikot un paliek šķidrs pie nulles grādiem. Ja jums ir importēta tvertne ar zemu kaklu vai vertikālu (iztvaikošanas spoguļa dziļums ir mazāks par 1,5 metriem) vai atrodas plastmasas sarkofāgā, kas pasliktina siltuma pārnesi, tad ilgstošā salnā tvertne var apturēt ūdens iztvaikošanu. butāns, ne tikai sala dēļ, bet arī no - nepietiekamas siltuma pārneses dēļ (iztvaikošanas laikā gāze pati atdziest). Pie temperatūras zem 3 grādiem pēc Celsija ievestās Vācijas, Čehijas, Itālijas, Polijas apstākļiem ražotās tvertnes ar intensīvu iztvaikošanu pārtrauc gāzes ražošanu pēc visa propāna iztvaikošanas un paliek tikai butāns.

Tagad salīdzināsim LPG un dīzeļdegvielas patēriņa īpašības

LPG izmantošana ir par 29% lētāka nekā dīzeļdegviela. Izmantojot AvtonomGas tvertnes, sašķidrinātās naftas gāzes kvalitāte neietekmē tās patērētāja īpašības, turklāt vairāk satura butāns maisījumā, jo labāk tas darbojas gāzes iekārtas. Zemas kvalitātes dīzeļdegviela var radīt nopietnus bojājumus apkures iekārtas. Sašķidrinātās gāzes izmantošana atbrīvos jūs no dīzeļdegvielas smakas klātbūtnes mājā. Sašķidrinātā gāze satur mazāk toksisku sēra savienojumu, kā rezultātā jūsu gaiss nav piesārņots. personīgais sižets. No sašķidrinātās gāzes var strādāt ne tikai katls, bet arī gāzes plīts, kā arī gāzes kamīns un gāzes elektriskais ģenerators.

Papildus galvenajām sastāvdaļām ogles satur dažādas nedegošas pelnus veidojošas piedevas, “akmens”. Pelni piesārņo vide un saķepina uz režģa izdedžos, kas apgrūtina ogļu sadedzināšanu. Turklāt iežu klātbūtne samazina ogļu īpatnējo sadegšanas siltumu. Atkarībā no šķirnes un ieguves apstākļiem, daudzums minerālvielasļoti atšķiras, pelnu saturs akmeņoglēs ir aptuveni 15% (10–20%).
Vēl viena kaitīga ogļu sastāvdaļa ir sērs. Sēra sadegšanas laikā veidojas oksīdi, kas atmosfērā pārvēršas sērskābē. Sēra saturs oglēs, ko piegādājam klientiem caur mūsu pārstāvju tīklu, ir aptuveni 0,5%, kas ir ļoti zema vērtība, kas nozīmē, ka tiks saglabāta Jūsu mājas ekoloģija.
Jebkuras degvielas galvenais rādītājs - īpatnējais sadegšanas siltums. Oglēm šis skaitlis ir:

Šie skaitļi attiecas uz ogļu koncentrātu. Faktiskie skaitļi var ievērojami atšķirties. Tātad parastajām oglēm, kuras var iegādāties ogļu noliktavās, ir norādīta vērtība 5000-5500 kcal / kg. Aprēķinos izmantojam 5300 kcal/kg.
Ogļu blīvums ir no 1 līdz 1,7 (akmeņogles - 1,3-1,4) g / cm 3 atkarībā no minerālvielu veida un satura. Izmanto arī tehnoloģijās tilpuma blīvums”, tas ir aptuveni 800–1000 kg / m 3.

Ogļu veidi un kategorijas

Ogles klasificē pēc daudziem parametriem (ražošanas ģeogrāfija, ķīmiskais sastāvs), taču no “sadzīves” viedokļa, pērkot ogles izmantošanai krāsnīs, pietiek saprast marķējumu un iespēju to izmantot Thermorobot.

Atkarībā no koalifikācijas pakāpes izšķir trīs veidu ogles: brūns, akmens Un antracīts. Tiek izmantota šāda ogļu apzīmējumu sistēma: Daudzveidība = (Zīmols) + (Izmērs).

Papildus tabulā norādītajām galvenajām kategorijām izšķir arī vidējās akmeņogļu kategorijas: DG (ilgas liesmas gāze), GZh (tauku gāze), KZh (koksa tauki), PA (daļēji antracīts), brūnās ogles ir. sadalīta arī grupās.
Akmeņogļu koksa kategorijas (G, kokss, Zh, K, OS) siltumenerģētikā praktiski neizmanto, jo tās ir deficīta izejviela koksa rūpniecībai.
Pēc lieluma klases (gabalu lielums, frakcija) augstas kvalitātes ogles iedala:

Papildus oglēm tiek pārdotas kombinētās frakcijas un sijājumi (PC, KO, OM, MS, SSH, MSSh, OMSSH). Ogļu lielumu nosaka, pamatojoties uz ogļu markas nosaukumā norādīto mazākās frakcijas mazāko vērtību un lielākās frakcijas lielāko vērtību.
Piemēram, OM frakcija (M - 13-25, O - 25-50) ir 13-50 mm.

Papildus šiem akmeņogļu veidiem pārdošanā var atrast ogļu briketes, kuras tiek presētas no mazbagātinātām ogļu dūņām.

Kā deg ogles

Ogles sastāv no divām degošām sastāvdaļām: gaistošas ​​vielas Un cietie (koksa) atlikumi.

Pirmajā degšanas posmā izdalās gaistošas ​​vielas; ar skābekļa pārpalikumu tie ātri izdeg, dodot ilgu liesmu, bet nelielu siltuma daudzumu.

Pēc tam koksa atlikumi izdeg; tā degšanas intensitāte un aizdegšanās temperatūra ir atkarīga no koalifikācijas pakāpes, tas ir, no ogļu veida (brūns, akmens, antracīts).
Jo augstāka koalifikācijas pakāpe (antracītam ir visaugstākā), jo augstāka ir aizdegšanās temperatūra un siltumspēja, bet zemāka degšanas intensitāte.

Ogļu kategorijas D, G

Pateicoties lielajam gaistošo vielu saturam, šādas ogles ātri uzliesmo un ātri sadedzina. Šo šķiru ogles ir pieejamas un piemērotas gandrīz visu veidu katliem, tomēr pilnīgai sadegšanai šīs ogles jāpiegādā nelielās porcijās, lai izdalītajām gaistošajām vielām būtu laiks pilnībā savienoties ar atmosfēras skābekli. Pilnīgai ogļu sadegšanai raksturīga dzeltena liesma un skaidras dūmgāzes; gaistošo vielu nepilnīga sadegšana rada tumšsarkanu liesmu un melnus dūmus.
Efektīvai šādu ogļu sadedzināšanai process ir pastāvīgi jāuzrauga, šis darbības režīms tiek ieviests Thermorobot automātiskajā katlu mājā.

A klases ogles

To ir grūtāk aizdedzināt, bet tas deg ilgu laiku un izdala daudz vairāk siltuma. Ogles var iekraut lielās partijās, jo tās sadedzina galvenokārt koksa atlikumus, nenotiek masveida gaistošo vielu izdalīšanās. Pūšanas režīms ir ļoti svarīgs, jo ar gaisa trūkumu degšana notiek lēni, tā var apstāties vai, gluži pretēji, pārmērīgi paaugstināties temperatūra, izraisot siltuma zudumus un katla izdegšanu.

5. DEGŠANAS TERMĀLAIS BILNSS

Apsveriet aprēķinu metodes siltuma bilance gāzveida, šķidrā un cietā kurināmā sadegšanas process. Aprēķins tiek samazināts līdz šādu uzdevumu risināšanai.

· Degvielas sadegšanas siltuma (siltumspējas) noteikšana.

· Teorētiskās degšanas temperatūras noteikšana.

5.1. DEGŠANAS SILTUMS

Ķīmiskās reakcijas pavada siltuma izdalīšanās vai absorbcija. Kad siltums izdalās, reakciju sauc par eksotermisku, un, kad tas tiek absorbēts, to sauc par endotermisku. Visas degšanas reakcijas ir eksotermiskas, un sadegšanas produkti ir eksotermiski savienojumi.

Kursa laikā izdalās (vai uzsūcas). ķīmiskā reakcija siltumu sauc par reakcijas siltumu. Eksotermiskās reakcijās tas ir pozitīvs, endotermiskās reakcijās tas ir negatīvs. Degšanas reakciju vienmēr pavada siltuma izdalīšanās. Degšanas siltums Q g(J / mol) ir siltuma daudzums, kas izdalās, pilnībā sadedzinot vienu molu vielas un pārvēršoties degošai vielai pilnīgas sadegšanas produktos. Mols ir vielas daudzuma SI pamatvienība. Viens mols ir tāds vielas daudzums, kas satur tik daudz daļiņu (atomu, molekulu utt.), cik atomu ir 12 g oglekļa-12 izotopa. Vielas daudzuma masa, kas vienāda ar 1 molu (molekulāra vai molārā masa) skaitliski sakrīt ar dotās vielas relatīvo molekulmasu.

Piemēram, skābekļa (O 2 ) relatīvā molekulmasa ir 32, oglekļa dioksīda (CO 2 ) ir 44, un atbilstošās molekulmasas būtu M=32 g/mol un M=44 g/mol. Tādējādi viens mols skābekļa satur 32 gramus šīs vielas, bet viens mols CO 2 satur 44 gramus oglekļa dioksīda.

Tehniskajos aprēķinos bieži izmanto nevis sadegšanas siltumu Q g, un degvielas siltumspēju J(J / kg vai J / m 3). Vielas siltumspēja ir siltuma daudzums, kas izdalās, pilnībā sadedzinot 1 kg vai 1 m 3 vielas. Šķidrām un cietām vielām aprēķinu veic uz 1 kg, bet gāzveida vielām - uz 1 m 3.

Zināšanas par degšanas siltumu un degvielas siltumspēju ir nepieciešamas, lai aprēķinātu degšanas vai eksplozijas temperatūru, sprādziena spiedienu, liesmas izplatīšanās ātrumu un citus raksturlielumus. Degvielas siltumietilpību nosaka eksperimentāli vai aprēķini. Eksperimentālā siltumspējas noteikšanā noteikta cietā vai šķidrā kurināmā masa tiek sadedzināta kalorimetriskā bumbā, bet gāzveida kurināmā gadījumā - gāzes kalorimetrijā. Šīs ierīces mēra kopējo siltumu J 0 , kas izdalās degvielas svēršanas parauga sadegšanas laikā m. Kaloritātes vērtība Q g tiek atrasts pēc formulas

Saistība starp degšanas siltumu un
degvielas siltumspēja

Lai noteiktu sakarību starp degšanas siltumu un vielas siltumspēju, ir nepieciešams pierakstīt degšanas ķīmiskās reakcijas vienādojumu.

Produkts pilnīga dedzināšana ogleklis ir oglekļa dioksīds:

C + O 2 → CO 2.

Ūdeņraža pilnīgas sadegšanas produkts ir ūdens:

2H2 + O2 → 2H2O.

Sēra pilnīgas sadegšanas produkts ir sēra dioksīds:

S + O 2 → SO 2.

Tajā pašā laikā slāpeklis, halogenīdi un citi nedegoši elementi tiek atbrīvoti brīvā formā.

degoša gāze

Piemēram, mēs aprēķināsim metāna CH 4 siltumspēju, kuram sadegšanas siltums ir vienāds ar Q g=882.6 .

Nosakiet metāna molekulmasu saskaņā ar to ķīmiskā formula(CH 4):

М=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Nosaka siltumspēju 1 kg metāna:

Atradīsim 1 kg metāna tilpumu, zinot tā blīvumu ρ=0,717 kg/m 3 normālos apstākļos:

.

Nosaka siltumspēju 1 m 3 metāna:

Jebkuru degošu gāzu siltumspēju nosaka līdzīgi. Daudzām izplatītām vielām siltumietilpības un siltumspējas ir izmērītas ar augstu precizitāti un ir norādītas attiecīgajā atsauces literatūrā. Šeit ir dažu siltumietilpību tabula gāzveida vielas(5.1. tabula). Vērtība Jšajā tabulā tas ir norādīts MJ / m 3 un kcal / m 3, jo 1 kcal = 4,1868 kJ bieži izmanto kā siltuma vienību.

5.1. tabula

Gāzveida kurināmā siltumspēja

Viela			Acetilēns
J

degošs šķidrums vai ciets

Kā piemēru aprēķināsim siltumspēju etilspirtam C 2 H 5 OH, kuram sadegšanas siltums Q g= 1373,3 kJ/mol.

Nosaka etilspirta molekulmasu saskaņā ar tā ķīmisko formulu (C 2 H 5 OH):

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

Nosaka siltumspēju 1 kg etilspirta:

Jebkuru šķidru un cietu degvielu siltumspēju nosaka līdzīgi. Tabulā. 5.2 un 5.3 parāda siltumspējas vērtības J(MJ/kg un kcal/kg) dažām šķidrām un cietām vielām.

5.2. tabula

Šķidrā kurināmā siltumspēja

Viela		Metilspirts	Etanols			Mazuts, eļļa
J

5.3. tabula

Cietā kurināmā siltumspēja

Viela		koksne svaiga	koksne sausa	Brūnogles	Kūdra sausa	Antracīts, kokss
J

Mendeļejeva formula

Ja degvielas siltumspēja nav zināma, tad to var aprēķināt, izmantojot empīrisko formulu, ko piedāvā D.I. Mendeļejevs. Lai to izdarītu, jums jāzina degvielas elementārais sastāvs (degvielas ekvivalenta formula), tas ir, šādu elementu procentuālais daudzums tajā:

Skābeklis (O);

Ūdeņradis (H);

Ogleklis (C);

Sērs (S);

Pelni (A);

Ūdens (W).

Degvielu sadegšanas produkti vienmēr satur ūdens tvaikus, kas veidojas gan mitruma klātbūtnes dēļ degvielā, gan ūdeņraža sadegšanas laikā. Degšanas atkritumi no rūpnieciskās iekārtas tiek izvadīti temperatūrā, kas pārsniedz rasas punkta temperatūru. Tāpēc siltumu, kas izdalās ūdens tvaiku kondensācijas laikā, nevar izmantot lietderīgi un to nevajadzētu ņemt vērā termiskajos aprēķinos.

Aprēķinos parasti izmanto zemāko siltumspēju. Q n degviela, kurā ņemti vērā siltuma zudumi ar ūdens tvaikiem. Cietajam un šķidrajam kurināmajam vērtība Q n(MJ / kg) aptuveni nosaka pēc Mendeļejeva formulas:

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

kur iekavās norādīts attiecīgo elementu saturs procentos (masas %) degvielas sastāvā.

Šī formula ņem vērā oglekļa, ūdeņraža un sēra eksotermiskās sadegšanas reakciju siltumu (ar plusa zīmi). Skābeklis, kas ir daļa no degvielas, daļēji aizvieto skābekli gaisā, tāpēc atbilstošo terminu formulā (5.1) pieņem ar mīnusa zīmi. Mitrumam iztvaikojot, tiek patērēts siltums, tāpēc ar mīnusa zīmi tiek ņemts arī attiecīgais termins, kas satur W.

Salīdzinot aprēķinātos un eksperimentālos datus par dažādu kurināmo (koksne, kūdra, akmeņogles, nafta) siltumspēju, tika konstatēts, ka aprēķins pēc Mendeļejeva formulas (5.1) dod kļūdu, kas nepārsniedz 10%.

Neto siltumspēja Q n(MJ / m 3) sausu degošu gāzu var aprēķināt ar pietiekamu precizitāti kā atsevišķu komponentu siltumspējas produktu summu un to procentuālo daudzumu 1 m 3 gāzveida kurināmā.

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)

kur iekavās norādīts attiecīgo gāzu saturs procentos (tilp.%) maisījumā.

Vidējā siltumspēja dabasgāze ir aptuveni 53,6 MJ/m 3 . Mākslīgi ražotās degošās gāzēs CH 4 metāna saturs ir niecīgs. Galvenās degošās sastāvdaļas ir ūdeņradis H2 un oglekļa monoksīds CO. Piemēram, koksa krāsns gāzē H 2 saturs sasniedz (55 ÷ 60)%, un šādas gāzes zemākā siltumspēja sasniedz 17,6 MJ/m 3 . Ģeneratora gāzē CO saturs ~ 30% un H 2 ~ 15%, savukārt ģeneratora gāzes zemākā siltumspēja Q n= (5,2÷6,5) MJ/m 3 . Domnas gāzē CO un H 2 saturs ir mazāks; lielums Q n= (4,0÷4,2) MJ/m 3 .

Apsveriet piemērus vielu siltumspējas aprēķināšanai, izmantojot Mendeļejeva formulu.

Noteiksim ogļu siltumspēju, kuru elementārais sastāvs ir dots tabulā. 5.4.

5.4. tabula

Ogļu elementārais sastāvs

Aizstāsim cilnē norādīto. 5.4. dati Mendeļejeva formulā (5.1) (slāpeklis N un pelni A nav iekļauti šajā formulā, jo tās ir inertas vielas un nepiedalās degšanas reakcijā):

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

Noteiksim malkas daudzumu, kas nepieciešams, lai uzsildītu 50 litrus ūdens no 10°C līdz 100°C, ja 5% no sadegšanas laikā izdalītā siltuma tiek tērēti apkurei, un ūdens siltumietilpību. no\u003d 1 kcal / (kg ∙ grādi) vai 4,1868 kJ / (kg ∙ grādi). Malkas elementārais sastāvs ir norādīts tabulā. 5.5:

5.5. tabula

Malkas elementārais sastāvs

	Noskaidrosim malkas siltumspēju pēc Mendeļejeva formulas (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Nosakiet ūdens sildīšanai iztērēto siltuma daudzumu, sadedzinot 1 kg malkas (ņemot vērā to, ka 5% no sadegšanas laikā izdalītā siltuma (a = 0,05) tiek izlietoti tās sildīšanai): J 2=a Q n=0,05 17,12=0,86 MJ/kg. Nosakiet malkas daudzumu, kas nepieciešams, lai uzsildītu 50 litrus ūdens no 10°C līdz 100°C: Kilograms. Tātad ūdens uzsildīšanai nepieciešami aptuveni 22 kg malkas.

Mūsdienās cilvēki ir ļoti atkarīgi no degvielas. Bez tā mājokļu apkure, ēdiena gatavošana, iekārtu darbība un Transportlīdzeklis. Lielākā daļa izmantoto degvielu ir ogļūdeņraži. Lai novērtētu to efektivitāti, tiek izmantotas īpatnējā sadegšanas siltuma vērtības. Petrolejai ir salīdzinoši iespaidīgs rādītājs. Pateicoties šai kvalitātei, to izmanto raķešu un lidmašīnu dzinējos.

Pateicoties savām īpašībām, petroleju izmanto raķešu dzinējos.

Īpašības, iegūšana un pielietošana

Petrolejas vēsture aizsākās vairāk nekā 2 tūkstošus gadu senā pagātnē un sākas, kad arābu zinātnieki nāca klajā ar metodi eļļas destilēšanai atsevišķos komponentos. Tas tika oficiāli atklāts 1853. gadā, kad kanādiešu ārsts Abraham Gesner izstrādāja un patentēja metodi dzidra degoša šķidruma iegūšanai no bitumena un degslānekļa.

Pēc pirmā naftas urbuma urbšanas 1859. gadā eļļa kļuva par galveno petrolejas izejvielu. Tā kā to plaši izmanto lampās, tas tika uzskatīts par naftas pārstrādes nozares pamatelementu gadu desmitiem. Tikai elektrības parādīšanās samazināja tās nozīmi apgaismojumā. Arī petrolejas ražošana ir samazinājusies, palielinoties automašīnu popularitātei.- šis apstāklis ​​būtiski palielināja benzīna kā naftas produkta nozīmi. Taču mūsdienās daudzviet pasaulē petroleja tiek izmantota apkurei un apgaismojumam, un modernā reaktīvo dzinēju degviela ir tas pats produkts, taču kvalitatīvāks.

Pieaugot automašīnu izmantošanai, petrolejas popularitāte ir kritusies

Petroleja ir viegli caurspīdīgs šķidrums, ķīmiski maisījums no organiskie savienojumi. Tās sastāvs lielā mērā ir atkarīgs no izejmateriāla, bet, kā likums, tas sastāv no duci dažādu ogļūdeņražu, katra molekula satur no 10 līdz 16 oglekļa atomiem. Petroleja ir mazāk gaistoša nekā benzīns. Petrolejas un benzīna relatīvā aizdegšanās temperatūra, pie kuras tie virsmas tuvumā izdala uzliesmojošus tvaikus, ir attiecīgi 38 un -40°C.

Šī īpašība ļauj uzskatīt petroleju par salīdzinoši drošu degvielu uzglabāšanas, lietošanas un transportēšanas ziņā. Pamatojoties uz viršanas temperatūru (150 līdz 350°C), to klasificē kā vienu no tā sauktajiem jēlnaftas vidējiem destilātiem.

Petroleju var iegūt tiešā veidā, tas ir, fiziski atdalot no eļļas, destilējot vai ķīmiski sadalot smagākas frakcijas krekinga procesa rezultātā.

Petrolejas kā degvielas raksturojums

Degšana ir vielu ātras oksidēšanās process ar siltuma izdalīšanos. Parasti reakcijā piedalās gaisā esošais skābeklis. Ogļūdeņražu sadegšanas laikā veidojas šādi galvenie sadegšanas produkti:

• oglekļa dioksīds;
• ūdens tvaiki;
• sodrēji.

Enerģijas daudzums, kas rodas degvielas sadegšanas laikā, ir atkarīgs no tās veida, degšanas apstākļiem, masas vai tilpuma. Enerģiju mēra džoulos vai kalorijās. Specifisks (uz vielas daudzuma mērvienību) siltumspēja ir enerģija, kas iegūta, sadedzinot degvielas vienību:

• molārais (piemēram, J / mol);
• masa (piemēram, J / kg);
• tilpuma (piemēram, kcal / l).

Vairumā gadījumu izvērtēšanai gāzveida, šķidro un cietais kurināmais darbojas ar masas sadegšanas siltuma indikatoru, kas izteikts J / kg.

Ogļhidrātu sadegšanas laikā veidojas vairāki elementi, piemēram, sodrēji

Siltumspējas vērtība būs atkarīga no tā, vai tika ņemti vērā procesi, kas notiek ar ūdeni degšanas laikā. Mitruma iztvaikošana ir energoietilpīgs process, un, ņemot vērā siltuma pārnesi šo tvaiku kondensācijas laikā, tas var ietekmēt arī rezultātu.

Mērījumu rezultātus, kas veikti, pirms kondensētais tvaiks atdod sistēmā enerģiju, sauc par zemāko siltumspēju, un skaitli, kas iegūts pēc tvaiku kondensācijas, sauc par augstāko siltumspēju. Ogļūdeņraža dzinēji nevar izmantot izplūdes gāzēs esošo ūdens tvaiku papildu enerģiju, tāpēc neto skaitlis ir aktuāls dzinēju ražotājiem un biežāk atrodams uzziņu grāmatās.

Bieži vien, norādot siltumspēju, netiek norādīts, kurš no daudzumiem ir domāts, kas var radīt neskaidrības. Zinot, ka Krievijas Federācijā tradicionāli ir pieņemts norādīt zemāko, palīdz orientēties.

Zemāka siltumspēja ir svarīgs rādītājs

Jāņem vērā, ka dažiem degvielas veidiem nav jēgas sadalīt neto un bruto enerģijā, jo tie degšanas laikā neveido ūdeni. Attiecībā uz petroleju tam nav nozīmes, jo ogļūdeņražu saturs tajā ir augsts. Ar salīdzinoši zemu blīvumu (no 780 kg/m³ līdz 810 kg/m³) tās siltumspēja ir līdzīga dīzeļdegvielas siltumspējai un ir:

• zemākais - 43,1 MJ / kg;
• augstākais - 46,2 MJ / kg.

Salīdzinājums ar citiem degvielas veidiem

Šis indikators ir ļoti ērts, lai novērtētu iespējamo kurināmā esošā siltuma daudzumu. Piemēram, benzīna siltumietilpība uz masas vienību ir salīdzināma ar petrolejas siltumspēju, bet pirmā ir daudz blīvāka. Tā rezultātā tajā pašā salīdzinājumā litrā benzīna ir mazāk enerģijas.

Naftas kā ogļūdeņražu maisījuma īpatnējais sadegšanas siltums ir atkarīgs no tās blīvuma, kas dažādiem laukiem nav nemainīgs (43-46 MJ/kg). Aprēķinu metodes ļauj noteikt šo vērtību ar augstu precizitāti, ja ir sākotnējie dati par tā sastāvu.

Vidējie rādītāji dažiem degošu šķidrumu veidiem, kas veido eļļu, izskatās šādi (MJ / kg):

• dīzeļdegviela - 42-44;
• benzīns - 43-45;
• petroleja - 43-44.

Cietā kurināmā, piemēram, kūdras un akmeņogļu, kaloriju saturs ir lielāks. Tas ir saistīts ar faktu, ka to sastāvs var ievērojami atšķirties gan nedegošu vielu satura, gan ogļūdeņražu siltumspējas ziņā. Piemēram, kūdras siltumspēja dažādi veidi var svārstīties 8-24 MJ/kg robežās, bet ogles - 13-36 MJ/kg. No parastajām gāzēm ūdeņradim ir augsta siltumspēja - 120 MJ / kg. Nākamais pēc īpatnējā sadegšanas siltuma ir metāns (50 MJ/kg).

Var teikt, ka petroleja ir degviela, kas ir izturējusi laika pārbaudi tieši tās salīdzinoši augstās energointensitātes dēļ par zemu cenu. Tā izmantošana ir ne tikai ekonomiski pamatota, bet atsevišķos gadījumos arī nav alternatīvas.