Теплота сгорания топлива

Теплота сгорания топлива является его качественной основной характеристикой. Для характеристики различных видов топлив служит удельная теплота сгорания, которая представляет собой количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы (кДж/кг).

Для газообразных топлив применяется показатель объемной теплоты сгорания, характеризующий количество теплоты, выделяемой при полном сгорании единицы объема (кДж/м3). Газообразное топливо оценивают также по молярной теплоте сгорания, то есть по количеству теплоты, выделяемой при полном сгорании одного моля газа (кДж/моль).

Теплоту сгорания жидкого и твердого топлива вычисляют по формуле Д. И. Менделеева. Высшее удельное количество теплоты сгорания определяют по формуле:

QB=339C+1256H-109(O-S) (1.1.).

Низшее (рабочее) удельное количество теплоты сгорания топлива определяют по выражению:

QH=QB-25(9H+W) (1.2.).

В указанных формулах содержание химических элементов выражается в процентах.

Низшая, или рабочая, теплота сгорания Он — это теплота сгорания, получаемая в практических условиях. Вычитаемое 25(9H+W) представляет собой удельное количество теплоты, которое затрачивается на превращение в пар влаги, выделяющейся при сгорании топлива. Пар уносится с продуктами сгорания в атмосферу (9Нчисло массовых частей воды, образующихся при сгорании одной массовой части водорода; Н, W — содержание, в топливе соответственно водорода и воды, процентов). В приведенном выражении принято, что дымовые газы охлаждаются до +20°С, оставаясь в газои парообразном состояниях. Значит, 1 кг пара при выносе в атмосферу будет забирать 2671-(100−20)-2,0096=2512 кДж/кг (2671 кДж/кгколичество теплоты, затрачиваемой на испарение 1 кг воды, (100−20) — условный перепад температуры паров воды, °С; 2,0096 кДж/кг — теплоемкость паров воды).

Основной характеристикой газообразных топлив является объемная теплота сгорания (кДж/м3), которая определяется делением молярного количества теплоты сгорания на объем 1 киломоля газа. 1 киломоль любого газа при нормальных условиях (0°С и 760 мм.рт.ст) занимает объем 22,4 м³.

Высшее объемное количество теплоты сгорания газообразного топлива в расчете на сухую массу может быть определенно по формуле:

Qсв=128(СО+Н2)+399СН4+639СnНm, (1.3.).

а ее низшее объемное количество:

Qcн=128CO+108H2+356CH4+589CnHm. (1.4.).

Объемное количество теплоты сгорания рабочей массы газообразного топлива, содержащего водяные пары, вычисляют по формулам:

QPB=0,805-Qcв/(0,805+W), (1.5.).

Или.

QPH-0,805-Qcн/(0,805+W), (1.6.).

где: 0,805-масса 1 м³ водяного пара, кг;

W — содержание влаги в м3 газа, кг.

Теплоту сгорания определяют также опытным путем, сжигая определенное количество топлива в специальных приборах (калориметрах). Теплоту сгорания оценивают по повышению температуры воды в калориметре.

Таблица 1.2 — Теплота сгорания и калорийные эквиваленты различных видов топлива.

Для сравнения топлив введено понятие условное топливо. За единицу такого топлива принято топливо, которое при полном сгорании 1 кг или 1 м³ выделяет 29 307,6 кДж. Чтобы перевести любое топливо в условное и потом сравнить его с другими, нужно теплоту сгорания данного топлива разделить на теплоту сгорания условного топлива. Полученное число представляет собой калорийный эквивалент данного топлива и показывает, во сколько раз реальное топливо выделяет больше или меньше теплоты по сравнению с условным.

Для анализа топлива отбирают среднюю пробу в соответствии с требованиями специальных ГОСТов. У газообразного топлива среднюю пробу отбирают аспираторами.

Пробы жидкого топлива берут специальными пробоотборниками при его приеме, отпуске, хранении из резервуара или бочки, при работе транспорта из топливного бака и т. д. Среднюю пробу приготавливают путем смешивания индивидуальных проб, число которых зависит от объема, формы и числа емкостей. Например, для горизонтального резервуара среднюю пробу определяют из индивидуальных проб, взятых с трех уровней: верхнегос глубины 200 мм от поверхности нефтепродукта (1 часть), среднегоиз середины объема (3 части) и нижнего — на расстоянии 250…300 мм от дна резервуара (1 часть). Затем эти пробы сливают в одну емкость, хорошо перемешивают и отбирают среднюю пробу для исследования. Берут также пробу со дна резервуара для обнаружения воды. Уровень воды можно определить также, опуская в резервуар измерительную рейку, нижняя часть которой покрыта специальной водочувствительной пастой. По высоте растворения пасты судят об уровне воды в емкости.