UlazNajniža kalorijska vrijednost goriva je prirodni plin. Kalorična vrijednost gasova
Svakog dana, paleći gorionik na kuhinjskom štednjaku, malo ljudi razmišlja o tome kako je davno počela proizvodnja plina. U našoj zemlji njegov razvoj je započeo u dvadesetom veku. Prije toga, jednostavno je pronađen prilikom vađenja naftnih derivata. Kalorična vrijednost prirodnog plina je toliko visoka da je danas ova sirovina jednostavno nezamjenjiva, a njegovi visokokvalitetni analozi još nisu razvijeni.
Tabela kalorijske vrijednosti pomoći će vam da odaberete gorivo za grijanje vašeg doma
Karakteristike fosilnih goriva
Prirodni plin je važno fosilno gorivo koje zauzima vodeću poziciju u bilansima goriva i energije mnogih zemalja. Za snabdijevanje gorivom gradova i raznih tehničkih poduzeća troše razne zapaljive plinove, jer se prirodni plin smatra opasnim.
Ekolozi vjeruju da je plin najčišće gorivo; kada se sagori, emituje mnogo manje toksične supstance nego ogrevno drvo, ugalj, nafta. Ovo gorivo ljudi svakodnevno koriste i sadrži aditiv kao što je odorant, dodaje se u opremljenim instalacijama u omjeru od 16 miligrama na hiljadu kubnih metara plina.
Važna komponenta supstance je metan (otprilike 88-96%), ostalo su druge hemikalije:
- butan;
- hidrogen sulfid;
- propan;
- nitrogen;
- kiseonik.
U ovom videu ćemo pogledati ulogu uglja:
Količina metana u prirodnom gorivu direktno zavisi od njegovog depozita.
Opisani tip goriva sastoji se od ugljikovodičnih i neugljikovodičnih komponenti. Prirodna fosilna goriva su prvenstveno metan, koji uključuje butan i propan. Osim ugljikovodičnih komponenti, opisano fosilno gorivo sadrži dušik, sumpor, helijum i argon. Tečne pare se također nalaze, ali samo u plinskim i naftnim poljima.
Vrste depozita
Postoji nekoliko vrsta nalazišta gasa. Podijeljeni su na sljedeće vrste:
- gas;
- ulje.
Njihova karakteristična karakteristika je sadržaj ugljovodonika. Naslage gasa sadrže otprilike 85-90% prisutne supstance, naftna polja ne sadrže više od 50%. Preostale postotke zauzimaju tvari kao što su butan, propan i ulje.
Veliki nedostatak proizvodnje ulja je ispiranje raznih aditiva. Sumpor se koristi kao nečistoća u tehničkim preduzećima.
Potrošnja prirodnog gasa
Butan se troši kao gorivo na benzinskim pumpama za automobile, i organska materija, nazvan "propan", koristi se za punjenje upaljača. Acetilen je vrlo zapaljiva tvar i koristi se u zavarivanju i rezanju metala.
Fosilna goriva se koriste u svakodnevnom životu:
- stupovi;
- šporet na plin;
Ova vrsta goriva smatra se najjeftinijim i bezopasnim, a jedini nedostatak je oslobađanje ugljičnog dioksida u atmosferu kada se sagorijeva. Naučnici širom planete traže zamenu za toplotnu energiju.
Kalorična vrijednost
Kalorična vrijednost prirodnog plina je količina topline koja se stvara kada se jedinica goriva dovoljno sagori. Količina toplote koja se oslobađa tokom sagorevanja odnosi se na jedan kubni metar uzet u prirodnim uslovima.
Toplotni kapacitet prirodnog plina mjeri se sljedećim pokazateljima:
- kcal/nm 3 ;
- kcal/m3.
Postoji visoka i niska kalorijska vrijednost:
- Visoko. Razmatra toplinu vodene pare koja nastaje tokom sagorevanja goriva.
- Nisko. Ne uzima u obzir toplinu sadržanu u vodenoj pari, jer se takve pare ne mogu kondenzirati, već odlaze s proizvodima izgaranja. Zbog akumulacije vodene pare stvara količinu toplote od 540 kcal/kg. Osim toga, kada se kondenzat ohladi, izlazi toplina od 80 do sto kcal/kg. Općenito, zbog akumulacije vodene pare nastaje više od 600 kcal/kg, što je razlika između visoke i niske toplinske snage.
Za ogromnu većinu gasova koji se troše u gradskom sistemu distribucije goriva, razlika je ekvivalentna 10%. Da bi gradovi opskrbili plinom, njegova kalorijska vrijednost mora biti veća od 3500 kcal/nm 3 . To se objašnjava činjenicom da se opskrba vrši kroz cjevovod na velikim udaljenostima. Ako je kalorijska vrijednost niska, tada se njegova količina povećava.
Ako je kalorijska vrijednost prirodnog plina manja od 3500 kcal/nm 3, češće se koristi u industriji. Ne treba ga transportovati na velike udaljenosti, a sagorevanje postaje mnogo lakše. Velike promjene kaloričnu vrijednost plin zahtijeva često prilagođavanje, a ponekad i zamjenu velika količina standardizovani gorionici kućnih senzora, što dovodi do poteškoća.
Ova situacija dovodi do povećanja prečnika gasovoda, kao i do povećanja troškova metala, instalacije i rada mreže. Veliki nedostatak niskokaloričnih fosilnih goriva je ogroman sadržaj ugljičnog monoksida, koji povećava nivo opasnosti tokom rada goriva i održavanja cjevovoda, kao i opreme.
Toplota koja se oslobađa pri sagorevanju, koja ne prelazi 3500 kcal/nm 3, najčešće se koristi u industrijska proizvodnja, gdje ga nije potrebno prenositi na velike udaljenosti i lako izazvati sagorijevanje.
Klasifikacija zapaljivih gasova
Za snabdevanje gasom gradova i industrijskih preduzeća koriste se različiti zapaljivi gasovi koji se razlikuju po poreklu, hemijskom sastavu i fizičkim svojstvima.
Prema svom porijeklu, zapaljivi plinovi se dijele na prirodne, ili prirodne i umjetne, proizvedene iz čvrstih i tečnih goriva.
Prirodni gasovi izvučeni iz bušotina čistih plinskih polja ili naftnih polja zajedno s naftom. Plinovi iz naftnih polja nazivaju se povezani plinovi.
Plinovi iz čistih plinskih polja uglavnom se sastoje od metana sa malim sadržajem teških ugljovodonika. Odlikuje ih konstantan sastav i kalorijska vrijednost.
Povezani gasovi, zajedno sa metanom, sadrže značajan iznos teški ugljovodonici (propan i butan). Sastav i kalorijska vrijednost ovih plinova uvelike variraju.
Umjetni plinovi se proizvode u posebnim plinskim postrojenjima - ili se dobijaju kao nusproizvod pri sagorijevanju uglja u metalurškim postrojenjima, kao i u postrojenjima za preradu nafte.
Gasovi proizvedeni iz ugalj, u našoj zemlji se koriste za gradsko snabdevanje gasom u veoma ograničenim količinama, a njihova specifična težina se konstantno smanjuje. Istovremeno raste proizvodnja i potrošnja tečnih ugljovodoničnih gasova dobijenih iz pratećih naftnih gasova u gasno-benzinskim postrojenjima i u rafinerijama nafte tokom prerade nafte. Tečnost ugljovodonični gasovi, koji se koriste za gradsko snabdevanje gasom, sastoje se uglavnom od propana i butana.
Sastav gasova
Vrsta gasa i njegov sastav u velikoj meri određuju obim primene gasa, raspored i prečnike gasne mreže, projektna rešenja gasnih gorionika i pojedinačnih gasovodnih jedinica.
Potrošnja gasa zavisi od kalorijske vrednosti, a samim tim i od prečnika gasovoda i uslova sagorevanja gasa. Prilikom upotrebe plina u industrijskim instalacijama, temperatura sagorijevanja i brzina širenja plamena i konzistentnost sastava su veoma važni. plinsko gorivo Sastav gasova, kao i fizičko-hemijske karakteristike One prvenstveno zavise od vrste i načina dobijanja gasova.
Zapaljivi plinovi su mehaničke mješavine različitih plinova<как горючих, так и негорючих.
Gorivi deo gasovitog goriva obuhvata: vodonik (H 2) - gas bez boje, ukusa i mirisa, njegova niža kalorična vrednost je 2579 kcal/nm 3\ metan (CH 4) - plin bez boje, okusa i mirisa, glavni je zapaljivi dio prirodnih plinova, njegova niža kalorijska vrijednost je 8555 kcal/nm 3 ; ugljični monoksid (CO) - plin bez boje, okusa i mirisa, nastao nepotpunim sagorijevanjem bilo kojeg goriva, vrlo toksičan, niže kalorijske vrijednosti 3018 kcal/nm 3 ; teški ugljovodonici (S p N t), Ovo ime<и формулой обозначается целый ряд углеводородов (этан - С2Н 6 , пропан - С 3 Нв, бутан- С4Н 10 и др.), низшая теплотворная способность этих газов колеблется от 15226 до 34890 kcal/nm*.
Nesagorivi dio plinovitog goriva uključuje: ugljični dioksid (CO 2), kisik (O 2) i dušik (N 2).
Negorivi dio plinova obično se naziva balast. Prirodni plinovi se odlikuju visokom kalorijskom vrijednošću i potpunim odsustvom ugljičnog monoksida. Istovremeno, brojna ležišta, uglavnom plin i nafta, sadrže vrlo otrovan (i korozivan) plin - sumporovodik (H 2 S). Većina plinova umjetnog uglja sadrži značajnu količinu visoko toksičnog plina - ugljičnog monoksida (CO ).Prisustvo oksida u gasu ugljenika i drugih toksičnih materija je veoma nepoželjno, jer otežava rad i povećava opasnost pri upotrebi gasa.Pored glavnih komponenti, sastav gasova uključuje razne nečistoće, specifičnu vrednost što je u procentima zanemarljivo.Međutim, ako se uzme u obzir da se gasovodima snabdevaju hiljade pa i milioni kubika gasa, ukupna količina nečistoća dostiže značajnu vrednost.Mnoge nečistoće ispadaju u gasovodima, što u konačnici dovodi do smanjenja u njihovoj propusnosti, a ponekad i do potpunog prestanka prolaza gasa.Stoga, prisustvo nečistoća u gasu mora se uzeti u obzir pri projektovanju gasovoda, ali i tokom eksploatacije.
Količina i sastav nečistoća zavise od načina proizvodnje ili ekstrakcije gasa i stepena njegovog prečišćavanja. Najštetnije nečistoće su prašina, katran, naftalen, vlaga i jedinjenja sumpora.
Prašina se pojavljuje u gasu tokom procesa proizvodnje (vađenja) ili tokom transporta gasa kroz cjevovode. Smola je proizvod termičke razgradnje goriva i prati mnoge vještačke plinove. Ako u plinu ima prašine, smola doprinosi stvaranju katranskih čepova i začepljenja plinovoda.
Naftalen se obično nalazi u gasovima uglja koje je napravio čovjek. Na niskim temperaturama naftalen se taloži u cijevima i zajedno s drugim čvrstim i tekućim nečistoćama smanjuje područje protoka plinovoda.
Vlaga u obliku pare sadržana je u gotovo svim prirodnim i umjetnim plinovima. U prirodne gasove u samom gasnom polju dospeva usled kontakta gasova sa površinom vode, a veštački gasovi su zasićeni vodom tokom procesa proizvodnje.Prisustvo vlage u gasu u značajnim količinama je nepoželjno, jer smanjuje kaloričnost. vrednost gasa.Osim toga, ima visok toplotni kapacitet isparavanja , vlaga pri sagorevanju gasa nosi značajnu količinu toplote zajedno sa produktima sagorevanja u atmosferu.Veliki sadržaj vlage u gasu je takođe nepoželjan jer se kondenzuje pri hlađenju gasa tokom njegovog kretanja kroz cevi, može stvoriti vodene čepove u gasovodu (u donjim tačkama) koje je potrebno obrisati. To zahtijeva ugradnju posebnih kolektora kondenzata i njihovo ispumpavanje.
U jedinjenja sumpora, kao što je već napomenuto, spadaju sumporovodik, kao i ugljični disulfid, merkaptan itd. Ova jedinjenja ne samo da štetno utiču na zdravlje ljudi, već izazivaju i značajnu koroziju cevi.
Ostale štetne nečistoće uključuju jedinjenja amonijaka i cijanida, koja se uglavnom nalaze u ugljenim gasovima. Prisustvo spojeva amonijaka i cijanida dovodi do povećane korozije metala cijevi.
Prisustvo ugljičnog dioksida i dušika u zapaljivim plinovima je također nepoželjno. Ovi gasovi ne učestvuju u procesu sagorevanja, budući da su balast koji smanjuje kalorijsku vrednost, što dovodi do povećanja prečnika gasovoda i smanjenja ekonomske efikasnosti korišćenja gasovitog goriva.
Sastav gasova koji se koriste za gradsko snabdevanje gasom mora ispunjavati zahteve GOST 6542-50 (tabela 1).
Tabela 1
Prosječne vrijednosti sastava prirodnih plinova sa najpoznatijih polja u zemlji prikazane su u tabeli. 2.
Sa gasnih polja (suvo)
| Zapadna Ukrajina. . . | 81,2 | 7,5 | 4,5 | 3,7 | 2,5 | - . | 0,1 | 0,5 | 0,735 | |
| Šebelinskoe................................................ | 92,9 | 4,5 | 0,8 | 0,6 | 0,6 | ____ . | 0,1 | 0,5 | 0,603 | |
| Stavropol region. . | 98,6 | 0,4 | 0,14 | 0,06 | - | 0,1 | 0,7 | 0,561 | ||
| Krasnodar region. . | 92,9 | 0,5 | - | 0,5 | _ | 0,01 | 0,09 | 0,595 | ||
| Saratovskoe................................ | 93,4 | 2,1 | 0,8 | 0,4 | 0,3 | Otisci prstiju | 0,3 | 2,7 | 0,576 | |
| Gazli, regija Buhara | 96,7 | 0,35 | 0,4" | 0,1 | 0,45 | 0,575 | ||||
| Sa plinskih i naftnih polja (povezani) | ||||||||||
| Romashkino................................ | 18,5 | 6,2 | 4,7 | 0,1 | 11,5 | 1,07 | ||||
| 7,4 | 4,6 | ____ | Otisci prstiju | 1,112 | __ . | |||||
| Tuymazy........................ | 18,4 | 6,8 | 4,6 | ____ | 0,1 | 7,1 | 1,062 | - | ||
| Ashy...... | 23,5 | 9,3 | 3,5 | ____ | 0,2 | 4,5 | 1,132 | - | ||
| Debeo........ ................................ . | 2,5 | . ___ . | 1,5 | 0,721 | - | |||||
| Syzran-njeft................................. | 31,9 | 23,9 - | 5,9 | 2,7 | 0,8 | 1,7 | 1,6 | 31,5 | 0,932 | - |
| Išimbaj................................ | 42,4 | 20,5 | 7,2 | 3,1 | 2,8 | 1,040 | _ | |||
| Andijan. .............................. | 66,5 | 16,6 | 9,4 | 3,1 | 3,1 | 0,03 | 0,2 | 4,17 | 0,801 ; | |
Kalorična vrijednost gasova
Količina toplote koja se oslobađa tokom potpunog sagorevanja jedinične količine goriva naziva se toplotna vrednost (Q) ili, kako se ponekad kaže, kalorijska vrednost, odnosno toplotna vrednost, koja je jedna od glavnih karakteristika goriva.
Kalorična vrijednost plinova se obično naziva 1 m 3, uzeti u normalnim uslovima.
U tehničkim proračunima, normalni uslovi označavaju stanje gasa na temperaturi od 0°C i pri pritisku od 760°C. mmHg Art. Zapremina gasa u ovim uslovima je označena nm 3(normalni kubni metar).
Za merenja industrijskog gasa prema GOST 2923-45, temperatura 20°C i pritisak 760 se uzimaju kao normalni uslovi mmHg Art. Količina gasa pripisana ovim uslovima, za razliku od nm 3 zvaćemo m 3 (kubni metar).
Kalorična vrijednost gasova (Q)) izraženo u kcal/nm e ili u kcal/m3.
Za tečne plinove, kalorijska vrijednost se naziva 1 kg.
Postoje veće (Qc) i niže (Qn) kalorijske vrijednosti. Bruto kalorijska vrijednost uzima u obzir toplinu kondenzacije vodene pare koja nastaje tokom sagorijevanja goriva. Niža kalorijska vrijednost ne uzima u obzir toplinu sadržanu u vodenoj pari proizvoda izgaranja, jer se vodena para ne kondenzira, već se odvodi s produktima izgaranja.
Koncepti Q in i Q n odnose se samo na one gasove čije sagorevanje oslobađa vodenu paru (ovi koncepti se ne odnose na ugljen monoksid, koji ne proizvodi vodenu paru pri sagorevanju).
Kada se vodena para kondenzuje, oslobađa se toplota jednaka 539 kcal/kg. Osim toga, kada se kondenzat ohladi na 0°C (ili 20°C), oslobađa se toplina u količini od 100 odnosno 80. kcal/kg.
Ukupno se više od 600 topline oslobađa zbog kondenzacije vodene pare. kcal/kg,što je razlika između veće i niže kalorijske vrijednosti plina. Za većinu gasova koji se koriste za gradsko snabdevanje gasom ova razlika je 8-10%.
Kalorične vrijednosti nekih plinova date su u tabeli. 3.
Za gradsko snabdevanje gasom trenutno se koriste gasovi koji po pravilu imaju kalorijsku vrednost od najmanje 3500 kcal/nm 3 . Ovo se objašnjava činjenicom da se u urbanim sredinama gas dovodi kroz cijevi na značajnim udaljenostima. Kada je kalorijska vrijednost niska, mora se isporučiti velika količina. To neminovno dovodi do povećanja prečnika gasovoda i, kao posledica, povećanja metalnih investicija i sredstava za izgradnju gasnih mreža, a samim tim i povećanja operativnih troškova. Značajan nedostatak niskokaloričnih plinova je što u većini slučajeva sadrže značajnu količinu ugljičnog monoksida, što povećava opasnost pri korištenju plina, kao i pri servisiranju mreža i instalacija.
Kalorična vrijednost plina manja od 3500 kcal/nm 3 najčešće se koristi u industriji, gdje ga nije potrebno transportirati na velike udaljenosti i lakše je organizirati sagorijevanje. Za gradsko snabdevanje gasom poželjno je imati konstantnu toplotnu vrednost gasa. Fluktuacije, kao što smo već utvrdili, nisu dozvoljene više od 10%. Veća promjena kalorijske vrijednosti plina zahtijeva nova prilagođavanja, a ponekad i zamjenu velikog broja standardiziranih gorionika kućanskih aparata, što je povezano sa značajnim poteškoćama.
Količina toplote koja se oslobađa tokom potpunog sagorevanja jedinične količine goriva naziva se toplotna vrednost (Q) ili, kako se ponekad kaže, kalorijska vrednost, odnosno toplotna vrednost, koja je jedna od glavnih karakteristika goriva.
Kalorična vrijednost plinova se obično naziva 1 m 3, uzeti u normalnim uslovima.
U tehničkim proračunima, normalni uslovi označavaju stanje gasa na temperaturi od 0°C i pri pritisku od 760°C. mmHg Art. Zapremina gasa u ovim uslovima je označena nm 3(normalni kubni metar).
Za merenja industrijskog gasa prema GOST 2923-45, temperatura 20°C i pritisak 760 se uzimaju kao normalni uslovi mmHg Art. Količina gasa pripisana ovim uslovima, za razliku od nm 3 zvaćemo m 3 (kubni metar).
Kalorična vrijednost gasova (Q)) izraženo u kcal/nm e ili u kcal/m3.
Za tečne plinove, kalorijska vrijednost se naziva 1 kg.
Postoje veće (Qc) i niže (Qn) kalorijske vrijednosti. Bruto kalorijska vrijednost uzima u obzir toplinu kondenzacije vodene pare koja nastaje tokom sagorijevanja goriva. Niža kalorijska vrijednost ne uzima u obzir toplinu sadržanu u vodenoj pari proizvoda izgaranja, jer se vodena para ne kondenzira, već se odvodi s produktima izgaranja.
Koncepti Q in i Q n odnose se samo na one gasove čije sagorevanje oslobađa vodenu paru (ovi koncepti se ne odnose na ugljen monoksid, koji ne proizvodi vodenu paru pri sagorevanju).
Kada se vodena para kondenzuje, oslobađa se toplota jednaka 539 kcal/kg. Osim toga, kada se kondenzat ohladi na 0°C (ili 20°C), oslobađa se toplina u količini od 100 odnosno 80. kcal/kg.
Ukupno se više od 600 topline oslobađa zbog kondenzacije vodene pare. kcal/kg,što je razlika između veće i niže kalorijske vrijednosti plina. Za većinu gasova koji se koriste za gradsko snabdevanje gasom ova razlika je 8-10%.
Kalorične vrijednosti nekih plinova date su u tabeli. 3.
Za gradsko snabdevanje gasom trenutno se koriste gasovi koji po pravilu imaju kalorijsku vrednost od najmanje 3500 kcal/nm 3 . Ovo se objašnjava činjenicom da se u urbanim sredinama gas dovodi kroz cijevi na značajnim udaljenostima. Kada je kalorijska vrijednost niska, mora se isporučiti velika količina. To neminovno dovodi do povećanja prečnika gasovoda i, kao posledica, povećanja metalnih investicija i sredstava za izgradnju gasnih mreža, a samim tim i povećanja operativnih troškova. Značajan nedostatak niskokaloričnih plinova je što u većini slučajeva sadrže značajnu količinu ugljičnog monoksida, što povećava opasnost pri korištenju plina, kao i pri servisiranju mreža i instalacija.
Kalorična vrijednost plina manja od 3500 kcal/nm 3 najčešće se koristi u industriji, gdje ga nije potrebno transportirati na velike udaljenosti i lakše je organizirati sagorijevanje. Za gradsko snabdevanje gasom poželjno je imati konstantnu toplotnu vrednost gasa. Fluktuacije, kao što smo već utvrdili, nisu dozvoljene više od 10%. Veća promjena kalorijske vrijednosti plina zahtijeva nova prilagođavanja, a ponekad i zamjenu velikog broja standardiziranih gorionika kućanskih aparata, što je povezano sa značajnim poteškoćama.
Šta je gorivo?
Ovo je jedna komponenta ili mješavina tvari koje su sposobne za kemijske transformacije povezane s oslobađanjem topline. Različite vrste goriva razlikuju se po kvantitativnom sadržaju oksidatora koji se koristi za oslobađanje toplinske energije.
U širem smislu, gorivo je nosilac energije, odnosno potencijalna vrsta potencijalne energije.
Klasifikacija
Trenutno se vrste goriva dijele prema stanju agregacije na tečne, čvrste i plinovite.
Prirodni tvrdi materijali uključuju kamen, ogrevno drvo i antracit. Briketi, koks, termoantracit su vrste vještačkog čvrstog goriva.
Tečnosti obuhvataju supstance koje sadrže supstance organskog porekla. Njihove glavne komponente su: kiseonik, ugljenik, azot, vodonik, sumpor. Umjetno tekuće gorivo bit će razne smole i lož ulje.
To je mješavina raznih plinova: etilena, metana, propana, butana. Osim njih, plinovito gorivo sadrži ugljični dioksid i ugljični monoksid, sumporovodik, dušik, vodenu paru i kisik.
Indikatori goriva
Glavni indikator sagorevanja. Formula za određivanje kalorijske vrijednosti razmatra se u termohemiji. ispuštaju “standardno gorivo”, što podrazumijeva kaloričnu vrijednost od 1 kilograma antracita.
Lož ulje za domaćinstvo je namenjeno za sagorevanje u uređajima za grejanje male snage, koji se nalaze u stambenim prostorijama, generatorima toplote koji se koriste u poljoprivredi za sušenje stočne hrane, konzerviranje.
Specifična toplota sagorevanja goriva je vrednost koja pokazuje količinu toplote koja nastaje pri potpunom sagorevanju goriva zapremine 1 m 3 ili mase od jednog kilograma.
Za mjerenje ove vrijednosti koriste se J/kg, J/m3, kalorija/m3. Za određivanje topline sagorijevanja koristi se kalorimetrijska metoda.
Sa povećanjem specifične topline sagorijevanja goriva, specifična potrošnja goriva se smanjuje, a efikasnost ostaje nepromijenjena.
Toplota sagorevanja supstanci je količina energije koja se oslobađa tokom oksidacije čvrste, tečne ili gasovite supstance.
Određuje se hemijskim sastavom, kao i stanjem agregacije zapaljive supstance.
Karakteristike proizvoda sagorevanja
Više i niže kalorijske vrijednosti povezane su sa stanjem agregacije vode u tvarima dobivenim nakon sagorijevanja goriva.
Veća kalorijska vrijednost je količina topline koja se oslobađa tokom potpunog sagorijevanja tvari. Ova vrijednost uključuje i toplinu kondenzacije vodene pare.
Najmanja radna toplota sagorevanja je vrednost koja odgovara oslobađanju toplote tokom sagorevanja bez uzimanja u obzir toplote kondenzacije vodene pare.
Latentna toplota kondenzacije je količina energije kondenzacije vodene pare.
Matematički odnos
Više i niže kalorijske vrijednosti povezane su sljedećim odnosom:
QB = QH + k(W + 9H)
gdje je W količina po težini (u %) vode u zapaljivoj tvari;
H je količina vodonika (% po masi) u zapaljivoj tvari;
k - koeficijent jednak 6 kcal/kg
Metode za izvođenje proračuna
Više i niže kalorijske vrijednosti određuju se pomoću dvije glavne metode: proračunske i eksperimentalne.
Kalorimetri se koriste za izvođenje eksperimentalnih proračuna. Prvo se u njemu sagorijeva uzorak goriva. Toplina koja će se osloboditi voda u potpunosti apsorbira. Imajući ideju o masi vode, po promjeni njene temperature možete odrediti vrijednost topline sagorijevanja.
Ova tehnika se smatra jednostavnom i efikasnom; zahtijeva samo poznavanje podataka tehničke analize.
U metodi proračuna, više i niže kalorijske vrijednosti izračunavaju se pomoću formule Mendelejeva.
Q p H = 339C p +1030H p -109(O p -S p) - 25 W p (kJ/kg)
Uzima u obzir sadržaj ugljenika, kiseonika, vodonika, vodene pare, sumpora u radnom sastavu (u procentima). Količina toplote tokom sagorevanja određuje se uzimajući u obzir ekvivalentno gorivo.
Toplota sagorevanja gasa omogućava da se izvrše preliminarni proračuni i da se utvrdi efikasnost korišćenja određene vrste goriva.
Osobine porijekla
Da bismo razumjeli koliko se topline oslobađa prilikom sagorijevanja određenog goriva, potrebno je imati predstavu o njegovom porijeklu.
U prirodi postoje različite verzije čvrstih goriva, koje se razlikuju po sastavu i svojstvima.
Njegovo formiranje odvija se kroz nekoliko faza. Prvo se formira treset, zatim mrki i kameni ugalj, zatim antracit. Glavni izvori stvaranja čvrstog goriva su lišće, drvo i borove iglice. Kada dijelovi biljaka uginu i budu izloženi zraku, gljivice ih uništavaju i formiraju treset. Njegova akumulacija se pretvara u smeđu masu, a zatim se dobija smeđi gas.
Pri visokom pritisku i temperaturi smeđi gas se pretvara u ugalj, a zatim se gorivo akumulira u obliku antracita.
Pored organske materije, gorivo sadrži dodatni balast. Organskim se smatra onaj dio koji nastaje od organskih tvari: vodonika, ugljika, dušika, kisika. Pored ovih hemijskih elemenata, sadrži balast: vlagu, pepeo.
Tehnologija sagorevanja podrazumeva odvajanje radne, suve i zapaljive mase sagorelog goriva. Radna masa je gorivo u svom izvornom obliku koje se isporučuje potrošaču. Suva masa je sastav u kojem nema vode.
Compound
Najvrednije komponente su ugljenik i vodonik.
Ovi elementi se nalaze u bilo kojoj vrsti goriva. U tresetu i drvetu udio ugljika dostiže 58 posto, u kamenom i mrkom uglju - 80 posto, au antracitu 95 posto po težini. U zavisnosti od ovog indikatora, količina toplote koja se oslobađa tokom sagorevanja goriva se menja. Vodonik je drugi najvažniji element svakog goriva. Kada se veže s kisikom, stvara vlagu, što značajno smanjuje toplinsku vrijednost bilo kojeg goriva.
Njegov procenat se kreće od 3,8 u uljnim škriljcima do 11 u lož ulju. Kiseonik sadržan u gorivu djeluje kao balast.
Nije kemijski element koji stvara toplinu, stoga negativno utječe na vrijednost svoje topline sagorijevanja. Sagorijevanje dušika, sadržanog u slobodnom ili vezanom obliku u produktima sagorijevanja, smatra se štetnim nečistoćama, stoga je njegova količina jasno ograničena.
Sumpor je uključen u gorivo u obliku sulfata, sulfida, a također i kao plinovi sumpor-dioksida. Kada su hidrirani, oksidi sumpora stvaraju sumpornu kiselinu, koja uništava kotlovsku opremu i negativno utiče na vegetaciju i žive organizme.
Zbog toga je sumpor hemijski element čije je prisustvo u prirodnom gorivu krajnje nepoželjno. Ako jedinjenja sumpora dospeju u radni prostor, izazivaju značajno trovanje operativnog osoblja.
Postoje tri vrste pepela u zavisnosti od porekla:
- primarni;
- sekundarni;
- tercijarni
Primarna vrsta se formira od minerala koji se nalaze u biljkama. Sekundarni pepeo nastaje kao rezultat ulaska biljnih ostataka u pijesak i tlo tokom formiranja.
Tercijarni pepeo se pojavljuje u sastavu goriva tokom ekstrakcije, skladištenja i transporta. Sa značajnim taloženjem pepela dolazi do smanjenja prijenosa topline na grijaćoj površini kotlovske jedinice, smanjujući količinu prijenosa topline na vodu iz plinova. Ogromna količina pepela negativno utječe na rad kotla.
Konačno
Isparljive supstance imaju značajan uticaj na proces sagorevanja bilo koje vrste goriva. Što je njihova snaga veća, to će biti veća zapremina fronta plamena. Na primjer, ugljen i treset se lako zapale, proces je praćen manjim gubicima topline. Koks koji ostaje nakon uklanjanja isparljivih nečistoća sadrži samo mineralne i ugljične spojeve. U zavisnosti od karakteristika goriva, količina toplote se značajno menja.
U zavisnosti od hemijskog sastava, postoje tri faze formiranja čvrstog goriva: treset, lignit i ugalj.
Prirodno drvo se koristi u malim kotlovskim instalacijama. Uglavnom koriste sečku, piljevinu, ploče, koru, a samo ogrevno drvo se koristi u malim količinama. U zavisnosti od vrste drveta, količina proizvedene toplote značajno varira.
Kako se toplina sagorijevanja smanjuje, drvo za ogrjev stječe određene prednosti: brzu zapaljivost, minimalan sadržaj pepela i odsutnost tragova sumpora.
Pouzdane informacije o sastavu prirodnog ili sintetičkog goriva, njegovoj kalorijskoj vrijednosti, odličan su način za izvođenje termohemijskih proračuna.
Trenutno postoji prava prilika da se identifikuju one glavne opcije za čvrsta, gasovita, tečna goriva koja će biti najefikasnija i najjeftinija za upotrebu u određenoj situaciji.
U tablicama su prikazane masene specifične topline sagorijevanja goriva (tečnog, čvrstog i plinovitog) i nekih drugih zapaljivih materijala. Razmatrana su sledeća goriva: ugalj, ogrevno drvo, koks, treset, kerozin, nafta, alkohol, benzin, prirodni gas itd.
Lista tabela:
Tokom egzotermne reakcije oksidacije goriva, njegova hemijska energija se pretvara u toplotnu energiju uz oslobađanje određene količine toplote. Rezultirajuća toplinska energija se obično naziva toplinom sagorijevanja goriva. Zavisi od njegovog hemijskog sastava, vlažnosti i glavni je. Toplina sagorevanja goriva po 1 kg mase ili 1 m 3 zapremine čini masu ili zapreminsku specifičnu toplotu sagorevanja.
Specifična toplota sagorevanja goriva je količina toplote koja se oslobađa tokom potpunog sagorevanja jedinice mase ili zapremine čvrstog, tečnog ili gasovitog goriva. U Međunarodnom sistemu jedinica, ova vrijednost se mjeri u J/kg ili J/m 3.
Specifična toplota sagorevanja goriva može se odrediti eksperimentalno ili izračunati analitički. Eksperimentalne metode za određivanje kalorijske vrijednosti zasnivaju se na praktičnom mjerenju količine topline koja se oslobađa pri sagorijevanju goriva, na primjer u kalorimetru s termostatom i bombom za sagorijevanje. Za gorivo poznatog hemijskog sastava, specifična toplota sagorevanja može se odrediti pomoću periodične formule.
Postoje veće i niže specifične toplote sagorevanja. Veća kalorijska vrijednost jednaka je maksimalnoj količini topline koja se oslobađa tijekom potpunog sagorijevanja goriva, uzimajući u obzir toplinu koja se troši na isparavanje vlage sadržane u gorivu. Najmanja toplota sagorevanja manja je od najveće vrednosti za količinu toplote kondenzacije, koja nastaje od vlage goriva i vodonika organske mase, koja se tokom sagorevanja pretvara u vodu.
Za određivanje pokazatelja kvaliteta goriva, kao iu termičkim proračunima obično koriste nižu specifičnu toplotu sagorevanja, što je najvažnija termička i performansna karakteristika goriva i prikazana je u tabelama ispod.
Specifična toplota sagorevanja čvrstih goriva (ugalj, ogrevno drvo, treset, koks)
U tabeli su prikazane vrijednosti specifične topline sagorijevanja suhog čvrstog goriva u dimenziji MJ/kg. Gorivo u tabeli je poredano po nazivima po abecednom redu.
Od razmatranih čvrstih goriva, najvišu toplotnu vrijednost ima koksni ugalj - njegova specifična toplina sagorijevanja je 36,3 MJ/kg (ili u SI jedinicama 36,3·10 6 J/kg). Osim toga, visoka kalorična vrijednost karakteristična je za kameni ugalj, antracit, drveni i mrki ugalj.
Goriva sa niskom energetskom efikasnošću uključuju drvo, ogrevno drvo, barut, mleveni treset i uljni škriljac. Na primjer, specifična toplina sagorijevanja drva za ogrjev je 8,4...12,5, a baruta samo 3,8 MJ/kg.
| Gorivo | |
|---|---|
| Antracit | 26,8…34,8 |
| Drveni peleti (peleti) | 18,5 |
| Suvo ogrevno drvo | 8,4…11 |
| Ogrevno drvo od suhe breze | 12,5 |
| Gasni koks | 26,9 |
| Eksplozija koksa | 30,4 |
| Polukoks | 27,3 |
| Puder | 3,8 |
| Slate | 4,6…9 |
| Uljni škriljci | 5,9…15 |
| Čvrsto raketno gorivo | 4,2…10,5 |
| Treset | 16,3 |
| Vlaknasti treset | 21,8 |
| Mljeveni treset | 8,1…10,5 |
| Tresetna mrvica | 10,8 |
| Mrki ugalj | 13…25 |
| Mrki ugalj (briketi) | 20,2 |
| Mrki ugalj (prašina) | 25 |
| Donjeck ugalj | 19,7…24 |
| Ugalj | 31,5…34,4 |
| Ugalj | 27 |
| Koksni ugalj | 36,3 |
| Kuznjecki ugalj | 22,8…25,1 |
| Čeljabinsk ugalj | 12,8 |
| Ekibastuski ugalj | 16,7 |
| Frestorf | 8,1 |
| Šljaka | 27,5 |
Specifična toplota sagorevanja tečnih goriva (alkohol, benzin, kerozin, ulje)
Data je tabela specifične toplote sagorevanja tečnog goriva i nekih drugih organskih tečnosti. Treba napomenuti da goriva kao što su benzin, dizel gorivo i ulje imaju veliko oslobađanje toplote tokom sagorevanja.
Specifična toplota sagorevanja alkohola i acetona je znatno niža od tradicionalnih motornih goriva. Osim toga, tečno raketno gorivo ima relativno nisku kaloričnu vrijednost i, uz potpuno sagorijevanje 1 kg ovih ugljovodonika, oslobodit će se količina topline jednaka 9,2 odnosno 13,3 MJ.
| Gorivo | Specifična toplota sagorevanja, MJ/kg |
|---|---|
| Aceton | 31,4 |
| Benzin A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Avio-benzin B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Benzin AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| Benzen | 40,6 |
| Zimsko dizel gorivo (GOST 305-73) | 43,6 |
| Ljetno dizel gorivo (GOST 305-73) | 43,4 |
| Tečno raketno gorivo (kerozin + tečni kiseonik) | 9,2 |
| Avijacijski kerozin | 42,9 |
| Kerozin za rasvjetu (GOST 4753-68) | 43,7 |
| Xylene | 43,2 |
| Lož ulje sa visokim sadržajem sumpora | 39 |
| Lož ulje sa niskim sadržajem sumpora | 40,5 |
| Lož ulje sa niskim sadržajem sumpora | 41,7 |
| Sumporno lož ulje | 39,6 |
| metil alkohol (metanol) | 21,1 |
| n-butil alkohol | 36,8 |
| Ulje | 43,5…46 |
| Metansko ulje | 21,5 |
| Toluen | 40,9 |
| Vajt špirit (GOST 313452) | 44 |
| Etilen glikol | 13,3 |
| etil alkohol (etanol) | 30,6 |
Specifična toplota sagorevanja gasovitih goriva i zapaljivih gasova
Prikazana je tabela specifične toplote sagorevanja gasovitog goriva i nekih drugih zapaljivih gasova u dimenziji MJ/kg. Od gasova koji se razmatraju, on ima najveću masenu specifičnu toplotu sagorevanja. Potpuno sagorevanje jednog kilograma ovog gasa će osloboditi 119,83 MJ toplote. Takođe, gorivo kao što je prirodni gas ima visoku toplotnu vrednost - specifična toplota sagorevanja prirodnog gasa je 41...49 MJ/kg (za čisti gas je 50 MJ/kg).
| Gorivo | Specifična toplota sagorevanja, MJ/kg |
|---|---|
| 1-Buten | 45,3 |
| Amonijak | 18,6 |
| Acetilen | 48,3 |
| Vodonik | 119,83 |
| Vodik, mješavina s metanom (50% H 2 i 50% CH 4 po težini) | 85 |
| Vodik, mješavina s metanom i ugljičnim monoksidom (33-33-33% po težini) | 60 |
| Vodik, mješavina s ugljičnim monoksidom (50% H 2 50% CO 2 po težini) | 65 |
| Plin iz visoke peći | 3 |
| Koksni plin | 38,5 |
| Tečni ugljikovodični plin LPG (propan-butan) | 43,8 |
| izobutan | 45,6 |
| Metan | 50 |
| n-butan | 45,7 |
| n-heksan | 45,1 |
| n-pentan | 45,4 |
| Povezani gas | 40,6…43 |
| Prirodni gas | 41…49 |
| Propadiene | 46,3 |
| Propan | 46,3 |
| propilen | 45,8 |
| Propilen, mješavina sa vodonikom i ugljičnim monoksidom (90%-9%-1% po težini) | 52 |
| Ethane | 47,5 |
| Etilen | 47,2 |
Specifična toplota sagorevanja nekih zapaljivih materijala
Data je tabela specifične toplote sagorevanja nekih zapaljivih materijala (drvo, papir, plastika, slama, guma itd.). Treba obratiti pažnju na materijale sa visokim oslobađanjem toplote tokom sagorevanja. Takvi materijali uključuju: gumu raznih vrsta, ekspandirani polistiren (pjena), polipropilen i polietilen.
| Gorivo | Specifična toplota sagorevanja, MJ/kg |
|---|---|
| Papir | 17,6 |
| Leatherette | 21,5 |
| Drvo (šipke sa 14% sadržaja vlage) | 13,8 |
| Drvo u hrpama | 16,6 |
| Hrastovo drvo | 19,9 |
| Drvo smreke | 20,3 |
| Drvo zeleno | 6,3 |
| Borovo drvo | 20,9 |
| Capron | 31,1 |
| Karbolit proizvodi | 26,9 |
| Karton | 16,5 |
| Stiren butadien guma SKS-30AR | 43,9 |
| Prirodna guma | 44,8 |
| Sintetička guma | 40,2 |
| Rubber SKS | 43,9 |
| Hloroprenska guma | 28 |
| Linoleum od polivinilklorida | 14,3 |
| Dvoslojni polivinilhloridni linoleum | 17,9 |
| Linoleum od polivinilklorida na bazi filca | 16,6 |
| Polivinilhloridni linoleum na toploj bazi | 17,6 |
| Linoleum od polivinil hlorida na platnu | 20,3 |
| Gumeni linoleum (Relin) | 27,2 |
| Parafin parafin | 11,2 |
| Polistirenska pjena PVC-1 | 19,5 |
| Pjenasta plastika FS-7 | 24,4 |
| Pjenasta plastika FF | 31,4 |
| Ekspandirani polistiren PSB-S | 41,6 |
| Poliuretanska pjena | 24,3 |
| Vlaknaste ploče | 20,9 |
| polivinil hlorid (PVC) | 20,7 |
| Polikarbonat | 31 |
| Polipropilen | 45,7 |
| Polistiren | 39 |
| Polietilen visokog pritiska | 47 |
| Polietilen niskog pritiska | 46,7 |
| Guma | 33,5 |
| Ruberoid | 29,5 |
| Kanalska čađ | 28,3 |
| Hay | 16,7 |
| Slama | 17 |
| Organsko staklo (pleksiglas) | 27,7 |
| Tekstolit | 20,9 |
| Tol | 16 |
| TNT | 15 |
| Pamuk | 17,5 |
| Celuloza | 16,4 |
| Vuna i vunena vlakna | 23,1 |
Izvori:
- GOST 147-2013 Čvrsto mineralno gorivo. Određivanje veće toplotne vrednosti i izračunavanje niže toplotne vrednosti.
- GOST 21261-91 Naftni proizvodi. Metoda za određivanje veće toplotne vrednosti i izračunavanje niže toplotne vrednosti.
- GOST 22667-82 Prirodni zapaljivi gasovi. Metoda proračuna za određivanje kalorijske vrijednosti, relativne gustine i Vobeovog broja.
- GOST 31369-2008 Prirodni gas. Proračun kalorijske vrijednosti, gustine, relativne gustine i Vobeovog broja na osnovu sastava komponenti.
- Zemsky G. T. Zapaljiva svojstva neorganskih i organskih materijala: referentna knjiga M.: VNIIPO, 2016 - 970 str.