ค่าความร้อนสูงและต่ำ ชนิดของเชื้อเพลิง

ค่าความร้อนของเชื้อเพลิงคืออะไร? วิธีคำนวณค่านี้ใช้ได้ที่ไหน? เราจะร่วมกันค้นหาคำตอบสำหรับคำถามที่สำคัญและเร่งด่วนเหล่านี้สำหรับมนุษยชาติ

เชื้อเพลิงคืออะไร?

เป็นส่วนประกอบหรือส่วนผสมของสารที่ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยความร้อน เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ ต่างกันในเนื้อหาเชิงปริมาณของตัวออกซิไดเซอร์ ซึ่งใช้ในการปลดปล่อยพลังงานความร้อน

กล่าวโดยกว้าง เชื้อเพลิงเป็นตัวพาพลังงาน กล่าวคือ พลังงานศักย์ประเภทหนึ่งที่มีศักยภาพ

การจัดหมวดหมู่

ปัจจุบัน ประเภทของเชื้อเพลิงแบ่งตามสถานะของการรวมตัวเป็นของเหลว ของแข็ง และก๊าซ

ถ่านหินและถ่านหินสีน้ำตาล ฟืน แอนทราไซต์ จัดอยู่ในประเภทของแข็งตามธรรมชาติ ถ่านอัดแท่ง โค้ก ถ่านชาร์โคล เทอร์โมแอนทราไซต์เป็นเชื้อเพลิงแข็งเทียมชนิดหนึ่ง

ของเหลวรวมถึงสารที่มีองค์ประกอบของสสารที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์ ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน กำมะถัน เชื้อเพลิงเหลวเทียมจะเป็นเรซินเชื้อเพลิงต่างๆ

เชื้อเพลิงก๊าซเป็นส่วนผสมก๊าซต่างๆ: เอทิลีน มีเทน โพรเพน บิวเทน นอกจากนี้เชื้อเพลิงก๊าซยังมีคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ไนโตรเจนไอน้ำออกซิเจน

ตัวบ่งชี้น้ำมันเชื้อเพลิง

ตัวบ่งชี้หลักคือความร้อนจากการเผาไหม้สูตรสำหรับกำหนดค่าความร้อนถือเป็นเทอร์โมเคมี ปล่อย "เชื้อเพลิงธรรมดา" ซึ่งหมายถึงความร้อนจากการเผาไหม้ของแอนทราไซต์ 1 กิโลกรัม

น้ำมันทำความร้อนในครัวเรือนมีไว้สำหรับการเผาไหม้ในอุปกรณ์ทำความร้อนที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งตั้งอยู่ในอาคารพักอาศัยเครื่องกำเนิดความร้อนที่ใช้ในการเกษตรเพื่อการอบแห้งอาหารสัตว์บรรจุกระป๋อง

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นค่าที่แสดงให้เห็นปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์ด้วยปริมาตร 1 ลูกบาศก์เมตร³ หรือน้ำหนักหนึ่งกิโลกรัม

ในการวัดค่านี้ ให้ใช้ J / kg, J / m³, แคลอรี่ / m³... Calorimetry ใช้เพื่อกำหนดค่าความร้อน

ด้วยความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะจะลดลง และประสิทธิภาพยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

ความร้อนจากการเผาไหม้ของสารคือปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการออกซิเดชันของสารที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

ถูกกำหนดโดยองค์ประกอบทางเคมีตลอดจนสถานะของการรวมตัวของสารที่ติดไฟได้

คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

ความร้อนสูงสุดและต่ำสุดของการเผาไหม้สัมพันธ์กับสถานะของการรวมตัวของน้ำในสารที่ได้รับหลังการเผาไหม้เชื้อเพลิง

ค่าความร้อนสูงสุดคือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของสาร ค่านี้ยังรวมถึงความร้อนจากการควบแน่นของไอน้ำด้วย

ความร้อนในการทำงานต่ำสุดของการเผาไหม้คือค่าที่สอดคล้องกับการปล่อยความร้อนระหว่างการเผาไหม้โดยไม่คำนึงถึงความร้อนของการควบแน่นของไอน้ำ

ความร้อนแฝงของการควบแน่นคือค่าพลังงานของการควบแน่นของไอน้ำ

ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์

ค่าความร้อนสูงสุดและต่ำสุดสัมพันธ์กันโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ถาม^บี = Q^ซ + k (W + 9H)

โดยที่ W คือปริมาณโดยน้ำหนัก (เป็น%) ของน้ำในสารที่ติดไฟได้

H คือปริมาณไฮโดรเจน (% โดยมวล) ในสารที่ติดไฟได้

k เป็นตัวประกอบของ 6 kcal / kg

วิธีการคำนวณ

ความร้อนสูงสุดและต่ำสุดของการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยสองวิธีหลัก: คำนวณและทดลอง

สำหรับการคำนวณทดลองมีการใช้แคลอรีมิเตอร์ ขั้นแรกให้เผาตัวอย่างเชื้อเพลิง ความร้อนที่จะถูกปล่อยออกมาในกรณีนี้จะถูกดูดซับโดยน้ำอย่างสมบูรณ์ เมื่อทราบมวลของน้ำแล้ว ก็สามารถกำหนดได้โดยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ค่าความร้อนจากการเผาไหม้

เทคนิคนี้ถือว่าง่ายและมีประสิทธิภาพโดยถือว่ามีข้อมูลเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางเทคนิคเท่านั้น

ในวิธีการคำนวณ ความร้อนสูงสุดและต่ำสุดของการเผาไหม้คำนวณโดยใช้สูตร Mendeleev

ถาม^พี_ซ= 339C^พี + 1030H^พี-109 (โอ^พี-S^พี) - 25 วัตต์^พี (กิโลจูล/กก.)

โดยคำนึงถึงเนื้อหาของคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไอน้ำ กำมะถันในองค์ประกอบการทำงาน (เป็นเปอร์เซ็นต์) ปริมาณความร้อนระหว่างการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยคำนึงถึงเชื้อเพลิงอ้างอิง

ค่าความร้อนของก๊าซทำให้สามารถคำนวณเบื้องต้นได้ และสามารถกำหนดประสิทธิภาพของการใช้เชื้อเพลิงบางประเภทได้

คุณสมบัติของแหล่งกำเนิด

เพื่อให้เข้าใจว่าความร้อนถูกปล่อยออกมาในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงบางชนิด จำเป็นต้องมีแนวคิดเกี่ยวกับที่มาของมัน

ในธรรมชาติ เชื้อเพลิงแข็งมีตัวเลือกต่าง ๆ ซึ่งแตกต่างกันในองค์ประกอบและคุณสมบัติ

การศึกษาของเขาดำเนินการในไม่กี่ขั้นตอน ขั้นแรกให้สร้างพีทจากนั้นจึงได้ถ่านหินสีน้ำตาลและบิทูมินัสจากนั้นจึงเกิดแอนทราไซต์ แหล่งที่มาหลักของการก่อตัวของเชื้อเพลิงแข็งคือ ใบไม้ ไม้ และเข็มสน เมื่อจะตาย บางส่วนของพืชเมื่อสัมผัสกับอากาศจะถูกทำลายโดยเชื้อราและก่อตัวเป็นพีท การสะสมของมันจะกลายเป็นมวลสีน้ำตาล จากนั้นจึงได้ก๊าซสีน้ำตาล

ที่ความดันและอุณหภูมิสูง ก๊าซสีน้ำตาลจะกลายเป็นถ่านหิน จากนั้นเชื้อเพลิงจะสะสมในรูปของแอนทราไซต์

นอกจากอินทรียวัตถุแล้ว เชื้อเพลิงยังประกอบด้วยบัลลาสต์เพิ่มเติม สารอินทรีย์ถือเป็นส่วนที่เกิดจากสารอินทรีย์ ได้แก่ ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน นอกจากองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้แล้ว ยังมีบัลลาสต์ ได้แก่ ความชื้น เถ้า

เทคโนโลยีเตาหลอมเกี่ยวข้องกับการจัดสรรการทำงานแห้งเช่นเดียวกับมวลที่ติดไฟได้ของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ มวลการทำงานเรียกว่าเชื้อเพลิงในรูปแบบเดิมที่จ่ายให้กับผู้บริโภค มวลแห้งเป็นองค์ประกอบที่ไม่มีน้ำ

โครงสร้าง

ส่วนประกอบที่มีค่าที่สุดคือคาร์บอนและไฮโดรเจน

ธาตุเหล่านี้พบได้ในเชื้อเพลิงทุกประเภทในพีทและไม้ เปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนถึง 58 เปอร์เซ็นต์ ในถ่านหินบิทูมินัสและถ่านหินสีน้ำตาล - 80 เปอร์เซ็นต์ และในแอนทราไซต์ถึง 95 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้นี้ ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดอันดับสองในเชื้อเพลิงใดๆ โดยการจับกับออกซิเจนจะทำให้เกิดความชื้น ซึ่งช่วยลดค่าความร้อนของเชื้อเพลิงได้อย่างมาก

เปอร์เซ็นต์มีตั้งแต่ 3.8 ในชั้นหินน้ำมันถึง 11 ในน้ำมันเชื้อเพลิง ออกซิเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเชื้อเพลิงทำหน้าที่เป็นบัลลาสต์

ไม่ใช่สารเคมีที่สร้างความร้อนองค์ประกอบจึงส่งผลเสียต่อค่าความร้อนของการเผาไหม้ การเผาไหม้ของไนโตรเจนที่บรรจุอยู่ในรูปแบบอิสระหรือแบบผูกมัดในผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผาไหม้ถือเป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย ดังนั้นปริมาณของไนโตรเจนจึงถูกจำกัดไว้อย่างชัดเจน

กำมะถันรวมอยู่ในเชื้อเพลิงในรูปของซัลเฟตซัลไฟด์เช่นเดียวกับก๊าซกำมะถัน เมื่อไฮเดรท ซัลเฟอร์ออกไซด์จะก่อตัวเป็นกรดซัลฟิวริก ซึ่งทำลายอุปกรณ์หม้อไอน้ำ ส่งผลเสียต่อพืชและสิ่งมีชีวิต

นั่นคือเหตุผลที่กำมะถันเป็นสารเคมีนั้นองค์ประกอบซึ่งมีอยู่ในเชื้อเพลิงธรรมชาติเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างมาก หากเข้าไปในห้องทำงาน สารประกอบกำมะถันจะทำให้เกิดพิษร้ายแรงต่อเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุง

เถ้ามีสามประเภทขึ้นอยู่กับที่มา:

• หลัก;
• รอง;
• ระดับอุดมศึกษา

สปีชีส์หลักเกิดจากแร่ธาตุที่พบในพืช เถ้าทุติยภูมิเกิดขึ้นจากการเข้าไปของเศษซากพืชโดยทรายและดินในระหว่างการก่อตัว

ขี้เถ้าระดับอุดมศึกษารวมอยู่ในเชื้อเพลิงในกระบวนการสกัด จัดเก็บ ตลอดจนการขนส่ง ด้วยการสะสมของเถ้าอย่างมีนัยสำคัญ การถ่ายเทความร้อนลดลงบนพื้นผิวความร้อนของหน่วยหม้อไอน้ำเกิดขึ้น และปริมาณการถ่ายเทความร้อนไปยังน้ำจากก๊าซจะลดลง เถ้าจำนวนมากส่งผลเสียต่อการทำงานของหม้อไอน้ำ

สรุปได้ว่า

อิทธิพลที่มีนัยสำคัญต่อกระบวนการเผาไหม้ใดๆชนิดของเชื้อเพลิงระเหยง่าย ยิ่งเอาต์พุตมีขนาดใหญ่เท่าใด ปริมาตรของหน้าเปลวไฟก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่นถ่านหินพีทติดไฟได้ง่ายกระบวนการนี้มาพร้อมกับการสูญเสียความร้อนที่ไม่มีนัยสำคัญ โค้กซึ่งยังคงอยู่หลังจากการกำจัดสิ่งเจือปนที่ระเหยง่าย มีเพียงแร่ธาตุและสารประกอบคาร์บอน ปริมาณความร้อนจะแตกต่างกันไปตามลักษณะของเชื้อเพลิง

การก่อตัวของเชื้อเพลิงแข็งมีสามขั้นตอนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี: พีท ถ่านหินสีน้ำตาล ถ่านหิน

ไม้ธรรมชาติใช้ขนาดเล็กการติดตั้งหม้อไอน้ำ พวกเขาส่วนใหญ่ใช้เศษ, ขี้เลื่อย, แผ่น, เปลือกไม้, ฟืนเองใช้ในปริมาณเล็กน้อย ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจะแตกต่างกันไปตามประเภทของไม้

เมื่อความร้อนจากการเผาไหม้ลดลง ฟืนจะได้ประโยชน์บางประการ ได้แก่ ความไวไฟที่รวดเร็ว ปริมาณเถ้าน้อยที่สุด และไม่มีกำมะถัน

ข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับองค์ประกอบของเชื้อเพลิงธรรมชาติหรือเชื้อเพลิงสังเคราะห์ ค่าความร้อน เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการคำนวณทางเทอร์โมเคมี

โอกาสมาถึงแล้วระบุตัวเลือกหลักเหล่านั้นสำหรับเชื้อเพลิงแข็ง ก๊าซ และของเหลวที่จะมีประสิทธิภาพสูงสุดและราคาไม่แพงสำหรับการใช้ในสถานการณ์เฉพาะ