Gazın özgül yanma ısısı. Doğal gaz ve ev kullanımı için kalorifik değeri

Tablolar kütleyi gösteriyor özısı yakıtın (sıvı, katı ve gaz halinde) ve diğer bazı yanıcı maddelerin yanması. Aşağıdaki yakıtlar dikkate alınmıştır: kömür, yakacak odun, kok, turba, gazyağı, yağ, alkol, benzin, doğal gaz vb.

Tablo listesi:

Yakıt oksidasyonunun ekzotermik reaksiyonu sırasında, kimyasal enerjisi belirli bir miktarda ısının açığa çıkmasıyla termal enerjiye dönüştürülür. Sonuç Termal enerji genellikle yakıtın yanma ısısı denir. Kimyasal bileşimine, nemine bağlıdır ve asıl olanıdır. 1 kg kütle veya 1 m3 hacim başına yakıtın yanma ısısı, kütle veya hacimsel özgül yanma ısısını oluşturur.

Bir yakıtın özgül yanma ısısı, katı, sıvı veya katının birim kütlesinin veya hacminin tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. gazlı yakıt. İÇİNDE Uluslararası sistem birimlerinde bu değer J/kg veya J/m3 cinsinden ölçülür.

Bir yakıtın özgül yanma ısısı deneysel olarak belirlenebilir veya analitik olarak hesaplanabilir. Kalorifik değeri belirlemeye yönelik deneysel yöntemler, bir yakıt yandığında açığa çıkan ısı miktarının, örneğin termostatlı ve yanma bombalı bir kalorimetrede pratik ölçümüne dayanır. Bilinen yakıt için kimyasal bileşim Spesifik yanma ısısı Mendeleev formülü kullanılarak belirlenebilir.

Daha yüksek ve daha düşük özgül yanma ısıları vardır. Daha yüksek kalorifik değer azami sayı Yakıtta bulunan nemin buharlaşması için harcanan ısı dikkate alınarak, yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı. Net kalorifik değer değerden az yakıtın nemi ve yanma sırasında suya dönüşen organik kütlenin hidrojeninden oluşan yoğuşma ısısı miktarı daha yüksektir.

Yakıt kalitesi göstergelerini ve termal hesaplamaları belirlemek genellikle daha düşük özgül yanma ısısı kullanırlar Yakıtın en önemli termal ve performans özelliği olan ve aşağıdaki tablolarda gösterilmektedir.

Katı yakıtların (kömür, yakacak odun, turba, kok) yanma özgül ısısı

Tablo, kuru katı yakıtın özgül yanma ısısının değerlerini MJ/kg boyutunda göstermektedir. Tablodaki yakıtlar ada göre alfabetik sıraya göre düzenlenmiştir.

Dikkate alınan katı yakıtlar arasında koklaşabilir taş kömürü en yüksek kalorifik değere sahiptir - özgül yanma ısısı 36,3 MJ/kg'dır (veya SI birimlerinde 36,3·10 6 J/kg). Ayrıca yüksek yanma ısısı da karakteristiktir. kömür, antrasit, kömür ve kahverengi kömür.

Enerji verimliliği düşük yakıtlar arasında odun, yakacak odun, barut, öğütülmüş turba ve bitümlü şist yer alır. Örneğin yakacak odunun özgül yanma ısısı 8,4...12,5, barutunki ise yalnızca 3,8 MJ/kg'dır.

Katı yakıtların (kömür, yakacak odun, turba, kok) yanma özgül ısısı

Yakıt
Antrasit	26,8…34,8
Odun peletleri (peletler)	18,5
Kuru yakacak odun	8,4…11
Kuru huş yakacak odun	12,5
Gaz kok	26,9
kokain patlat	30,4
Yarı kok	27,3
Pudra	3,8
Arduvaz	4,6…9
Yağlı şist	5,9…15
Katı roket yakıtı	4,2…10,5
Turba	16,3
Lifli turba	21,8
Öğütülmüş turba	8,1…10,5
Turba kırıntısı	10,8
kahverengi kömür	13…25
Kahverengi kömür (briket)	20,2
Kahverengi kömür (toz)	25
Donetsk kömürü	19,7…24
Odun kömürü	31,5…34,4
Kömür	27
Koklaşabilir taş kömürü	36,3
Kuznetsk kömürü	22,8…25,1
Çelyabinsk kömürü	12,8
Ekibastuz kömürü	16,7
Frestorf	8,1
Cüruf	27,5

Sıvı yakıtların (alkol, benzin, gazyağı, yağ) özgül yanma ısısı

Sıvı yakıtın ve diğer bazı organik sıvıların özgül yanma ısısını gösteren bir tablo verilmiştir. Benzin, dizel yakıt ve yağ gibi yakıtların yanma sırasında yüksek ısı salınımına sahip olduğunu belirtmek gerekir.

Alkol ve asetonun özgül yanma ısısı, geleneksel motor yakıtlarından önemli ölçüde daha düşüktür. Üstelik göreceli olarak Düşük değer Sıvı roket yakıtının kalorifik değeri vardır ve bu hidrokarbonların 1 kg'ının tamamen yanması durumunda sırasıyla 9,2 ve 13,3 MJ'ye eşit miktarda ısı açığa çıkacaktır.

Sıvı yakıtların (alkol, benzin, gazyağı, yağ) özgül yanma ısısı

Yakıt	Özgül yanma ısısı, MJ/kg
Aseton	31,4
Benzin A-72 (GOST 2084-67)	44,2
Havacılık benzini B-70 (GOST 1012-72)	44,1
Benzin AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
Benzen	40,6
Kış dizel yakıtı (GOST 305-73)	43,6
Yaz dizel yakıtı (GOST 305-73)	43,4
Sıvı roket yakıtı (gazyağı + sıvı oksijen)	9,2
Havacılık gazyağı	42,9
Aydınlatma için gazyağı (GOST 4753-68)	43,7
Ksilen	43,2
Yüksek kükürtlü akaryakıt	39
Düşük kükürtlü akaryakıt	40,5
Düşük kükürtlü akaryakıt	41,7
Kükürtlü akaryakıt	39,6
Metil alkol (metanol)	21,1
n-Bütil alkol	36,8
Yağ	43,5…46
Metan yağı	21,5
Toluen	40,9
Beyaz ruh (GOST 313452)	44
EtilenGlikol	13,3
Etil alkol (etanol)	30,6

Gazlı yakıtların ve yanıcı gazların özgül yanma ısısı

Gaz halindeki yakıtın ve diğer bazı yanıcı gazların MJ/kg boyutunda özgül yanma ısısını gösteren bir tablo sunulmaktadır. Dikkate alınan gazlar arasında, kütlesel özgül yanma ısısı en yüksek olanıdır. Bu gazın bir kilogramının tamamen yanması 119,83 MJ ısı açığa çıkaracaktır. Ayrıca, doğal gaz gibi yakıtın kalorifik değeri yüksektir; doğal gazın özgül yanma ısısı 41...49 MJ/kg'dır (saf gaz için 50 MJ/kg'dır).

Gaz halindeki yakıt ve yanıcı gazların (hidrojen, doğal gaz, metan) özgül yanma ısısı

Yakıt	Özgül yanma ısısı, MJ/kg
1-Buten	45,3
Amonyak	18,6
Asetilen	48,3
Hidrojen	119,83
Hidrojen, metan karışımı (ağırlıkça %50 H2 ve %50 CH4)	85
Hidrojen, metan ve karbon monoksit karışımı (ağırlıkça %33-33-33)	60
Hidrojen, karbon monoksit karışımı (ağırlıkça %50 H2 %50 CO2)	65
Yüksek fırın gazı	3
Kok Fırını Gazı	38,5
Sıvılaştırılmış hidrokarbon gazı LPG (propan-bütan)	43,8
İzobütan	45,6
Metan	50
n-Bütan	45,7
n-Heksan	45,1
n-Pentan	45,4
İlgili gaz	40,6…43
Doğal gaz	41…49
Propadien	46,3
Propan	46,3
Propilen	45,8
Propilen, hidrojen ve karbon monoksit karışımı (ağırlıkça %90-%9-%1)	52
Etan	47,5
Etilen	47,2

Bazı yanıcı maddelerin özgül yanma ısısı

Bazı yanıcı malzemelerin (ahşap, kağıt, plastik, saman, kauçuk vb.) özgül yanma ısısını gösteren bir tablo verilmiştir. Yanma sırasında yüksek ısı açığa çıkan malzemelere dikkat edilmelidir. Bu tür malzemeler şunları içerir: çeşitli tiplerde kauçuk, genişletilmiş polistiren (köpük), polipropilen ve polietilen.

Bazı yanıcı maddelerin özgül yanma ısısı

Yakıt	Özgül yanma ısısı, MJ/kg
Kağıt	17,6
Suni deri	21,5
Ahşap (%14 nem içeriğine sahip çubuklar)	13,8
Yığın halinde ahşap	16,6
Meşe ağacı	19,9
Ladin ağacı	20,3
Ahşap yeşili	6,3
Çam ağacı	20,9
kapron	31,1
Karbolit ürünleri	26,9
Karton	16,5
Stiren bütadien kauçuk SKS-30AR	43,9
Doğal kauçuk	44,8
Sentetik kauçuk	40,2
Kauçuk SKS	43,9
Kloropren kauçuk	28
Polivinil klorür linolyum	14,3
Çift katmanlı polivinil klorür linolyum	17,9
Keçe bazlı polivinil klorür linolyum	16,6
Sıcak bazlı polivinil klorür muşamba	17,6
Kumaş bazlı polivinil klorür muşamba	20,3
Kauçuk muşamba (Relin)	27,2
Parafin parafin	11,2
Polistiren köpük PVC-1	19,5
Köpük plastik FS-7	24,4
Köpük plastik FF	31,4
Genişletilmiş polistiren PSB-S	41,6
Poliüretan köpük	24,3
Sunta	20,9
Polivinil klorür (PVC)	20,7
Polikarbonat	31
Polipropilen	45,7
Polistiren	39
Yüksek basınçlı polietilen	47
Düşük basınçlı polietilen	46,7
Lastik	33,5
Rüberoit	29,5
Kanal kurumu	28,3
Saman	16,7
Pipet	17
Organik cam (pleksiglas)	27,7
Tektolit	20,9
Tol	16
TNT	15
Pamuk	17,5
Selüloz	16,4
Yün ve yün lifleri	23,1

Kaynaklar:

1. GOST 147-2013 Katı mineral yakıt. Yüksek kalorifik değerin belirlenmesi ve alt kalorifik değerin hesaplanması.
2. GOST 21261-91 Petrol ürünleri. Daha yüksek kalorifik değeri belirleme ve daha düşük kalorifik değeri hesaplama yöntemi.
3. GOST 22667-82 Doğal yanıcı gazlar. Kalorifik değeri, bağıl yoğunluğu ve Wobbe sayısını belirlemek için hesaplama yöntemi.
4. GOST 31369-2008 Doğal gaz. Bileşen bileşimine göre kalorifik değer, yoğunluk, bağıl yoğunluk ve Wobbe sayısının hesaplanması.
5. Zemsky G. T. İnorganik ve organik malzemelerin yanıcı özellikleri: referans kitabı M.: VNIIPO, 2016 - 970 s.

Organik kökenli maddeler, yandığında belirli miktarda termal enerji açığa çıkaran yakıtları içerir. Isı üretimi, yüksek verimlilik ve özellikle insan sağlığına ve çevreye zararlı maddeler olmak üzere yan etkilerin bulunmaması ile karakterize edilmelidir.

Şömineye yükleme kolaylığı için ahşap malzeme 30 cm uzunluğa kadar tek tek elemanlar halinde kesilir, kullanım verimliliğini artırmak için yakacak odun mümkün olduğu kadar kuru olmalı ve yanma süreci nispeten yavaş olmalıdır. Birçok bakımdan meşe ve huş ağacı, ela ve dişbudak gibi sert ağaçlardan ve alıçtan elde edilen ahşaplar tesislerin ısıtılması için uygundur. Yüksek reçine içeriğinden dolayı artan hız yanma ve düşük kalorifik değer iğne yapraklı ağaçlar bu bakımdan önemli ölçüde yetersizdirler.

Isıl değerin değerinin ahşabın yoğunluğundan etkilendiği anlaşılmalıdır.

Tortul kayalardan elde edilen bitki kökenli doğal bir malzemedir.

Bu tip katı yakıt karbon ve diğerlerini içerir. kimyasal elementler. Malzemenin yaşına bağlı olarak türlere ayrılması vardır. Kahverengi kömür en genç tür olarak kabul edilir, bunu taşkömürü takip eder ve antrasit diğer tüm türlerden daha yaşlıdır. Yanıcı maddenin yaşı aynı zamanda genç malzemede daha fazla bulunan nem içeriğini de belirler.

Kömürün yanması sırasında çevre kirliliği meydana gelir ve kazan ızgaralarında cüruf oluşur ve bu da normal yanmaya bir dereceye kadar engel oluşturur. Malzemede kükürt bulunması da atmosfer için olumsuz bir faktördür, çünkü hava boşluğunda bu element sülfürik asite dönüştürülür.

Ancak tüketicilerin sağlıklarından endişe etmemesi gerekiyor. Özel müşterilerle ilgilenen bu malzemenin üreticileri, içindeki kükürt içeriğini azaltmaya çalışıyor. Kömürün ısıl değeri aynı tür içerisinde dahi farklılık gösterebilmektedir. Fark, alt türün özelliklerine, mineral içeriğine ve üretim coğrafyasına bağlıdır. Katı yakıt olarak sadece saf kömür değil aynı zamanda briketler halinde preslenmiş düşük zenginleştirilmiş kömür cürufu da bulunur.

Peletler (yakıt granülleri), endüstriyel olarak odun ve bitki atıklarından üretilen katı yakıtlardır: talaş, ağaç kabuğu, karton, saman.

Toz haline getirilen hammadde kurutulur ve belirli bir şekle sahip granüller halinde çıktığı bir granülatöre dökülür. Kütleye viskozite eklemek için bir bitki polimeri olan lignin kullanılır. Karmaşıklık üretim süreci ve yüksek talep pelet maliyetini belirliyor. Malzeme özel donanımlı kazanlarda kullanılır.

Yakıt türleri, işlendikleri malzemeye bağlı olarak belirlenir:

• her türden ağacın yuvarlak kerestesi;
• pipet;
• turba;
• ayçiçeği kabuğu.

Yakıt peletlerinin sahip olduğu avantajlar arasında aşağıdaki niteliklere dikkat etmek önemlidir:

• Çevre dostu;
• deforme olmama ve mantarlara karşı direnç;
• açık havada bile kolay saklama;
• yanmanın tekdüzeliği ve süresi;
• nispeten düşük maliyet;
• Çeşitli ısıtma cihazları için kullanım imkanı;
• özel donanımlı bir kazana otomatik yükleme için uygun granül boyutu.

Briketler

Briketler birçok yönden peletlere benzeyen katı yakıtlardır. Üretimleri için aynı malzemeler kullanılır: talaş, talaş, turba, kabuk ve saman. Üretim sürecinde ham maddeler ezilir ve sıkıştırılarak briket haline getirilir. Bu malzeme aynı zamanda çevre dostu bir yakıttır. Açık havada bile saklanması uygundur. Bu yakıtın düzgün, düzgün ve yavaş yanması hem şöminelerde, sobalarda hem de kalorifer kazanlarında gözlemlenebilir.

Yukarıda tartışılan çevre dostu katı yakıt türleri, ısı üretimi için iyi bir alternatiftir. Yanma üzerinde olumsuz etkisi olan fosil termal enerji kaynaklarıyla karşılaştırıldığında çevre ve buna ek olarak, yenilenemeyen alternatif yakıtlar, belirli tüketici kategorileri için önemli olan belirgin avantajlara ve nispeten düşük maliyetlere sahiptir.

Aynı zamanda bu tür yakıtların yangın tehlikesi de çok daha yüksektir. Bu nedenle bunların depolanması ve duvarlarda yangına dayanıklı malzeme kullanılması konusunda bazı güvenlik tedbirlerinin alınması gerekmektedir.

Sıvı ve gaz yakıtlar

Sıvı ve gaz halindeki yanıcı maddelerde ise durum şu şekildedir.

Her gün mutfak ocağındaki brülörü çalıştıran çok az kişi gaz üretiminin ne kadar zaman önce başladığını düşünüyor. Ülkemizde gelişimi yirminci yüzyılda başladı. Bundan önce, petrol ürünlerinin çıkarılması sırasında basitçe bulunuyordu. Doğal gazın kalorifik değeri o kadar yüksektir ki, bugün bu hammaddenin yeri doldurulamaz ve yüksek kaliteli analogları henüz geliştirilmemiştir.

Kalori değeri tablosu evinizi ısıtmak için yakıt seçmenize yardımcı olacaktır

Fosil yakıtların özellikleri

Doğal gaz, birçok ülkenin yakıt ve enerji dengelerinde lider konumda olan önemli bir fosil yakıttır. Şehirlere ve çeşitli teknik işletmelere yakıt sağlamak için doğal gaz tehlikeli kabul edildiğinden çeşitli yanıcı gazlar tüketiyorlar.

Çevreciler gazın en temiz yakıt olduğuna inanıyor; yakıldığında çok daha az emisyon yayıyor zehirli maddeler yakacak odun, kömür ve petrolden daha fazla. İnsanlar tarafından günlük olarak kullanılan ve koku verici gibi bir katkı maddesi içeren bu yakıt, donanımlı tesislerde 1 bin metreküp gaza 16 miligram oranında ilave ediliyor.

Maddenin önemli bir bileşeni metandır (yaklaşık %88-96), geri kalanı diğer kimyasallardır:

• bütan;
• hidrojen sülfit;
• propan;
• azot;
• oksijen.

Bu videoda kömürün rolüne bakacağız:

İçindeki metan miktarı doğal yakıt doğrudan mevduatına bağlıdır.

Tanımlanan yakıt türü hidrokarbon ve hidrokarbon olmayan bileşenlerden oluşur. Doğal fosil yakıtlar öncelikle bütan ve propanı içeren metandır. Tanımlanan fosil yakıt, hidrokarbon bileşenlerinin yanı sıra nitrojen, kükürt, helyum ve argon içerir. Sıvı buharlar da bulunur, ancak yalnızca gaz ve petrol alanlarında.

Mevduat türleri

Birkaç çeşit gaz birikintisi vardır. Aşağıdaki türlere ayrılırlar:

• gaz;
• yağ.

Onların ayırt edici özellik hidrokarbon içeriğidir. Gaz yatakları mevcut maddenin yaklaşık %85-90'ını içerir, petrol sahaları ise %50'den fazlasını içermez. Geri kalan yüzdeler bütan, propan ve yağ gibi maddeler tarafından işgal edilir.

Petrol üretiminin büyük bir dezavantajı, çeşitli katkı maddelerinin yıkanmasıdır. Kükürt teknik işletmelerde yabancı madde olarak kullanılır.

Doğal gaz tüketimi

Bütan, otomobiller için benzin istasyonlarında yakıt olarak tüketilir ve organik madde“Propan” adı verilen çakmakların doldurulmasında kullanılır. Asetilen son derece yanıcı bir maddedir ve kaynak ve metal kesmede kullanılır.

Fosil yakıtlar günlük hayatta kullanılmaktadır:

• sütunlar;
• gaz sobası;

Bu yakıt türü en ucuz ve zararsız olarak kabul edilir, tek dezavantajı yandığında atmosfere karbondioksit salınmasıdır. Gezegenin her yerindeki bilim adamları termal enerjinin yerini alacak bir şey arıyorlar.

Kalorifik değer

Doğal gazın kalorifik değeri, bir birim yakıtın yeterince yanması durumunda ortaya çıkan ısı miktarıdır. Yanma sırasında açığa çıkan ısı miktarı, doğal koşullar altında alınan bir metreküptür.

Doğal gazın termal kapasitesi aşağıdaki göstergelerle ölçülür:

• kcal/nm3;
• kcal/m3.

Yüksek ve düşük kalorifik değer vardır:

1. Yüksek. Yakıtın yanması sırasında oluşan su buharının ısısını dikkate alır.
2. Düşük. Su buharında bulunan ısı dikkate alınmaz çünkü bu tür buharlar yoğunlaşamaz, ancak yanma ürünleriyle birlikte ayrılır. Su buharının birikmesi nedeniyle 540 kcal/kg'a eşit miktarda ısı oluşur. Ayrıca yoğuşma suyu soğuduğunda 80'den yüz kcal/kg'a kadar ısı ortaya çıkar. Genel olarak su buharının birikmesi nedeniyle 600 kcal/kg'dan fazlası oluşur, bu yüksek ve düşük ısı çıkışı arasındaki ayırt edici özelliktir.

Şehir içi yakıt dağıtım sisteminde tüketilen gazların büyük çoğunluğu için fark %10'a eşdeğerdir. Şehirlere gaz sağlamak için kalorifik değerinin 3500 kcal/Nm3'ten fazla olması gerekir. Bu, tedarikin uzun mesafelerde bir boru hattı üzerinden gerçekleştirilmesiyle açıklanmaktadır. Kalorifik değeri düşükse arzı artar.

Doğal gazın kalorifik değeri 3500 kcal/Nm3'ün altında ise sanayide daha çok kullanılır. Uzun mesafelerde taşınmasına gerek kalmaz ve yanması çok daha kolay hale gelir. Gazın kalorifik değerindeki ciddi değişiklikler, sık sık ayarlama ve bazen değiştirme gerektirir. büyük miktar Ev tipi sensörlerin standart brülörleri zorluklara yol açmaktadır.

Bu durum gaz boru hattı çaplarının artmasına neden olduğu gibi metal, şebeke kurulumu ve işletme maliyetlerinde de artışa yol açmaktadır. Düşük kalorili fosil yakıtların büyük bir dezavantajı, yakıtın çalıştırılması ve boru hattı bakımının yanı sıra ekipman sırasında da tehdit düzeyini artıran büyük miktarda karbon monoksit içeriğidir.

Yanma sırasında açığa çıkan ve 3500 kcal/Nm3'ü aşmayan ısı çoğunlukla endüstriyel üretim uzun bir mesafeye aktarmanın gerekli olmadığı ve kolayca yanmaya neden olduğu yer.

5. YANMA ISI DENGESİ

Hesaplama yöntemlerini ele alalım ısı dengesi Gaz, sıvı ve yanma işlemleri katı yakıtlar. Hesaplama aşağıdaki problemlerin çözümüne indirgenir.

· Yakıtın yanma ısısının (kalorifik değer) belirlenmesi.

· Teorik yanma sıcaklığının belirlenmesi.

5.1. YANMA ISI

Kimyasal reaksiyonlara ısının salınması veya emilmesi eşlik eder. Isı açığa çıktığında reaksiyona ekzotermik, ısı emildiğinde ise endotermik denir. Tüm yanma reaksiyonları ekzotermiktir ve yanma ürünleri ekzotermik bileşiklerdir.

Akış sırasında serbest bırakılır (veya emilir) Kimyasal reaksiyonısıya reaksiyon ısısı denir. Ekzotermik reaksiyonlarda pozitif, endotermik reaksiyonlarda negatiftir. Yanma reaksiyonuna her zaman ısı salınımı eşlik eder. Yanma ısısı Qg(J/mol), bir mol maddenin tamamen yanması ve yanıcı bir maddenin tam yanma ürünlerine dönüşümü sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Mol, bir maddenin miktarının temel SI birimidir. Bir mol, 12 g karbon-12 izotopunda bulunan atom sayısıyla aynı sayıda parçacık (atom, molekül vb.) içeren madde miktarıdır. 1 mol'e (moleküler veya molar kütle) eşit bir madde miktarının kütlesi, bu maddenin bağıl moleküler kütlesi ile sayısal olarak çakışır.

Örneğin, oksijenin (O2) bağıl molekül ağırlığı 32, karbon dioksitin (CO2) 44'tür ve karşılık gelen molekül ağırlıkları M = 32 g/mol ve M = 44 g/mol olacaktır. Böylece, bir mol oksijen bu maddeden 32 gram içerir ve bir mol C02, 44 gram karbondioksit içerir.

Teknik hesaplamalarda en sık kullanılan yanma ısısı değildir. Qg ve yakıtın kalorifik değeri Q(J/kg veya J/m3). Bir maddenin kalorifik değeri, 1 kg veya 1 m3 maddenin tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Sıvı ve katı maddeler için hesaplama 1 kg başına, gaz halindeki maddeler için ise 1 m3 başına yapılır.

Yanma ısısı ve yakıtın kalorifik değeri bilgisi, yanma veya patlama sıcaklığını, patlama basıncını, alev yayılma hızını ve diğer özellikleri hesaplamak için gereklidir. Yakıtın kalorifik değeri deneysel olarak veya hesaplama yoluyla belirlenir. Kalorifik değeri deneysel olarak belirlerken, belirli bir katı veya sıvı yakıt kütlesi kalorimetrik bir bombada ve gaz yakıt durumunda bir gaz kalorimetresinde yakılır. Bu aletler toplam ısıyı ölçer Q 0 tartım yakıt numunesinin yanması sırasında salınır M. Kalorifik değer Qg formülle bulunur

Yanma ısısı ile ısı arasındaki ilişki
yakıtın kalorifik değeri

Yanma ısısı ile bir maddenin kalorifik değeri arasında bir bağlantı kurmak için yanmanın kimyasal reaksiyonunun denklemini yazmak gerekir.

Karbonun tamamen yanması sonucu ortaya çıkan ürün karbondioksittir:

C+O2 →CO2.

Hidrojenin tamamen yanmasının ürünü sudur:

2H2+O2 →2H2O.

Kükürtün tamamen yanmasının ürünü kükürt dioksittir:

S +O 2 →S02.

Bu durumda nitrojen, halojenler ve diğer yanıcı olmayan elementler serbest halde açığa çıkar.

Yanıcı madde - gaz

Örnek olarak, yanma ısısının eşit olduğu metan CH4'ün kalorifik değerini hesaplayalım. Qg=882.6 .

· Metanın moleküler ağırlığını buna göre belirleyelim. kimyasal formül(CH 4):

M=1∙12+4∙1=16 g/mol.

· Belirleyelim kalorifik değer 1 kg metan:

· Yoğunluğunun ρ=0,717 kg/m 3 olduğunu bilerek 1 kg metanın hacmini bulalım. normal koşullar:

.

· 1 m3 metanın kalorifik değerini belirleyelim:

Herhangi bir yanıcı gazın kalorifik değeri de benzer şekilde belirlenir. Pek çok yaygın madde için yanma ısısı ve kalorifik değerler yüksek doğrulukla ölçülmüştür ve ilgili referans literatüründe verilmiştir. İşte bazı gaz halindeki maddelerin kalorifik değerlerinin bir tablosu (Tablo 5.1). Büyüklük Q Bu tabloda MJ/m3 ve kcal/m3 cinsinden verilmiştir, çünkü ısı birimi olarak sıklıkla 1 kcal = 4,1868 kJ kullanılır.

Tablo 5.1

Gazın kalorifik değeri farklı yakıtlar

Madde			Asetilen
Q

Yanıcı madde – sıvı veya katı

Örnek olarak, yanma ısısı olan etil alkol C 2 H 5 OH'nin kalorifik değerini hesaplayalım. Qg= 1373,3 kJ/mol.

· Etil alkolün molekül ağırlığını kimyasal formülüne (C 2 H 5 OH) göre belirleyelim:

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

1 kg etil alkolün kalorifik değerini belirleyelim:

Herhangi bir sıvı ve katı yanıcı maddenin kalorifik değeri benzer şekilde belirlenir. Masada 5.2 ve 5.3 kalorifik değerleri göstermektedir Q(MJ/kg ve kcal/kg) bazı sıvılar ve katılar için.

Tablo 5.2

Sıvı yakıtların kalorifik değeri

Madde		Metil alkol	Etanol			Akaryakıt, yağ
Q

Tablo 5.3

Katı yakıtların kalorifik değeri

Madde		Ağaç taze	Kuru ahşap	kahverengi kömür	Kuru turba	Antrasit, kok
Q

Mendeleev'in formülü

Yakıtın kalorifik değeri bilinmiyorsa, D.I. tarafından önerilen ampirik formül kullanılarak hesaplanabilir. Mendeleev. Bunu yapmak için, yakıtın elementel bileşimini (eşdeğer yakıt formülü), yani içindeki aşağıdaki elementlerin yüzde içeriğini bilmeniz gerekir:

Oksijen (O);

Hidrojen (H);

Karbon (C);

Kükürt (S);

Küller (A);

Su (W).

Yakıt yanma ürünleri her zaman şunları içerir: su buharı hem yakıttaki nemin varlığı nedeniyle hem de hidrojenin yanması sırasında oluşmuştur. Atık yanma ürünleri endüstriyel tesisten çiğlenme noktasının üzerindeki bir sıcaklıkta çıkar. Bu nedenle su buharının yoğunlaşması sırasında açığa çıkan ısı, yararlı bir şekilde kullanılamaz ve ısıl hesaplamalarda dikkate alınmamalıdır.

Net kalorifik değer genellikle hesaplama için kullanılır Qn su buharı ile ısı kayıplarını dikkate alan yakıt. Katı ve sıvı yakıtlar için değer Qn(MJ/kg) yaklaşık olarak Mendeleev formülüyle belirlenir:

Qn=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

burada yakıt bileşimindeki karşılık gelen elementlerin yüzdesi (ağırlıkça %) parantez içinde gösterilir.

Bu formül, karbon, hidrojen ve kükürtün (artı işaretli) ekzotermik yanma reaksiyonlarının ısısını dikkate alır. Yakıtın içerdiği oksijen kısmen havadaki oksijenin yerini alır, dolayısıyla formül (5.1)'deki karşılık gelen terim eksi işaretiyle alınır. Nem buharlaştığında ısı tüketilir, dolayısıyla W içeren karşılık gelen terim de eksi işaretiyle alınır.

Farklı yakıtların (odun, turba, kömür, petrol) kalorifik değerlerine ilişkin hesaplanan ve deneysel verilerin karşılaştırılması, Mendeleev formülü (5.1) kullanılarak yapılan hesaplamanın% 10'u aşmayan bir hata verdiğini gösterdi.

Net kalorifik değer Qn(MJ/m3) kuru yanıcı gazlar, bireysel bileşenlerin kalorifik değerlerinin ve bunların sonuçlarının toplamı olarak yeterli doğrulukla hesaplanabilir. yüzde 1 m3 gaz yakıtta.

Qn= 0,108[Н 2 ] + 0,126[СО] + 0,358[СН 4 ] + 0,5[С 2 Н 2 ] + 0,234[Н 2 S]…, (5,2)

karışımdaki karşılık gelen gazların yüzdesi (% hacim) parantez içinde gösterilir.

Doğal gazın kalorifik değeri ortalama 53,6 MJ/m3 civarındadır. Yapay olarak üretilen yanıcı gazlarda metan CH4 içeriği önemsizdir. Ana yanıcı bileşenler hidrojen H2 ve karbon monoksit CO'dur. Örneğin kok fırını gazında H2 içeriği %(55 ÷ 60)'e ulaşır ve bu gazın alt kalorifik değeri 17,6 MJ/m3'e ulaşır. Jeneratör gazı CO ~%30 ve H2~%15 içerirken, jeneratör gazının alt kalorifik değeri Qn= (5,2÷6,5) MJ/m3. Yüksek fırın gazındaki CO ve H2 içeriği daha düşüktür; büyüklük Qn= (4,0÷4,2) MJ/m3.

Mendeleev formülünü kullanarak maddelerin kalorifik değerini hesaplama örneklerine bakalım.

Elementel bileşimi tabloda verilen kömürün kalorifik değerini belirleyelim. 5.4.

Tablo 5.4

Kömürün elementel bileşimi

· Tabloda verilenleri yerine yazalım. Mendeleev formülündeki (5.1) 5.4 verileri (azot N ve kül A, inert maddeler oldukları ve yanma reaksiyonuna katılmadıkları için bu formüle dahil edilmemiştir):

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

Yanma sırasında açığa çıkan ısının %5'i ısıtma için harcanıyorsa, 50 litre suyu 10°C'den 100°C'ye ısıtmak için gereken yakacak odun miktarını ve suyun ısı kapasitesini hesaplayalım. İle=1 kcal/(kg∙derece) veya 4,1868 kJ/(kg∙derece). Yakacak odunun elementel bileşimi tabloda verilmiştir. 5.5:

Tablo 5.5

Yakacak odunun elementel bileşimi

	· Yakacak odunun kalorifik değerini Mendeleev formülünü (5.1) kullanarak bulalım: Qn=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. · 1 kg yakacak odun yakarken suyu ısıtmak için harcanan ısı miktarını belirleyelim (yanma sırasında açığa çıkan ısının (a = 0,05) %5'inin onu ısıtmak için harcandığını dikkate alarak): Q 2 =a Qn=0,05·17,12=0,86 MJ/kg. · 50 litre suyu 10°C'den 100°C'ye ısıtmak için gereken odun miktarını hesaplayalım: kilogram. Bu nedenle suyu ısıtmak için yaklaşık 22 kg yakacak odun gerekir.

Yanma ısısı yanıcı maddenin kimyasal bileşimi ile belirlenir. Yanıcı bir maddenin içerdiği kimyasal elementler kabul edilen sembollerle gösterilir. İLE , N , HAKKINDA , N , S kül ve su sembollerdir A Ve K sırasıyla.

Ansiklopedik YouTube

• 1 / 5

  Yanma ısısı yanıcı maddenin çalışma kütlesi ile ilişkili olabilir. Q P (\displaystyle Q^(P)) yani yanıcı maddenin tüketiciye ulaştığı formdaki; maddenin kuru ağırlığına Q C (\displaystyle Q^(C)); yanıcı bir madde kütlesine Q Γ (\displaystyle Q^(\Gama )) yani nem ve kül içermeyen yanıcı bir maddeye.

  Daha yüksek var ( Q B (\displaystyle Q_(B))) ve daha aşağıda ( QH (\displaystyle Q_(H))) yanma ısısı.

  Altında daha yüksek kalorifik değer Yanma ürünlerini soğuturken su buharının yoğunlaşma ısısı da dahil olmak üzere, bir maddenin tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarını anlayın.

  Net kalorifik değer su buharının yoğunlaşma ısısını hesaba katmadan, tam yanma sırasında açığa çıkan ısı miktarına karşılık gelir. Su buharının yoğunlaşma ısısına da denir. gizli buharlaşma ısısı (yoğuşma).

  Daha düşük ve daha yüksek kalorifik değerler aşağıdaki ilişkiyle ilişkilidir: Q B = Q H + k (W + 9 H) (\displaystyle Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),

  burada k, 25 kJ/kg'a (6 kcal/kg) eşit bir katsayıdır; W, yanıcı maddedeki su miktarıdır, % (kütlece); H, yanıcı bir maddedeki hidrojen miktarıdır, % (kütlece).

  Kalorifik değerin hesaplanması

  Bu nedenle, daha yüksek kalorifik değer, yanıcı bir maddenin birim kütlesinin veya hacminin (gaz için) tamamen yanması ve yanma ürünlerinin çiğlenme noktası sıcaklığına kadar soğutulması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Isı mühendisliği hesaplamalarında yüksek olan ısıl değer %100 olarak alınır. Bir gazın gizli yanma ısısı, yanma ürünlerinde bulunan su buharının yoğunlaşması sırasında açığa çıkan ısıdır. Teorik olarak %11’e ulaşabilir.

  Uygulamada, yanma ürünlerini tamamen yoğunlaşıncaya kadar soğutmak mümkün değildir ve bu nedenle, her ikisinde de bulunan su buharının buharlaşma ısısının daha yüksek kalorifik değerden çıkarılmasıyla elde edilen daha düşük kalorifik değer (QHp) kavramı ortaya atılmıştır. madde ve yanması sırasında oluşanlar. 1 kg su buharının buharlaşması için 2514 kJ/kg (600 kcal/kg) gerekir. Düşük kalorifik değer aşağıdaki formüllerle belirlenir (kJ/kg veya kcal/kg):

  Q H P = Q B P − 2514 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-2514\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(katı madde için)

  Q H P = Q B P − 600 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-600\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(sıvı bir madde için), burada:

  2514 - 0 °C'de buharlaşma ısısı ve atmosferik basınç, kJ/kg;

  HP (\displaystyle H^(P)) Ve W P (\displaystyle W^(P))- çalışma yakıtındaki hidrojen ve su buharı içeriği, %;

  9, 1 kg hidrojenin oksijenle birlikte yanması sonucu 9 kg su oluştuğunu gösteren katsayıdır.

  Yanma ısısı, 1 kg katı veya sıvı yakıtın veya 1 m³ gaz yakıtın yakılmasıyla elde edilen ısı miktarını kJ/kg (kcal/kg) cinsinden belirlediği için bir yakıtın en önemli özelliğidir. 1 kcal = 4,1868 veya 4,19 kJ.

  Alt kalorifik değer her madde için deneysel olarak belirlenir ve referans değerdir. Ayrıca, bilinen bir element bileşimine sahip katı ve sıvı malzemeler için, D.I. Mendeleev'in kJ/kg veya kcal/kg formülüne göre hesaplama yapılarak belirlenebilir:

  Q H P = 339 ⋅ C P + 1256 ⋅ H P − 109 ⋅ (O P − S L P) − 25,14 ⋅ (9 ⋅ H P + W P) (\displaystyle Q_(H)^(P)=339\cdot C^(P)+1256\ cdot H^(P)-109\cdot (O^(P)-S_(L)^(P))-25.14\cdot (9\cdot H^(P)+W^(P)))

  Q H P = 81 ⋅ C P + 246 ⋅ H P − 26 ⋅ (O P + S L P) − 6 ⋅ W P (\displaystyle Q_(H)^(P)=81\cdot C^(P)+246\cdot H^(P) -26\cdot (O^(P)+S_(L)^(P))-6\cdot W^(P)), Nerede:

  C P (\displaystyle C_(P)), H P (\displaystyle H_(P)), O P (\displaystyle O_(P)), S L P (\displaystyle S_(L)^(P)), W P (\displaystyle W_(P))- yakıtın çalışma kütlesindeki karbon, hidrojen, oksijen, uçucu kükürt ve nem içeriği% olarak (ağırlıkça).

  Karşılaştırmalı hesaplamalar için, özgül yanma ısısı 29308 kJ/kg'a (7000 kcal/kg) eşit olan geleneksel yakıt adı verilen yakıt kullanılır.

  Rusya'da termal hesaplamalar (örneğin, bir odanın patlama ve yangın tehlikesi açısından kategorisini belirlemek için ısı yükünün hesaplanması) genellikle en düşük kalorifik değer kullanılarak yapılır; ABD, İngiltere ve Fransa'da - göre en yükseğe. Birleşik Krallık ve ABD'de, metrik sistemin kullanılmaya başlanmasından önce, özgül yanma ısısı, pound (lb) başına İngiliz termal birimleri (BTU) cinsinden ölçülüyordu (1Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

  Maddeler ve malzemeler	Net kalorifik değer Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg
  Benzin	41,87
  Gazyağı	43,54
  Kağıt: kitaplar, dergiler	13,4
  Ahşap (bloklar W = %14)	13,8
  Doğal kauçuk	44,73
  Polivinil klorür linolyum	14,31
  Lastik	33,52
  Kesikli elyaf	13,8
  Polietilen	47,14
  Genişletilmiş polistiren	41,6
  Pamuk gevşetildi	15,7
  Plastik	41,87