Qual è il potere calorifico del carburante? Come calcolare questo valore, dove può essere utilizzato? Insieme cercheremo risposte a queste domande importanti e urgenti per l'umanità.
Cos'è il carburante?
È un componente o una miscela di sostanze checapace di trasformazioni chimiche associate al rilascio di calore. Diversi tipi di carburante differiscono nel contenuto quantitativo di un ossidante in essi, che viene utilizzato per rilasciare energia termica.
In senso lato, il carburante è un vettore energetico, cioè un tipo potenziale di energia potenziale.
classificazione
Attualmente, i tipi di combustibili sono suddivisi in base al loro stato di aggregazione in liquido, solido e gassoso.
Il carbone e la lignite, la legna da ardere, l'antracite sono classificati come specie naturali solide. Bricchette, coke, carbone di legna, termoantracite sono tipi di combustibili solidi artificiali.
I liquidi includono sostanze che hanno dentrocomposizione della materia di origine organica. I loro componenti principali sono: ossigeno, carbonio, azoto, idrogeno, zolfo. Il combustibile liquido artificiale sarà una varietà di resine, olio combustibile.
Il carburante gassoso è una miscelavari gas: etilene, metano, propano, butano. Oltre a loro, il carburante gassoso contiene anidride carbonica e monossido di carbonio, idrogeno solforato, azoto, vapore acqueo, ossigeno.
Indicatori di carburante
L'indicatore principale è il calore della combustione.La formula per determinare il potere calorifico è considerata in termochimica. emettono "carburante convenzionale", che significa il calore di combustione di 1 chilogrammo di antracite.
Il gasolio per riscaldamento domestico è destinatocombustione in dispositivi di riscaldamento a bassa potenza che si trovano in locali residenziali, generatori di calore utilizzati in agricoltura per l'essiccazione dei mangimi, inscatolamento.
Il calore specifico di combustione del carburante è un valore tale che dimostra la quantità di calore che si forma durante la combustione completa del carburante con un volume di 1 m33 o del peso di un chilogrammo.
Per misurare questo valore, utilizzare J / kg, J / m3, calorie / m3... La calorimetria viene utilizzata per determinare il potere calorifico.
Con un aumento del calore specifico di combustione del carburante, il consumo specifico di carburante diminuisce e l'efficienza rimane invariata.
Il calore di combustione delle sostanze è la quantità di energia rilasciata durante l'ossidazione di una sostanza solida, liquida, gassosa.
È determinato dalla composizione chimica e dallo stato di aggregazione della sostanza combustibile.
Caratteristiche dei prodotti di combustione
Il calore massimo e minimo di combustione è associato allo stato di aggregazione dell'acqua nelle sostanze ottenute dopo la combustione del carburante.
Il potere calorifico più alto è la quantità di calore rilasciata durante la combustione completa di una sostanza. Questo valore include anche il calore di condensazione del vapore acqueo.
Il calore di combustione minimo di lavoro è il valore che corrisponde al rilascio di calore durante la combustione senza tener conto del calore di condensazione del vapore acqueo.
Il calore latente di condensazione è il valore dell'energia di condensazione del vapore acqueo.
Relazione matematica
Il potere calorifico più alto e quello più basso sono legati dalla seguente relazione:
PERNel = QX + k (W + 9H)
dove W è la quantità in peso (in%) di acqua in una sostanza combustibile;
H è la quantità di idrogeno (% in massa) nella sostanza combustibile;
k è un fattore di 6 kcal / kg
Metodi di calcolo
Il calore massimo e minimo di combustione è determinato da due metodi principali: calcolato e sperimentale.
Per eseguire calcoli sperimentalivengono utilizzati calorimetri. Innanzitutto, un campione di carburante viene bruciato al suo interno. Il calore che verrà rilasciato in questo caso viene completamente assorbito dall'acqua. Avendo un'idea della massa dell'acqua, è possibile determinare dal cambiamento della sua temperatura, il valore del suo calore di combustione.
Questa tecnica è considerata semplice ed efficace, presuppone solo la conoscenza dei dati di analisi tecnica.
Nel metodo di calcolo, il calore massimo e minimo di combustione viene calcolato utilizzando la formula di Mendeleev.
PERPX= 339CP + 1030HP-109 (OP-SP) - 25 W.P (kJ / kg)
Tiene conto del contenuto di carbonio, ossigeno, idrogeno, vapore acqueo, zolfo nella composizione di lavoro (in percentuale). La quantità di calore durante la combustione viene determinata tenendo conto del carburante di riferimento.
Il calore di combustione del gas consente di effettuare calcoli preliminari e di determinare l'efficienza dell'utilizzo di un certo tipo di combustibile.
Caratteristiche di origine
Per capire quanto calore viene rilasciato durante la combustione di un determinato combustibile, è necessario avere un'idea della sua origine.
In natura, ci sono diverse opzioni per i combustibili solidi, che differiscono per composizione e proprietà.
La sua educazione si svolge dopo diversifasi. Per prima cosa si forma la torba, quindi si ottiene carbone bruno e bituminoso, quindi si forma l'antracite. Le principali fonti di formazione di combustibile solido sono foglie, legno e aghi di pino. Morendo, parti delle piante esposte all'aria vengono distrutte dai funghi, formano la torba. Il suo accumulo si trasforma in una massa marrone, quindi si ottiene il gas marrone.
Ad alta pressione e temperatura, il gas marrone si trasforma in carbone, quindi il carburante si accumula sotto forma di antracite.
Oltre alla materia organica, il carburante contienezavorra aggiuntiva. Si considera parte organica quella formata da sostanze organiche: idrogeno, carbonio, azoto, ossigeno. Oltre a questi elementi chimici, contiene zavorra: umidità, cenere.
La tecnologia dei forni prevede l'assegnazione delle lavorazioni,massa secca e combustibile di combustibile bruciato. La massa di lavoro è chiamata carburante nella sua forma originale, fornita al consumatore. La massa secca è una composizione che non contiene acqua.
struttura
I componenti più preziosi sono il carbonio e l'idrogeno.
Questi elementi si trovano in qualsiasi tipo di carburante.Nella torba e nel legno, la percentuale di carbonio raggiunge il 58%, nel bitume e nella lignite l'80% e nell'antracite raggiunge il 95% in peso. A seconda di questo indicatore, la quantità di calore rilasciata durante la combustione del carburante cambia. L'idrogeno è il secondo elemento più importante in qualsiasi carburante. Legandosi con l'ossigeno, forma l'umidità, che riduce significativamente il valore termico di qualsiasi carburante.
La sua percentuale varia da 3,8 in scisti bituminosi a 11 in olio combustibile. L'ossigeno, che fa parte del carburante, funge da zavorra.
Non è una sostanza chimica che genera caloreelemento, quindi influisce negativamente sul valore del calore della sua combustione. La combustione dell'azoto contenuto in forma libera o legata nei prodotti della combustione è considerata impurità nociva, pertanto la sua quantità è chiaramente limitata.
Lo zolfo è incluso nel carburante sotto forma di solfati,solfuri, nonché gas solforosi. Quando idratati, gli ossidi di zolfo formano acido solforico, che distrugge le apparecchiature della caldaia, influisce negativamente sulla vegetazione e sugli organismi viventi.
Ecco perché lo zolfo è quella sostanza chimicaun elemento la cui presenza nel combustibile naturale è altamente indesiderabile. Se entra nella stanza di lavoro, i composti solforati provocano un avvelenamento significativo del personale di manutenzione.
Esistono tre tipi di cenere, a seconda della sua origine:
- primario;
- secondario;
- terziario.
La specie primaria è formata da minerali che si trovano nelle piante. La cenere secondaria si forma a seguito dell'ingresso di residui vegetali da parte di sabbia e terra durante la formazione.
La cenere terziaria è inclusa nel carburante inil processo di estrazione, stoccaggio e trasporto. Con una significativa deposizione di cenere, si verifica una diminuzione del trasferimento di calore sulla superficie di riscaldamento della caldaia, riducendo la quantità di trasferimento di calore all'acqua dai gas. Un'enorme quantità di cenere influisce negativamente sul funzionamento della caldaia.
In conclusione
Effetto significativo sul processo di combustione di qualsiasiil tipo di carburante è volatile. Maggiore è la loro potenza, maggiore sarà il volume del fronte di fiamma. Ad esempio, carbone, torba, si accendono facilmente, il processo è accompagnato da perdite di calore insignificanti. Il coke, che rimane dopo la rimozione delle impurità volatili, contiene solo composti minerali e carboniosi. A seconda delle caratteristiche del carburante, la quantità di calore varia in modo significativo.
A seconda della composizione chimica, si distinguono tre fasi di formazione del combustibile solido: torba, lignite, carbone.
Il legno naturale è usato in piccoloinstallazioni di caldaie. Usano principalmente trucioli, segatura, lastre, corteccia, la stessa legna da ardere viene utilizzata in piccole quantità. A seconda del tipo di legno, la quantità di calore rilasciata varia in modo significativo.
Al diminuire del calore di combustione, la legna da ardere acquisisce alcuni vantaggi: rapida infiammabilità, minimo contenuto di ceneri e assenza di tracce di zolfo.
Informazioni affidabili sulla composizione dei combustibili naturali o sintetici e sul loro potere calorifico sono un modo eccellente per eseguire calcoli termochimici.
Ora c'è una reale opportunitàidentificare quelle opzioni principali per combustibili solidi, gassosi e liquidi, che diventeranno le più efficaci ed economiche da utilizzare in una particolare situazione.
