Удельная теплота сгорания топлива

Необходимое количество электроэнергии для работы лампочки мощностью 100 Вт в течение 1 года

Количество топлива, необходимого для получения указанной ниже электроэнергии, рассчитано при 100 % эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую. Так как большинство электрогенерирующих установок и распределительных систем достигают эффективности (КПД) порядка 30—35 %, фактическое количество топлива, используемого для питания лампочки мощностью 100 Вт, будет приблизительно в три раза больше указанного количества.

  • 228,5 кг древесины (при 20 % влажности)
  • 88,5 кг угля (антрацит малозольный)
  • 72,1 кг керосина
  • 79,2 м³ природного газа (используя усредненную величину 40000 кДж/м³)
  • 63 кг метана
  • 26 кг водорода
  • 0,04 г урана (здесь имеется в виду энергия, выделяющаяся при цепной ядерной реакции)
  • 1,75*10−5 г антивещества (здесь имеется в виду энергия, выделяющаяся при аннигиляции).

§ 13. Жидкое и газообразное топливо

Жидкое топливо. К жидкому топливу, используемому для сжигания в печах и очагах, относятся сырая нефть и нефтяные остатки, которые получают на местах ее добычи, а также продукты переработки нефти, более легкие сорта нефтяного топлива (соляровое масло, керосин).

Плотность легких сортов нефтяного топлива около 0,8 г/см 3 ; тяжелых — 0,9 г/см 3 . Плотность мазута от 0,9 до 0,93 г/см 3 . Содержание серы в мазуте незначительно — от 0,5 до 0,8%. Теплотворная способность всех перечисленных видов жидкого топлива примерно одна и та же и равна 10000 ккал/кг.


Крупные котельные установки в большинстве случаев переведены на жидкое топливо. В домовых мелких очагах и бытовых печах сжигание мазута и других видов нефтяного топлива происходит до сих пор весьма примитивно и неудовлетворительно. Горение сопровождается обильным выделением черной копоти, которая проникает и распространяется по всему помещению, при этом она загрязняет воздух и комнатную обстановку. В последнее время начинают входить в употребление безнапорные горелки на жидком топливе.

Газообразное топливо. К газообразному топливу относится природный и искусственный газ.

Различают два способа получения природного газа: из газовых месторождений, содержащих газ без нефтяных добавок (Шебалинское, Ставропольское, Саратовское, Дашавское, Ухтинское месторождения); из месторождений жидких нефтяных источников в сопровождении горючего газа (Баку, Грозный, Майкоп, Ишимбаево и т. д.).

Природный газ, теплотворная способность которого высокая и равна 8500 ккал/м 3 , экономически целесообразно транспортировать на значительные расстояния.

В химический состав природных газов входят как горючие части — метан (СН 4), водород (Н 2) и окись углерода (СО) — так и негорючие, которые называются балластом — азот (N 2) и углекислота (СО 2). Один из наиболее часто встречающихся газов входящих в состав природных горючих газов, — метан (СН 4). Теплотворная способность метана 8500 ккал/м 3 .

Особенностью другого газа — бутана (С 4 Н 10), входящего также в состав горючих газов, является то, что он при нормальном атмосферном давлении и минусовой температуре (-10°С) переходит в жидкое состояние.

Природные газы ядовиты и не имеют запаха, поэтому для быстрого обнаружения их в воздухе к газам перед подачей их в городскую сеть подмешивают пары жидкостей, обладающих резким запахом.

Искусственный газ, реже применяемый в быту, получают из твердого топлива в специальных газогенераторных установках. Теплотворная способность искусственного газа значительно ниже теплотворной способности природного газа и равна примерно 1400 ккал/м 3 .

Виды топлива и теплотворная способность

Топливом называется вещество (или несколько веществ), которое в результате своего сгорания способно выделять тепловую энергию. Этот вид энергии чаще всего преобразовывается специальными тепловыми двигателями в кинетическую энергию. Кинетическая энергия, в свою очередь, заставляет транспортное средство двигаться.

Топливо может быть классифицировано в зависимости от его физического состояния. Оно может быть твёрдым, жидким или газообразным. К твёрдым видам топлива можно отнести древесину, торф и уголь. К жидким видам – керосин, бензин, нефть или мазут. Что касается газообразных топливных веществ, то таковыми являются разнообразные горючие газы.

Уделяя внимание составу разных видов топлива, нужно заметить, что твёрдые и жидкие виды состоят из горючей массы и негорючей массы. Горючая масса топлива сгорает в процессе его применения

К негорючей массе, которую часто ещё называют балластом, относится влага и зола. Также существует определение органической массы твёрдого топлива. В данную массу входят такие элементы, как углерод, водород, азот, кислород, а также органическая сера. Нужно отметить, что органическая масса определяет топливо без учёта балластовых примесей.

Также, для характеристики твёрдых видов топлива используются понятия сухой и рабочей топливной массы. Сухая масса получается в результате сушки топлива, то есть удаления влаги из его рабочей массы. Такая сушка проводится при температуре 103-105 градусов по Цельсию. Рабочая же масса топлива описывает состояние топлива перед его непосредственным сжиганием. Данная характеристика весьма важна при проведении разнообразных теплотехнических расчётов.

Состав газообразного топлива включает в себя смеси разнообразных негорючих и горючих газов. К горючим газам следует относить: водород, окись углерода, этилен, метан, сероводород и другие подобные газы. Негорючими же газами являются: азот и углекислый газ.

Одним из самых востребованных расчётов является определение расхода топлива. Этот параметр зависит не только от качества и вида топлива, но и от КПД и эффективности двигателя, в котором оно сгорает. При известном среднем расходе топлива можно подсчитать общий расход и затраты. Для этого пригодиться калькулятор расхода топлива.

Состав твёрдых и жидких видов топлива может быть выражен в процентах по весу. Если же рассматриваются газообразные виды топлива, то его состав выражается в процентах по объёму.

Независимо от вида топлива, главнейшей его характеристикой является теплотворная способность. Она определяет количество тепла (в килокалориях), которое выделяется при сгорании одного кубометра газа или одного килограмма жидкого или твёрдого топлива. Выражается данная величина, соответственно, либо в килокалориях на кубометр, либо в килокалориях на килограмм. Для сравнения теплотворной способности разных видов топлива существует понятие условного топлива. Натуральным же называется топливо, сравниваемое с условным. Если его теплотворность выше, то в таком случае натуральное топливо является высокоэффективным.

§ 12. Твердое топливо

Дрова — наиболее распространенный вид твердого топлива для комнатных печей и кухонных очагов. Теплотворная способность дров зависит от их влажности. Сухие дрова легко загораются. При горении они развивают более высокую температуру, чем сырые, следовательно, дают больше тепла.

Теплотворная способность дров различных пород древесины на единицу массы (1 кг) практически одинакова. Однако на единицу объема (1м 3) дрова более плотной и тяжелой древесины дают значительно больше тепла, например березовые дрова дают на 20-25% больше тепла, чем осиновые, и на 15-18% больше, чем сосновые.

Заготовляют дрова в виде поленьев определенной длины: 35; 50; 75 и 100 см. Толщина расколотых поленьев 6-8 см.

Торф представляет собой остатки перегнивших растительных веществ. По способу добычи различают торф резной, кусковой, прессованный (в форме брикетов) и фрезерный (в виде торфяной крошки). Влажность кускового торфа, которым чаще всего пользуются для отопления, колеблется от 25 до 40%. По своему химическому составу и теплотворной способности торф приближается к дровам, но имеет большую зольность.

В безлесных местностях, где нет ни торфяников, ни каменного угля, печи топят кизяком — высушенными на воздухе плитками из навоза и соломы. По внешнему виду, химическому составу, способности рассыпаться в сухом виде кизяк сходен с торфом низших сортов. Как и торф, кизяк содержит много влаги. Его рекомендуется сжигать в таких же топливниках, что и торф.

Каменный уголь залегает пластами в недрах земли, иногда на очень большой глубине. По химическому составу каменный уголь представляет собой в основном соединение углерода и водорода. Ценность каменного угля в его высокой теплотворной способности.

Каменный уголь подразделяется на следующие виды: уголь богатый летучими веществами и малозольный (газовый); уголь бедный летучими веществами и малозольный (антрацит); уголь многозольный с большим количеством влаги (подмосковный уголь, сланцы). Для каждого из видов угля топливник должен иметь свои особенности, однако во всех случаях топливник для сжигания твердого топлива должен быть оборудован колосниковой решеткой.

udarnik_truda

Записки странствующего слесаря – Малагская правда

Сколько газа в баллоне

Кислород, аргон, гелий, сварочные смеси: 40 литров баллон при 150 атм – 6 куб.мАцетилен: 40 литров баллон при 19 атм – 4,5 куб.мУглекислота: 40 литров баллон – 24 кг – 12 куб.мПропан: 50 литров баллон – 42 литра жидкого газа – 21 кг – 10 куб.м.

Давление кислорода в баллоне в зависимости от температуры

-40С – 105 атм-20С – 120 атм0С – 135 атм+20С – 150 атм (номинал)+40С – 165 атм

Проволока сварочная Св-08 и производные от неё, вес 1 километра по длине

0,6 – 2,222 кг0,8 – 3,950 кг1,0 – 6,173 кг1,2 – 8,888 кг


Калорийность (теплотворная способность) сжиженного и природного газа

Природный газ – 8500 ккал/м3Сжиженный газ – 21800 ккал/м3

Примеры использования вышеприведенных данных

Вопрос: На сколько хватит газа и проволоки при сварке полуавтоматом с кассетой проволоки 0,8 мм весом 5 кг и баллона с углекислотой объемом 10 литров?Ответ: Сварочная проволока СВ-08 диаметром 0,8 мм весит 3,950 кг 1 километр, значит на кассете 5 кг примерно 1200 метров проволоки. Если средняя скорость подачи для такой проволоки 4 метра в минуту, то кассета уйдет за 300 минут. Углекислоты в “большом” 40-литровом баллоне 12 кубометров или 12000 литров, если пересчитать на “маленький” 10-литровый баллон, то в нём углекислоты будет 3 куб. метра или 3000 литров. Если расход газа на продувку 10 литров в минуту, то 10-литрового баллона обязано хватить 300 минут или на 1 кассету проволоки 0,8 весом 5 кг, или “большого” баллона 40 литров на 4 кассеты по 5 кг.

Вопрос: Хочу поставить на даче газовый котел и отапливаться от баллонов, на сколько будет хватать одного баллона?Ответ: В 50-литровом “большом” пропановом баллоне 21 кг сжиженного газа или 10 кубометров газа в газообразном виде. Находим данные котла, например возьмем очень распространенный котел АОГВ-11,6 мощностью 11,6 кВт и рассчитанный на отопление 110 кв. метров. На сайте ЖМЗ указан расход сразу в килограммах в час для сжиженного газа – 0,86 кг в час при работе на полную мощность. 21 кг газа в баллоне делим на 0,86 кг/час = 18 часов непрерывного горения такого котла на 1 баллоне, реально это будет происходить, если на улице -30С при стандартном доме и обычном требовании к температуре воздуха в нем, а если на улице будет всего всего -20С, то 1 баллона будет хватать на 24 часа (сутки). Можно сделать вывод, что чтоб отапливать обычный домик в 110 кв. метров баллонным газом в холодные месяцы года нужно примерно 30 баллонов в месяц. Нужно помнить, что в связи с разной теплотворной способностью сжиженного и природного газа расход сжиженного и природного газа при одной и той же мощности для котлов разный. Для перехода с одного вида газа на другой в котлах обычно нужно менять жиклеры / форсунки. Делая расчеты обязательно учитывайте это и берите данные расхода именно для котла с жиклерами под правильный газ.

§ 11. Общие сведения

Для топки печей применяют твердое, жидкое и газообразное топливо. Наиболее распространено твердое топливо — дрова, торф, каменный уголь. Различные виды жидкого топлива (соляровое масло, мазут, керосин), используют главным образом в местности, где их добывают или производят. Природный газ в последние годы применяется все больше.

Выбор топлива для комнатных печей определяется главным образом наличием его в данной местности, удобством применения в домашних условиях, а также его теплотворной способностью. Теплотворной способностью топлива называется количество тепла, выделяемого при сжигании 1 кг твердого, жидкого или 1 м 3 газообразного топлива. Размерность этой единицы для жидкого и твердого топлива — ккал/кг, а для газообразного — ккал/м 3 .

Теплотворная способность каждого вида топлива зависит от его горючих составляющих, а также от зольности и влажности топлива. Чем больше процентное содержание горючих элементов в топливе, тем выше его теплотворная способность. Наоборот, чем больше влажность и выше зольность топлива, тем ниже его теплотворная способность.

Основные горючие составляющие любого топлива — углерод, водород и летучая горючая сера. Углерод в чистом виде представляет собой твердое вещество черного цвета, водород — горючий газ, не имеющий ни цвета, ни запаха. В состав топлива входит еще кислород и азот, а также минеральные вещества, из которых после сгорания топлива образуется зола и шлак. Содержится в топливе и вода.

Минеральные вещества, вода и азот не принимают участия в горении, составляя так называемый балласт топлива.

Ниже приведены средние значения теплотворной способности различных видов топлива.

Вид Топлива Теплотворная способность твердого и жидкого топлива, ккал/кг
Дрова с влажностью, %:
35 3300
30 3000
50 2800
Торф:
кусковой с влажностью 30% 3000
брикетный 4000
Уголь:
подмосковный 3000
бурый 4700
каменный 5000-7200
Антрацит 7000
Нефть 10000
Мазут 9000-9700
Местные виды топлива: солома, подсолнечная лузга, льняная костра, древесные опилки (в зависимости от влажности) 3500-3800

4.2.1 Вычисление молярной теплоты сгорания

Высшая теплота сгорания (superior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором происходит реакция, остается постоянным, а все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии, за исключением воды, которая конденсируется в жидкость при t1.

Низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.

Значение молярной теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений молярной доли компонентов смеси известного состава, при температуре t1 вычисляют по формуле (5):

, (5)

где – значение идеальной теплоты сгорания смеси (высшей или низшей);

 –молярная доля j-го компонента;

 –значение идеальной теплоты сгорания j-го компонента (высшей или низшей).

 Числовые значения для t1=25 °С приведены в ГОСТ 31369-2008 (таблица 3 раздела 10).

4.2.2 Вычисление массовой теплоты сгорания

Значение массовой теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений массовой доли компонентов смеси известного состава, при температуре вычисляют по формуле (6):

, (6)

где – значение идеальной (высшей или низшей) теплоты сгорания смеси, рассчитанное исходя из значений массовой доли компонентов газа;

M – молярная масса смеси, которую вычисляют по формуле (7):

, (7)

где – молярная доляj-го компонента;

 –молярная масса j-го компонента.

4.2.3 Вычисление объемной теплоты сгорания

Значение теплоты сгорания идеального газа, рассчитанное на основе значений объемной доли компонентов, для температуры сгорания t1 смеси известного состава, измеренных при температуре t2 и давлении p1, вычисляют по формуле (8):

, (8)

где – значение идеальной (высшей или низшей) объемной теплоты сгорания смеси;


R – универсальная газовая постоянная;

T2 – абсолютная температура, К.

4.2.4 Вычисление плотности, относительной плотности и числа Воббе

Плотность (density): Масса газовой пробы, деленная на ее объем при определенных значениях давления и температуры.

Относительная плотность (relative density): Плотность газа, деленная на плотность сухого воздуха стандартного состава (приложение В ГОСТ 31369-2008) при одинаковых заданных значениях давления и температуры.

Термин «идеальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются средами, которые подчиняются закону идеального газа; термин «реальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются реальными средами.

Число Воббе (Wobbe index): Значение высшей объемной теплоты сгорания при определенных стандартных условиях, деленное на квадратный корень относительной плотности при тех же стандартных условиях измерений.

Число Воббе – характеристика горючего газа, определяющая взаимозаменяемость горючих газов при сжигании в бытовых и промышленных горелочных устройствах, измеряется в мегаджоулях на кубический метр.

Относительная плотность идеального газа не зависит от выбора стандартного состояния, и ее вычисляют по формуле (9):

, (9)

где – относительная плотность идеального газа;

       –молярная масса j-го компонента;

     –молярная масса сухого воздуха стандартного состава.

В таблице 1 (раздел 10) ГОСТ 31369-2008 приведены значения молярной массы компонентов природного газа. В разделе В.3 (приложение В ГОСТ 31369-2008) приведен состав стандартного воздуха; рассчитанное значение равно 28,9626 кг·кмоль-1.

Плотность идеального газа зависит от его температуры t и давления p, и ее вычисляют по формуле (10):

, (10)

где – плотность идеального газа;

     R – универсальная газовая постоянная,

     T – абсолютная температура, К.

Число Воббе идеального газа вычисляют по формуле (11):

, (11)

где Wo– число Воббе идеального газа;

–значение идеальной объемной теплоты сгорания смеси.

Общая информация о теплотворности

Выделение энергии при горении должно характеризоваться двумя параметрами: высоким КПД и отсутствием выработки вредных веществ.

Искусственное топливо получается в процессе переработки естественного – биологического топлива. Вне зависимости от агрегатного состояния вещества в своем химическом составе имеют горючую и негорючую часть. Первая — это углерод и водород. Вторая состоит из воды, минеральных солей, азота, кислорода, металлов.

При сгорании 1 кг такой «смеси» выделяется разное количество энергии. Сколько именно этой энергии выделится, зависит от пропорций указанных элементов — горючей части, влажности, зольности и других компонентов.

Теплота сгорания топлива (ТСТ) формируется из двух уровней — высшего и низшего. Первый показатель получается из-за конденсации воды, во втором этот фактор не учитывается.


Низшая ТСТ нужна для расчетов потребности в горючем и его стоимости, с помощью таких показателей составляются тепловые балансы и определяется КПД работающих на топливе установок.

Вычислить ТСТ можно аналитически или экспериментально. Если химический состав горючего известен, применяется формула Менделеева. Экспериментальные методики основаны на фактическом измерении теплоты при сгорании топлива.

В этих случаях применяют специальную бомбу для сжигания – калориметрическую вместе с калориметром и термостатом.

Особенности расчетов индивидуальны для каждого вида топлива. Пример: ТСТ в двигателях внутреннего сгорания рассчитывается от низшего значения, потому что в цилиндрах жидкость не конденсируется.

Каждый тип веществ имеет свою ТСТ из-за особенностей химического состава. Значения существенно разнятся, диапазон колебаний — 1 000–10 000 кКал/кг.

Сравнивая разные виды материалов, используется понятие условного топлива, оно характеризуется низшей ТСТ в 29 МДж/кг.

Параметры жидких веществ

Жидкие материалы, как и твердые, раскладываются на следующие составляющие: углерод, водород, серу, кислород, азот. Процентное соотношение выражается по массе.

Из кислорода и азота образуется внутренний органический балласт топлива, эти компоненты не горят и включены в состав условно. Внешний балласт формируется из влаги и золы.

Высокая удельная теплота сгорания наблюдается у бензина. В зависимости от марки она составляет 43-44 МДж.

Похожие показатели удельной теплоты сгорания определяются и у авиационного керосина – 42,9 МДж. В категорию лидеров по значению теплотворной способности попадает и дизельное топливо – 43,4-43,6 МДж.

Относительно низкими значениями ТСТ характеризуются жидкое ракетное горючее, этиленгликоль. Минимальной удельной теплотой сгорания отличаются спирт и ацетон. Их показатели существенно ниже, чем у традиционного моторного топлива.

Температура воспламенения тэр

На экономичность использования ТЭР влияют наличие влаги, различных примесей, способность к спеканию для твердого топлива. Эти характеристики определяют зольность и состав газов, которые поступают в окружающую среду. Чем меньше выбросы в атмосферу, тем чище топливо и меньше требуется затрат на мероприятия по защите окружающей среды.

В энергетике ТЭР используются для получения электроэнергии, тепла, холода и сжатого воздуха. Энергоэффективность этих процессов определяется не только качественными характеристиками ТЭР, но и технологией сжигания. В настоящее время разработаны и используются инновационные технологии, позволяющие значительно повысить энергоэффективность использования низкокалорийных видов ТЭР, обеспечивая экономию более ценных высоко эффективных видов ТЭР.

Тонна условного топлива (т.у.т.)

Тонна условного топлива (т.у.т.) ( ) единица измерения топлива, равная по своей энергетической ценности тонне угля. В России за единицу условного топлива (у.т.) принимается теплотворная способность 1 кг каменного угля = 29,3 МДж или 7000 ккал. Международное энергетическое агентство (IEA) приняло за единицу нефтяной эквивалент, обычно обозначаемый аббревиатурой TOE (англ. Tonne of oil equivalent). Одна тонна нефтяного эквивалента равняется 41,868 ГДж.

тонна условного топлива (т. у. т.) — единица измерения энергии, равная 2,93·1010 Дж; определяется как количество энергии, выделяющееся при сгорании 1 тонны топлива с теплотворной способностью 7000 ккал/кг (соответствует типичной теплотворной способности каменного угл

Экономико-математический словарь: Словарь современной экономической науки. — М.: Дело . Л. И. Лопатников . 2003 .

Смотреть что такое “Тонна условного топлива (т.у.т.)” в других словарях:

тонна условного топлива — т.у.т. Единица измерения топлива (часто единица измерения энергии), равная по своей энергетической ценности тонне угля. В России за единицу условного топлива (у. т.) принимается теплотворная способность 1 кг каменного угля = 29,3 МДж или 7000… … Справочник технического переводчика

тонна условного топлива в газовом эквиваленте — Тонна условного топлива в пересчёте на газ Тематики энергетика в целом EN ton of natural gas equivalent … Справочник технического переводчика

тонна условного топлива в нефтяном эквиваленте — Тонна условного топлива в пересчёте на нефть Тематики энергетика в целом EN ton of oil equivalenttoe … Справочник технического переводчика

тонна условного топлива в угольном эквиваленте — Тонна условного топлива в пересчёте на уголь Тематики энергетика в целом EN ton of coal equivalenttee … Справочник технического переводчика

Тонна — Запрос «Тонна» перенаправляется сюда; см. также другие значения … Википедия

тут — тонна условного топлива … Словарь сокращений русского языка

Топливо условное — Условное топливо единица учета органического топлива, применяемая для сопоставления эффективности различных видов топлива и суммарного их учета. В качестве единицы условного топлива принимается 1 кг топлива с теплотой сгорания 7000 ккал/кг (29,3… … Официальная терминология

Тут — Тут то же, что и здесь Тут то же, что тутовник и шелковица. т. у. т. тонна условного топлива Тут район ила Адыяман (Турция) ТУТ Мебельный торговый центр в Балашихе См. также TUT … Википедия

Т — Таблица капитализации (capitalization table) Такса ( local price) Таксономия Таможенная декларация (Customs declaration) Таможенная очист … Экономико-математический словарь


С этим читают