Важлива теплотехнічна характеристика палива – його питома теплота згоряння.

Питомою теплотою згоряння палива

Розрізняють питому високу та нижчу теплоту згоряння. Питома теплотазгоряння робочого палива з урахуванням додаткової теплоти, що виділяється при конденсації водяної пари, що перебувають у продуктах згоряння, називається найвищою питомою теплотою згоряння робочого палива. Це додаткову кількість теплоти можна визначити шляхом множення маси водяної пари, що утворюються від випаровування вологи палива /100 та від горіння водню 9 /100 , на приховану теплоту конденсації водяної пари, що дорівнює приблизно 2500 кДж/кг.

Питома нижча теплота згоряння палива – кількість теплоти, що виділяється у звичайних практичних умовах, тобто. коли водяні пари не конденсуються, а викидаються у повітря.

Таким чином зв'язок між вищою та нижчою питомою теплотою згоряння може бути виражений рівнянням - = =25(9 ).

64. Умовне паливо.

Паливомназивається будь-яка речовина, яка при згорянні (окисленні) виділяється значна кількість теплоти на одиницю маси або об'єму та доступна для масового використання.

Як паливо застосовують природні та похідні органічні сполуки у твердому, рідкому та газоподібному станах.

Будь-яке органічне паливо складається з вуглецю, водню, кисню, азоту, летючої сірки, а тверді та рідкі палива - із золи (мінеральні залишки) та вологи.

Важлива теплотехнічна характеристика палива – його питома теплота згоряння.

Питомою теплотою згоряння паливаназивається кількість теплоти, що виділяється за повного згоряння одиниці кількості речовини палива.

Що менше питома теплота згоряння палива, то більше вписувалося витрачається в котельному агрегаті. Для порівняння різних видівпалива за їх тепловим ефектом запроваджено поняття про умовне паливо, питома теплота згоряння якого прийнята = 29,3 МДж/кг.

Відношення Q Н Р даного палива до Q уд умовного палива називається еквівалентом Е. Тоді перерахунок витрати натурального палива В Н умовне паливо В УТ здійснюється за формулою:

Умовне паливо- прийнята при розрахунках одиниця обліку органічного палива, тобто нафти та її похідних, природного та спеціально одержуваного при перегонці сланців та кам'яного вугілля, газу, торфу – яка використовується для обчислення корисної дії різних видів палива у їхньому сумарному обліку.

У СРСР та Росії за одиницю умовного палива(у.т.) приймалася теплотворна здатність 1 кг кам'яного вугілля = 29,3 МДж або 7000 ккал. IEA) прийняло за одиницю нафтовий еквівалент, що зазвичай позначається абревіатурою TOE(англ . Tonne of oil equivalent). Одна тонна нафтового еквівалента дорівнює 41,868 ГДж або 11,63 МВт · год. Застосовується також одиниця - барель нафтового еквівалента ( BOE).

65. Коефіцієнт надлишку повітря.

Число, що показує, у скільки разів дійсна витрата повітря більша за теоретично необхідну кількість повітря, називається коефіцієнтом надлишку повітря,тобто дійсна витрата повітря L (в кг/кг) або V (м 3 /м 3) дорівнює теоретично необхідному його кількості L o або V o > помноженому на коефіцієнт надлишку повітря

V= aV 0 .

Розрахунки вартості 1 кВт*години:

• Дизпаливо.Питома теплота згоряння дизпалива 43 мДж/кг; або з урахуванням щільності 35 мДж/літр; враховуючи ККД котла на солярці (89 %) отримаємо, що при спалюванні 1 літра виробляється 31 мДж енергії, або у звичних одиницях 8,6 кВт * год.
  • Вартість 1 літра солярки – 20 руб.
  • Вартість 1кВт * год енергії згоряння дизпалива - 2,33 руб.

• Пропан-бутанова суміш СПБТ(Зріджений вуглеводневий газ ЗВГ). Питома теплота згоряння ЗВГ 45,2 мДж/кг або з урахуванням щільності 27 мДж/літр з огляду на ККД. газового котла 95%, отримаємо, що з спалюванні 1 літра виробляється 25,65 мДж енергії, чи більш звичних одиницях - 7,125 кВт*ч.
  • Вартість 1 літра ЗВГ - 11,8 руб.
  • Вартість 1кВт * год енергії - 1,66 руб.

Різниця в ціні 1 квт тепла, отриманого від згоряння дизеля та ЗВГ вийшла 29%. Наведені цифри показують, що з перерахованих джерел тепла економічнішим є скраплений газ. Щоб отримати точніший розрахунок, треба поставити поточні ціни на енергоносії.

Особливості використання скрапленого газута дизпалива

ДИЗЕЛЬНЕ ПАЛИВО.Є кілька сортів, що відрізняються вмістом сірки. Але для котла це не дуже важливо. А ось розподіл на зимову та літню солярку, важливо. Стандартом встановлені три основні марки дизпалива. Найпоширеніше – літнє (Л), діапазон його застосування – від О°С та вище. Зимове дизельне паливо(3) застосовують при негативних температурахповітря (до -30 ° С). При більш низьких температурахслід використовувати арктичне (А) дизпаливо. відмінною рисоюдизельного палива є температура його помутніння. Фактично це температура, за якої починають кристалізуватися парафіни, що містяться в солярці. Вона дійсно каламутніє, а при подальшому зниженні температури стає схожою на кисіль або застиглий жирний суп. Найдрібніші кристалики парафіну забивають пори паливних фільтрів та запобіжних сіточек, осідають у каналах трубопроводів та паралізують роботу. Для літнього палива температура помутніння дорівнює -5°С, а зимового становить -25°С. Важливий показник обов'язково вказується в паспорті на дизпаливо, температура граничної фільтрації. Помутніла солярка може використовуватися, до температури фільтрації, а далі - забитий фільтр і припинення подачі палива. Зимова солярка не відрізняється від літньої ні кольором, ні запахом. Ось і виходить, що одному богові (і заправнику) відомо, що фактично залито. Деякі умільці змішують літнє дизельне паливо з БГС (бензин газовий), та іншою бурдою, домагаючись зниження температури фільтрованості, що туманно, як виходом з ладу насоса, так і просто вибухом через те, що у цієї пекельної бодяги зменшується температура спалаху. Також замість дизеля може бути поставлене пічне паливо світле, зовні воно не відрізняється, але в ньому більше домішок, причому таких, яких у дизелі немає взагалі. Що загрожує забрудненням паливної апаратури і не дешевою її чисткою. З вищесказаного можна зробити висновок, якщо Ви купуєте дизель за низькою ціною, у приватних осіб або не перевірених організацій, то можете потрапити на ремонт або розморозити систему опалення. Ціна на дизельне паливо, з доставкою до Вашого будинку коливається на рубль від цін на заправках, причому як у меншу сторону так і у більшу залежно від віддаленості Вашого котеджу та кількості палива, що перевозиться, все, що дешевше має Вас насторожити якщо Ви звичайно не екстремал , і не боїтеся ночувати в будинку, що остигає, в 30 градусний мороз.

ЗРІДЖЕНИЙ ГАЗ.Також як і дизельне паливо є кілька сортів СПБТ, що відрізняються за складом суміші пропану і бутану. Зимова суміш, літня та арктична. Зимова суміш на 65% складається з пропану, на 30% з бутану та 5% газових домішок. Літня суміш складається на 45% із пропану, 50% із бутану, 5% газових домішок. Арктична суміш - 95% пропану та 5% домішок. Може бути поставлена ​​суміш із 95% бутану та 5% домішок, така суміш називається побутовою. У кожну суміш додається дуже невелика кількість сірчистої речовини - одоратора, щоб створити "запах газу". З погляду спалювання та впливу на апаратуру склад суміші практично не впливає. Бутан, хоч і значно дешевше, але для опалення трохи краще за пропан - більш калорійний, проте має дуже великий недолік, що ускладнює його застосування в Російських умовах - бутан припиняє випаровуватися і залишається рідким при нулі градусів. Якщо у вас імпортний резервуар з невисокою горловиною або вертикальний (заглиблення дзеркала випаровування менше 1,5 метра) або знаходиться у пластиковому саркофазі, що погіршує теплообмін, то в тривалі морози ємність може припинити випаровування бутану, причому не тільки через мороз, але й -за недостатньої теплопередачі (при випаровуванні газ охолоджує сам себе). При температурі нижче 3 градусів тепла імпортні ємності, зроблені для умов Німеччини, Чехії, Італії, Польщі при інтенсивному випаровуванні перестають видавати газ після того, як весь пропан випарується, а залишиться тільки бутан.

Тепер порівняємо споживчі властивості ЗВГ та дизельного палива

Використання ЗВГ дешевше за диз палива на 29%. Якість ЗВГ не впливає на його споживчі властивості при використанні резервуарів АвтономГаз, більше, ніж більше змістбутану в суміші, тим краще працює газове обладнання. Неякісне дизпаливо може призвести до серйозної поломки опалювального обладнання. Використання зрідженого газу позбавить Вас присутності запаху солярки в будинку. У зрідженому газі менший вміст отруйних сірчистих з'єднань і як наслідок відсутнє забруднення повітря на Вашому присадибній ділянці. Від зрідженого газу у Вас може працювати не тільки котел, а й газова плита, а також газовий камін та газовий електрогенератор.

Крім основних компонентів, вугілля містить різні негорючі золоутворюючі добавки, «породу». Золазабруднює навколишнє середовищеі спікається в шлак на колосниках, що ускладнює горіння вугілля. Крім того, наявність породи зменшує питому теплоту згоряння вугілля. Залежно від сорту та умов видобутку кількість мінеральних речовинвідрізняється дуже сильно, зольність кам'яного вугілля близько 15% (10-20%).
Ще один шкідливий компонент вугілля сірка. У процесі згоряння сірки утворюються оксиди, які у атмосфері перетворюються на сірчану кислоту. Зміст сірки у вугіллі, яке ми постачаємо покупцям через мережу своїх представників, близько 0,5%, це дуже низьке значення, отже, екологію Вашого будинку вдасться зберегти.
Основний показник будь-якого палива - питома теплота згоряння. Для вугілля цей показник становить:

Зазначені цифри належать до вугільного концентрату. Реальні цифри можуть суттєво відрізнятися. Так, для рядового кам'яного вугілля, яке можна купити на вугільних складах, вказується значення 5000-5500 ккал/кг. Ми у своїх розрахунках використовуємо 5300 ккал/кг.
Щільність вугілля від 1 до 1,7 (кам'яне вугілля - 1,3–1,4) г/см 3 залежно від виду та вмісту мінеральних речовин. У техніці використовують також « насипну щільність», вона становить близько 800-1000 кг/м3.

Види та сорти вугілля

Вугілля класифікується за багатьма параметрами (географія видобутку, хімічний склад), але з «побутової» точки зору, купуючи вугілля для використання в печах, достатньо розібратися в маркуванні та можливості використання у Термороботі.

За ступенем вуглефікації виділяють три види вугілля: бурий, кам'янийі Антрацит.Використовують таку систему позначень вугілля: Сорт = (марка) + (клас крупності).

Крім основних марок, наведених у таблиці, виділяють також проміжні марки кам'яного вугілля: ДГ (довгополум'яно-газові), ГЖ (газові жирні), КЖ (коксові жирні), ПА (напівантрацити), буре вугілля також діляться за групами.
Коксівні марки вугілля (Г, кокс, Ж, К, ОС) в теплоенергетиці практично не використовуються, оскільки вони є дефіцитною сировиною для коксохімічної промисловості.
По класу крупності (розміру шматків, фракції) сортове кам'яне вугілля поділяється на:

Крім сортового вугілля у продажу присутні суміщені фракції та відсіви (ПК, КО, ОМ, МС, СШ, МСШ, ОМСШ). Розмір вугілля визначають виходячи з меншого значення найдрібнішої фракції та більшого значення найбільшої фракції, зазначених у назві марки вугілля.
Наприклад, фракція ОМ (М - 13-25, ПРО - 25-50) становить 13-50 мм.

Окрім зазначених сортів вугілля у продажу можна зустріти вугільні брикети, які пресують із низькозбагаченого вугільного шламу.

Як горить вугілля

Вугілля складається з двох горючих компонентів: леткі речовиниі твердий (коксовий) залишок.

На першому етапі горіння виділяються леткі речовини; при надлишку кисню вони швидко згоряють, даючи довге полум'я, але мала кількість тепла.

Після цього вигоряє коксовий залишок; інтенсивність його горіння та температура займання залежить від ступеня вуглефікації, тобто від виду вугілля (бурий, кам'яний, антрацит).
Що ступінь вуглефікації (найвища вона в антрациту), то вище температура займання і теплота згоряння, але нижче інтенсивність горіння.

Вугілля марок Д, Г

Через високий вміст летких речовин таке вугілля швидко розгоряється і швидко згорає. Вугілля цих марок доступне і придатне практично для всіх видів котлів, проте для повного згоряння це вугілля повинно подаватися маленькими порціями, щоб летючі речовини, що виділяються, встигали повністю з'єднуватися з киснем повітря. Повне згоряння вугілля характеризується жовтим полум'ям та прозорими димовими газами; неповне згоряння летких речовин дає багряне полум'я та чорний дим.
Для ефективного спалювання такого вугілля процес повинен постійно контролюватись, такий режим роботи реалізований в автоматичній котельні Терморобот.

Вугілля марок А

Розпалити його складніше, зате він горить довго і виділяє набагато більше тепла. Вугілля можна завантажувати великими партіями, оскільки у них горить переважно коксовий залишок, немає масового виділення летких речовин. Дуже важливий режим піддуву, тому що при нестачі повітря горіння відбувається повільно, можливе його припинення, або, навпаки, надмірне підвищення температури, що призводить до винесення тепла та прогорання котла.

5. ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС ГОРЕННЯ

Розглянемо методи розрахунку теплового балансупроцесу горіння газоподібних, рідких та твердих палив. Розрахунок зводиться до вирішення наступних завдань.

· Визначення теплоти горіння (теплотворної спроможності) палива.

· Визначення теоретичної температури горіння.

5.1. ТЕПЛОТА ГОРЕННЯ

Хімічні реакції супроводжуються виділенням чи поглинанням теплоти. При виділенні теплоти реакція називається екзотермічною, а при поглинанні – ендотермічною. Всі реакції горіння є екзотермічними, а продукти горіння належать до екзотермічних сполук.

Виділяється (або поглинається) при протіканні хімічної реакціїтеплота називається теплотою реакції. В екзотермічних реакціях вона є позитивною, в ендотермічних – негативною. Реакція горіння завжди супроводжується виділенням теплоти. Теплотою горіння Q г(Дж/моль) називається кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні одного молячи речовини та перетворенні пального речовини на продукти повного горіння. Моль є основною одиницею кількості речовини у системі СІ. Один моль - це така кількість речовини, в якій знаходиться стільки ж частинок (атомів, молекул і т.д.), скільки міститься атомів в 12 г ізотопу вуглецю-12. Маса кількості речовини, що дорівнює 1 молю (молекулярна або молярна маса) чисельно збігається із відносною молекулярною масою даної речовини.

Наприклад, відносна молекулярна маса кисню (O 2) дорівнює 32, вуглекислого газу (CO 2) дорівнює 44, а відповідні молекулярні маси дорівнюють M =32 г/моль і M =44 г/моль. Таким чином, в одному молі кисню міститься 32 г цієї речовини, а в одному молі CO 2 міститься 44 г вуглекислого газу.

У технічних розрахунках найчастіше використовується не теплота горіння Q г, а теплотворна здатність палива Q(Дж/кг чи Дж/м 3). Теплотворною здатністю речовини називається кількість теплоти, що виділяється за повного згоряння 1 кг або 1 м 3 речовини. Для рідких та твердих речовин розрахунок проводиться на 1 кг, а для газоподібних – на 1 м3.

Знання теплоти горіння та теплотворної здатності палива необхідне розрахунку температури горіння чи вибуху, тиску під час вибуху, швидкості поширення полум'я та інших характеристик. Теплотворна здатність палива визначається або експериментальним або розрахунковим способами. При експериментальному визначенні теплотворної здатності задана маса твердого чи рідкого палива спалюється у калориметричній бомбі, а разі газоподібного палива – у газовому калориметрі. За допомогою цих приладів вимірюється сумарна теплота Q 0 , що виділяється при згорянні навішування палива масою m. Величина теплотворної здатності Q гзнаходиться за формулою

Зв'язок між теплотою горіння та
теплотворною здатністю палива

Для встановлення зв'язку між теплотою горіння та теплотворною здатністю речовини необхідно записати рівняння хімічної реакції горіння.

Продуктом повного горіннявуглецю є діоксид вуглецю:

С+О 2 →СО 2 .

Продуктом повного горіння водню є вода:

2Н 2 +О 2 →2Н 2 О.

Продуктом повного горіння сірки є діоксид сірки:

S +О 2 →SO 2 .

При цьому виділяються у вільному вигляді азот, галоїди та інші негорючі елементи.

Пальне речовина – газ

Як приклад проведемо розрахунок теплотворної здатності метану CH 4 для якого теплота горіння дорівнює Q г=882.6 .

· Визначимо молекулярну масу метану відповідно до його хімічною формулою(СН 4):

М=1∙12+4∙1=16 г/моль.

· Визначимо теплотворну здатність 1 кг метану:

· Знайдемо об'єм 1 кг метану, знаючи його густину ρ=0.717 кг/м 3 за нормальних умов:

.

· Визначимо теплотворну здатність 1 м 3 метану:

Аналогічно визначається теплотворна здатність будь-яких горючих газів. Для багатьох поширених речовин значення теплоти горіння та теплотворної здатності були виміряні з високою точністю та наведені у відповідній довідковій літературі. Наведемо таблицю значень теплотворної спроможності деяких газоподібних речовин(Табл. 5.1). Величина Qу цій таблиці наведена в МДж/м 3 і ккал/м 3 , оскільки часто як одиниця теплоти використовується 1 ккал = 4.1868 кДж.

Таблиця 5.1

Теплотворна здатність газоподібних палив

Речовина			Ацетилен
Q

Пальне речовина - рідина або тверде тіло

Як приклад проведемо розрахунок теплотворної здатності етилового спирту З 2 Н 5 ОН, для якого теплота горіння Q г= 1373.3 кДж/моль.

· Визначимо молекулярну масу етилового спирту відповідно до його хімічної формули (С 2 Н 5 ОН):

М = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 г/моль.

· Визначимо теплотворну здатність 1 кг етилового спирту:

Аналогічно визначається теплотворна здатність будь-яких рідких та твердих горючих. У табл. 5.2 та 5.3 наведено значення теплотворної здатності Q(МДж/кг та ккал/кг) для деяких рідких та твердих речовин.

Таблиця 5.2

Теплотворна здатність рідких палив

Речовина		Метиловий спирт	Етиловий спирт			Мазут, нафта
Q

Таблиця 5.3

Теплотворна здатність твердих палив

Речовина		Дерево свіже	Дерево сухе	Буре вугілля	Торф сухий	Антрацит, кокс
Q

Формула Менделєєва

Якщо теплотворна здатність палива невідома, її можна розрахувати за допомогою емпіричної формули, запропонованої Д.І. Менделєєвим. Для цього необхідно знати елементарний склад палива (еквівалентну формулу палива), тобто відсотковий вміст у ньому наступних елементів:

Кисню (О);

Гідрогену (Н);

Вуглецю (С);

Сірки (S);

Золи (А);

Води (W).

У продуктах згоряння палив завжди містяться пари води, що утворюються через наявність вологи в паливі, так і при згорянні водню. Відпрацьовані продукти згоряння залишають промислову установку за температури вище температури точки роси. Тому тепло, яке виділяється при конденсації водяної пари, не може бути корисно використане і не повинно враховуватися при теплових розрахунках.

Для розрахунку зазвичай застосовується нижча теплотворна здатність Q нпалива, яке враховує теплові втрати з парами води. Для твердих та рідких палив величина Q н(МДж/кг) приблизно визначається за формулою Менделєєва:

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

де у дужках зазначено відсоткове (мас. %) вміст відповідних елементів у складі палива.

У цій формулі враховується теплота екзотермічних реакцій горіння вуглецю, водню та сірки (зі знаком «плюс»). Кисень, що входить до складу палива, частково замінює кисень повітря, тому відповідний член у формулі (5.1) береться зі знаком мінус. При випаровуванні вологи теплота витрачається, тому відповідний член, що містить W береться також зі знаком «мінус».

Порівняння розрахункових та досвідчених даних щодо теплотворної здатності різних палив (дерево, торф, вугілля, нафта) показало, що розрахунок за формулою Менделєєва (5.1) дає похибку, що не перевищує 10%.

Нижча теплотворна здатність Q н(МДж/м 3) сухих горючих газів з достатньою точністю може бути розрахована як сума творів теплотворної спроможності окремих компонентів та їх відсоткового вмісту 1 м 3 газоподібного палива.

Q н= 0.108[Н 2 ] + 0.126[З] + 0.358[СН 4 ] + 0.5[З 2 Н 2 ] + 0.234[Н 2 S ]…, (5.2)

де у дужках зазначено відсоткове (об'єм. %) вміст відповідних газів у складі суміші.

У середньому теплотворна здатність природного газустановить приблизно 53.6 МДж/м3. У штучно одержуваних горючих газах вміст метану СН 4 незначний. Основними горючими складовими є водень Н 2 та оксид вуглецю СО. У коксувальному газі, наприклад, вміст Н 2 доходить до (55 60)%, а нижча теплотворна здатність такого газу досягає 17.6 МДж/м 3 . У генераторному газі вміст СО ~ 30% та Н 2 ~15%, при цьому нижча теплотворна здатність генераторного газу Q н= (5.2÷6.5) МДж/м3. У доменному газі вміст СО та Н 2 менше; величина Q н= (4.0÷4.2) МДж/м3.

Розглянемо приклади розрахунку теплотворної здатності речовин за формулою Менделєєва.

Визначимо теплотворну здатність вугілля, елементний склад якого наведено у табл. 5.4.

Таблиця 5.4

Елементний склад вугілля

· Підставимо наведені в табл. 5.4 дані у формулу Менделєєва (5.1) (азот N і зола A до цієї формули не входять, оскільки є інертними речовинами і не беруть участь у реакції горіння):

Q н=0.339∙37.2+1.025∙2.6+0.1085∙0.6–0.1085∙12–0.025∙40=13.04 МДж/кг.

Визначимо кількість дров, необхідну для нагрівання 50 літрів води від 10°С до 100°С, якщо на нагрівання витрачається 5% теплоти, що виділяється при горінні, а теплоємність води з=1 ккал/(кг∙град) або 4.1868 кДж/(кг∙град). Елементний склад дров наведено у табл. 5.5:

Таблиця 5.5

Елементний склад дров

	· Знайдемо теплотворну здатність дров за формулою Менделєєва (5.1): Q н=0.339∙43+1.025∙7–0.1085∙41–0.025∙7= 17.12 МДж/кг. · Визначимо кількість теплоти, що витрачається на нагрівання води, при згорянні 1 кг дров (з урахуванням того, що на її нагрівання витрачається 5% теплоти (a =0.05), що виділяється при горінні): Q 2 =a Q н= 0.05 · 17.12 = 0.86 МДж / кг. · Визначимо кількість дров, необхідне для нагрівання 50 літрів води від 10 ° С до 100 ° С: кг. Таким чином, для нагрівання води потрібно близько 22 кг дров.

Сьогодні люди дуже залежні від палива. Без нього не обходиться обігрів житла, приготування їжі, робота обладнання та транспортних засобів. Більшість видів палива - вуглеводні. Для оцінки їхньої ефективності використовують значення питомої теплоти згоряння. Гас має порівняно значний показник. Завдяки цій якості він використовується у двигунах ракет та літаків.

Завдяки своїм властивостям, гас використовується в двигунах ракет

Властивості, отримання та застосування

Історія гасу налічує понад 2 тис. років і починається з того часу, коли арабські вчені придумали метод перегонки нафти на окремі компоненти. Офіційно він був відкритий у 1853 році, коли канадський лікар Абрахам Геснер розробив та запатентував метод вилучення прозорої горючої рідини з бітумів та горючих сланців.

Після буріння першої нафтової свердловини в 1859 нафту стала основною сировиною для гасу. Через повсюдне використання в лампах він десятиліттями вважався головним продуктом нафтоперегонки. Лише поява електрики знизило його значення освітлення. Виробництво гасу впало також зі зростанням популярності автомобілів- ця обставина суттєво підвищила важливість бензину як нафтопродукту. Проте і сьогодні у багатьох частинах світу гас застосовується для опалення та освітлення, а сучасне реактивне паливо - це той самий продукт, але вищої якості.

З підвищенням кількості використання автомобілів – впала популярність гасу

Гас - легка прозора рідина, що хімічно являє собою суміш органічних сполук. Його склад багато в чому залежить від сировини, але, зазвичай, складається з десятка різних вуглеводнів, молекула кожного з яких містить від 10 до 16 атомів вуглецю. Гас менш леткий, ніж бензин. Порівняльна температура спалаху гасу і бензину, при якій вони виділяють займисті пари біля поверхні, становить 38 і -40°C, відповідно.

Ця властивість дозволяє розглядати гас як відносно безпечне паливо з точки зору зберігання, використання та транспортування. З температури кипіння (від 150 до 350°C) він класифікується як із так званих середніх дистилятів сирої нафти.

Гас може бути отриманий прямогінним способом, тобто фізично відокремлений від нафти, шляхом дистиляції або за допомогою хімічного розкладання більш важких фракцій в результаті процесу крекінгу.

Характеристика гасу як палива

Горінням називають процес бурхливого окиснення речовин із тепла. Як правило, у реакції бере участь кисень, що міститься у повітрі. Під час спалювання вуглеводнів утворюються такі основні продукти горіння:

• вуглекислий газ;
• водяна пара;
• сажа.

Кількість енергії, що генерується під час згоряння палива, залежить від виду, умов спалювання, маси або об'єму. Енергія вимірюється у джоулях чи калоріях. Питома (на одиницю виміру кількості речовини) теплотою згоряння називають енергію, отриману при спалюванні одиниці палива:

• молярна (наприклад, Дж/моль);
• масова (наприклад, Дж/кг);
• об'ємна (наприклад, ккал/л).

У більшості випадків для оцінки газоподібних, рідких та твердих паливоперують показником масової теплоти згоряння, вираженої Дж/кг.

Під час спалювання вуглеводу утворюється кілька елементів, наприклад, сажа

Значення теплоти згоряння залежатиме від того, чи враховувалися процеси, що відбуваються з водою під час згоряння. Випаровування вологи - енергоємний процес, А облік тепловіддачі при конденсації цих пар також здатний вплинути на результат.

Результат вимірів, що виробляються до того, як сконденсована пара поверне енергію в систему, називають нижчою теплотою згоряння, а показник, отриманий після конденсації пари, називається найвищою теплотою. Вуглеводневі двигуни не можуть використовувати додаткову енергію водяної пари у вихлопі, тому показник нетто актуальний для виробників моторів і зустрічається у довідниках частіше.

Нерідко при вказівці теплотворної здатності не уточнюють у тому, яка з величин мають на увазі, що може призвести до плутанини. Сорієнтуватися допомагає знання те, що у традиційно прийнято вказувати нижчу.

Нижча теплота згоряння – важливий показник

Слід зазначити, що деякі види палива поділ на енергію нетто і брутто немає сенсу, оскільки де вони утворюють воду під час горіння. Щодо гасу це неактуально, оскільки вміст вуглеводнів у ньому велике. При порівняно невисокій щільності (між 780 кг/м³ та 810 кг/м³) його теплотворна здатність аналогічна до цього ж показника у дизельного палива і становить:

• нижча – 43,1 МДж/кг;
• вища – 46,2 МДж/кг.

Порівняння з іншими видами пального

Цей показник дуже зручний для оцінки потенційної кількості тепла, що міститься в паливі. Наприклад, теплота згоряння бензину на одиницю маси порівнянна з таким самим показником у гасу, але перший значно щільніший. Як наслідок, у такому ж порівнянні літр бензину містить менше енергії.

Питома теплота згоряння нафти як суміші вуглеводнів залежить від її щільності, яка є непостійною для різних родовищ (43-46 МДж/кг). Розрахункові методи дозволяють з високою точністю визначити це значення, якщо є вихідні дані про її склад.

Середньо показники для деяких видів горючих рідин, що входять до складу нафти, виглядають так (у МДж/кг):

• дизельне паливо – 42-44;
• бензин – 43-45;
• гас - 43-44.

Калорійність твердих видів пального, таких як торф та вугілля, має більший розбіг. Це пов'язано з тим, що їх склад може сильно відрізнятися як за вмістом вогнетривких речовин, так і за калорійністю вуглеводнів. Наприклад, теплотворна здатність торфу різних типівможе коливатися не більше 8-24 МДж/кг, а кам'яного вугілля - 13-36 МДж/кг. Серед поширених газів великою теплотворністю відрізняється водень – 120 МДж/кг. Наступний за питомою теплотою згоряння – метан (50 МДж/кг).

Можна сказати, що гас - паливо, що витримало випробування часом саме завдяки порівняно високій енергоємності за низької ціни. Його застосування як економічно виправдано, а й у деяких випадках безальтернативно.