Плотность и теплота сгорания газа, мазута, угля, дизельного и других видов топлива
Часто при расчетах или оценке систем обогрева и отопления необходимо знать характеристики различных видов топлива, такие, как плотность и теплота сгорания газа, мазута, угля и дизельного топлива.
Справочные данные о плотности и теплоте сгорания газа, мазута, угля и дизельного топлива и других отдельных видов топлива приведена в таблице.
Теплота сгорания мазута, дизельного топлива, природного газа, угольной пыли, пропана, бутана, животного жира и колошникового газа приведены во второй части таблицы.
Теплота сгорания- это количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 м3 газа. Измеряется теплота сгорания в ккал/м3, кДж/м3 газа. Теплота сгорания при которой учитывается затраченное тепло на конденсацию водяных паров, находящихся в дымовых газах- называется высшей, и напротив, низшей– при которой это тепло в расчет не берется.
В расчетах в основном пользуются низшей теплотой сгорания топлива, по причине высокой температуры уходящих газов в топливопитающих устройствах по сравнению с температурой, при которой осуществляется конденсация водяных паров.
Величина, рассчитываемая отношением массы вещества к его же объему, называется плотностью вещества. Измеряется плотность в кг/м3. Плотность природного газа полностью зависит от его состава и находится в пределах
Важнейшей особенностью любого горючего газа является жаропроизводительность, т. е. максимальная температура достигаемая при полном сгорании газа, если необходимое количество воздуха для горения, точно следует химическим формулам горения, а изначальная температура газа и воздуха равняется нулю.
Жаропроизводительность природных газов составляет около 2 000-2 100 °С, метана — 2 043 °С. Действительная температура горения в топках значительно ниже жаропроизводительности и зависит от условий сжигания.
Температурой воспламенения называется температура топливовоздушной смеси, смесь при которой загорается без источника воспламенения. Для природного газа она находится в пределах 645-700 °С.
Скорее всего, вам будут также интересны записи ниже:
Почему в доме или квартире холодно,
а также пригодится подписка на новые материалы сайта, подробности подписки — внизу страницы.
Если этот материал оказался для Вас полезным и интересным, то чтобы о нем узнали другие нажмите на кнопки социальных сетей (Twitter, Facebook и др, ).
Приведены показатели и характеристики плотности и теплоты сгорания газа, мазута, угля, дизельного топлива, животного жира,колошникового газа.
Источник: deepcool-ma.com
Теплотворная способность природного газа
5.ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ГОРЕНИЯ
Рассмотрим методы расчета теплового баланса процесса горения газообразных, жидких и твердых топлив. Расчет сводится к решению следующих задач.
· Определение теплоты горения (теплотворной способности) топлива.
· Определение теоретической температуры горения.
Химические реакции сопровождаются выделением или поглощением теплоты. При выделении теплоты реакция называется экзотермической, а при поглощении – эндотермической. Все реакции горения являются экзотермическими, а продукты горения относятся к экзотермическим соединениям.
Выделяемая (или поглощаемая) при протекании химической реакции теплота называется теплотой реакции. В экзотермических реакциях она положительна, в эндотермических – отрицательна. Реакция горения всегда сопровождается выделением теплоты. Теплотой горения Q г (Дж/моль) называется количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании одного моля вещества и превращении горючего вещества в продукты полного горения. Моль является основной единицей количества вещества в системе СИ. Один моль – это такое количество вещества, в котором находится столько же частиц (атомов, молекул и т.д.), сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода–12. Масса количества вещества, равного 1 молю (молекулярная или молярная масса) численно совпадает с относительной молекулярной массой данного вещества.
Например, относительная молекулярная масса кислорода ( O 2) равна 32, углекислого газа ( CO 2) равна 44, а соответствующие молекулярные массы будут равны M =32 г/моль и M =44 г/моль. Таким образом, в одном моле кислорода содержится 32 грамма этого вещества, а в одном моле CO 2 содержится 44 грамма углекислого газа.
В технических расчетах чаще используется не теплота горения Q г, а теплотворная способность топлива Q (Дж/кг или Дж/м 3 ). Теплотворной способностью вещества называется количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг или 1 м 3 вещества. Для жидких и твердых веществ расчет проводится на 1 кг, а для газообразных – на 1 м 3 .
Знание теплоты горения и теплотворной способности топлива необходимо для расчета температуры горения или взрыва, давления при взрыве, скорости распространения пламени и других характеристик. Теплотворная способность топлива определяется либо экспериментальным, либо расчетным способами. При экспериментальном определении теплотворной способности заданная масса твердого или жидкого топлива сжигается в калориметрической бомбе, а в случае газообразного топлива – в газовом калориметре. С помощью этих приборов измеряется суммарная теплота Q , выделяющаяся при сгорании навески топлива массой m . Величина теплотворной способности Q г находится по формуле
Связь между теплотой горения и
теплотворной способностью топлива
Для установления связи между теплотой горения и теплотворной способностью вещества необходимо записать уравнение химической реакции горения.
Продуктом полного горения углерода является диоксид углерода:
Продуктом полного горения водорода является вода:
Продуктом полного горения серы является диоксид серы:
При этом выделяются в свободном виде азот, галоиды и другие негорючие элементы.
Горючее вещество – газ
· Определим молекулярную массу метана в соответствии с его химической формулой (СН4):
· Определим теплотворную способность 1 кг метана:
· Найдем объем 1 кг метана, зная его плотность ρ=0.717 кг/м 3 при нормальных условиях:
· Определим теплотворную способность 1 м 3 метана:
Аналогично определяется теплотворная способность любых горючих газов. Для многих распространенных веществ значения теплоты горения и теплотворной способности были измерены с высокой точностью и приведены в соответствующей справочной литературе. Приведем таблицу значений теплотворной способности некоторых газообразных веществ (табл. 5.1). Величина Q в этой таблице приведена в МДж/м 3 и в ккал/м 3 , поскольку часто в качестве единицы теплоты используется 1 ккал = 4.1868 кДж.
Теплотворная способность газообразных топлив
Теплотворная способность природного газа 5.ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ГОРЕНИЯ Рассмотрим методы расчета теплового баланса процесса горения газообразных, жидких и твердых топлив. Расчет сводится к
Источник: koi.tspu.ru
Теплотворная способность природного газа
Средний состав газа, его теплота сгорания, плотность, объемы воздуха и продуктов сгорания при a =1 (коэфф. избытка воздуха)
Состав газа, % по объему
Игрим – Пунга – Серов – Нижний Тагил
Карадак – Тбилиси – Ереван
Коробки – Жирное – Камышин
Коробки – Лог – Волгоград
Кумертау – Ишимбай – Магнитогорск
Лижво – Кологривовка – Вольск
Состав газа, % по объему
Рудки – Минск – Вильнюс, Рудки – Самбор
Саушино – Лог – Волгоград
Средняя Азия – Центр
Ставрополь – Невинномысск – Грозный
Угерско – Стрый, Угерско – Гнездичи – Киев, Угерско – Львов
Состав газа, % по объему
Щебелинка – Острогожск, Щебелинка – Днепропетровск, Щебелинка – Харьков
Щебелинка – Брянск – Москва
Смесь из Западной Сибири
Примечание. Для сжиженного природного газа QH P » 92,11 ¸ 96,30 Мдж/м 3 (22000 – 23000 ккал/м 3 ).
Состав газа, % по объему
Теплота сгорания сухого газа
Объем воздуха и продуктов сгорания при a =1
Вознесенская – Грозный, Карабулак – Грозный
На входе в гг. Краснодар, Крымск – Новороссийск
Каменный Лог – Пермь
Казань, Бугульма, Лениногорск, Заинск, Урусса,
Состав газа, % по объему
Теплота сгорания сухого газа
Объем воздуха и продуктов сгорания при a =1
Барса – Гельмес, Вышка, Небит-Даг, Кызыл-Кум, Кум-Даг, Котур-Тепе
Газ коксовых печей (в составе исходного газа кроме перечисленных СО-6,5; Н 2 -59,8 и непредельных углеводородов – 2,34%)
Газ доменных печей, работающих (кроме того, СО – 27% и Н 2 – 5%) на коксе с добавкой природного газа
Газ биологический животноводческих ферм
Теплотехническая характеристика горючих газов
Плотность газа (при 0 ° С и 0,1 Мпа), кг/г 3
Низшая теплота сгорания QH P , МДж/кг (ккал/кг)
Плотность газа (при 0 ° С и 0,1 Мпа), кг/м 3
Низшая теплота сгорания QH P , МДж/кг (ккал/кг)
Воздуха для сгорания V 0 , м 3 /м 3
Продуктов горения V г 0 , м 3 /м 3
воздуха для сгорания V 0 , м 3 /м 3
продуктов горения V г , м 3 /м 3
Теплотворная способность природного газа Средний состав газа, его теплота сгорания, плотность, объемы воздуха и продуктов сгорания при a =1 (коэфф. избытка воздуха) Состав газа, % по объему
Источник: www.rcom.ru
Согреваем дом: важность теплотворной способности топлива
Достаточно часто в учет принимается теплотворная способность топлива при выборе отопительных приборов для домов и дач, при выборе систем отопления для квартиры. Данный параметр важен и при выборе топливных систем для автомобилей (при переходе с жидкого топлива на газ или электричество).
Стоит отметить, что на данный момент многие научные организации, научно-исследовательские институты, лаборатории и даже специализированные компании занимаются разработкой систем, которые способны повысить данный параметр и позволят более оптимально использовать выделяемую при сгорании энергию. Обычно это достигается путем повышения коэффициента полезного действия установки.
Наличие подобного параметра связано с тем, что разные типы выделяют разное количество теплоты (энергии) в процессе сгорания, что особенно актуально для промышленных установок и котельных, поскольку подбор оптимального вида позволит сэкономить значительное количество финансовых средств на работе промышленных установок.
Ниже будет приведено определение теплотворной способности топлива, будет рассмотрено, что такое удельная теплота сгорания топлива и приведены значения некоторых энергоресурсов (удельная теплота сгорания дров, угля, нефтепродуктов).
Что это такое?
Под теплотворной способностью различных видов энергоресурсов понимают то, какое количество тепловой энергии (килокалории) будет на выходе при сгорании одной единицы топливного материала. Для определения данного параметра используется специальный прибор, который называют калориметром. Есть и другое приспособление — калориметрическая бомба.
В измерительных приборах одной единицей топливного материала нагревают воду, в результате чего получают водяной пар. Далее пар конденсируется, переходя полностью в жидкое состояние, что называют конденсацией. При этом пар полностью отдает тепловую энергию измерительному прибору. Однако недостатком таких измерительных приборов является то, что тепловая энергия, которая выходит при сгорании топлива, измеряется не вся. Это связано с тем, что при парообразовании количество тепловой энергии больше, чем при конденсации. Это делает невозможным измерить всю выделяемую энергию. К недостаткам приборов стоит отнести и не идеальную теплопроводность материалов, из которых они изготавливаются, что тоже снижает реальный показатель сгорания. Данные критерии достаточно важны для лабораторных исследований, однако при измерениях для практических целей ими пренебрегают. При работе промышленных установок эти потери увеличиваются за счет КПД (не 100%).
При этом показатели, которые получились в калориметрической бомбе (где процесс измерения точнее, чем в калориметре), называются высшим значением теплотворной способности топливного материала.
Показатели калориметра — низшая теплота сгорания топлива, которая отличается от высшей значением 600х(9Н+W)/100, где Н и W — количество содержащегося водорода и влаги в единице конкретного топливного материала. Следует помнить, что по американским стандартам для расчетов применяется высшее значения, а для стран с метрической системой — низшее. На данный момент стоит вопрос о переходе метрической системы на высший показатель, поскольку он рядом ученых признан более оптимальным.
Значения для разных видов топливного материала
Часто многих людей интересует значение удельной теплоты сгорания топлива для того или иного вида энергоносителя, при этом довольно часто людей интересует теплотворная способность дров. Особенно актуально это стало в последнее время, когда пошла мода на классические печи в домах. Теплотворная способность дров у разных пород древесины разная, достаточно часто приводится усредненное значение. Ниже приведем значения для следующих видов топливного материала:
- Теплотворная способность дров (березовых, хвойных) составляет в среднем 14,5-15,5 МДж/кг. Такой же показатель теплоотдачи имеет и бурый уголь.
- Теплоотдача каменного угля составляет 22 МДж/кг.
- Данное значение для торфа колеблется в пределах 8-15 МДж/кг.
- Значение для топливных брикетов находится в пределах 18,5-21 МДж/кг.
- Газ, который подается в жилые дома, имеет показатель 45,5 МДж/кг.
- Для баллонного газа (пропан-бутана) показатель составляет 36 МДж/кг.
- Дизельное топливо имеет показатель 42,8 МДж/кг.
- Для разных марок бензина значение колеблется в пределах 42-45 МДж/кг.
Удельные значения
Для ряда топливного материала подсчитаны удельные значения сгорания. Это физические величины, которые показывают количество тепловой энергии, образующееся в результате сгорания одной единицы. Обычно измеряется в джоулях на килограмм (либо метр кубический). В США значения приводятся в калориях на килограмм. Данные коэффициенты — это теплоотдача. Их измеряют лабораторно, после чего данные заносятся в специальные таблицы, которые общедоступны. Чем выше теплоотдача энергоресурса (тепло, которое дает сгорание топлива), тем более эффективным считается топливо. То есть в одной и той же установке с одним КПД расход будет меньшим у того топлива, которое имеет более высокое значение теплоотдачи.
Удельная теплота сгорания топлива практически всегда используется при конструкторских расчетах (при проектировании различного оборудования), а также при определении отопительных систем и оборудования для дома, квартиры, дачи и т.д.
Достаточно часто в учет принимается теплотворная способность топлива при выборе отопительных приборов для домов и дач, при выборе систем отопления для квартиры.
Источник: sdelaypechi.ru
Природный газ и его теплотворная способность (теплотворность)
Особенность горючего ископаемого
Экологи считают, что газ — это чистейшее топливо, при сгорании он выпускает намного меньше ядовитых веществ, чем дрова, уголь, нефть. Это топливо ежедневно используется людьми и содержит в себе такую добавку, как одорант, её добавление происходит на оборудованных установках в соотношении 16 миллиграмм на 1 тысячу кубометров газа.
Важной составляющей вещества является метан (примерно 88−96%), остальное — это прочие химические вещества:
Количество метана в природном топливе напрямую зависит от его месторождения.
Виды залежей
Отмечается наличие несколько разновидностей залежей газа. Они подразделяются на такие виды:
Их отличительной чертой является содержание углеводорода. В газовых залежах содержится примерно 85−90% представленного вещества, в нефтяных месторождениях содержится не больше 50%. Остальные проценты занимают такие вещества, как бутан, пропан и нефть.
Огромным недостатком нефтяного зарождения считается его промывка от разного рода добавок. Сера в качестве примеси эксплуатируется на технических предприятиях.
Потребление природного газа
Бутан потребляется в качестве топлива на заправках для машин, а органическое вещество, именуемое «пропан», применяют для заправки зажигалок. Ацетилен является высокогорючим веществом и используется при сварке и при резке металла.
Горючее ископаемое применяется в быту:
Такого рода топливо считается самым бюджетным и невредным, единственным минусом является выброс углекислого газа при сжигании в атмосферу. Ученые всей планеты ищут замену тепловой энергии.
Теплотворная способность
Теплотворной способностью природного газа именуется величина тепла, образующаяся при достаточном выгорании единицы величины топлива. Количество теплоты, выделяемое при сгорании, относят к одному кубическому метру, взятому в естественных условиях.
Тепловая способность природного газа измеряется в следующих показателях:
Существует высокая и низкая теплотворная способность:
- Высокая. Рассматривает теплоту водяных паров, возникающих при сжигании топлива.
- Низкая. Не учитывает тепло, содержащееся в водных парах, так как такие пары не поддаются конденсации, а уходят с продуктами горения. Ввиду скопления водяных паров образует количество тепла, равное 540 ккал/кг. К тому же при остывании конденсата выходит тепло от 80 до ста ккал/кг. В общем, за счет скопления водяных паров образуется больше 600 ккал/кг, это и является отличительной чертой между высокой и низкой теплопроизводительностью.
Если теплотворность природного газа меньше 3500 ккал/нм 3, его чаще применяют в промышленности. Его не нужно переправлять на длинные отрезки пути, и осуществить горение становится намного легче. Серьезные изменения теплотворной способности газа нуждаются в частой регулировке, а порой и замене большого количества стандартизированных горелок бытовых датчиков, что приводит к трудностям.
Такая ситуация приводит к увеличению диаметров газопровода, а также увеличиваются затраты на металл, прокладывание сетей и эксплуатацию. Большим недостатком низкокалорийных горючих ископаемых является огромное содержание угарного газа, в связи с этим увеличивается уровень угрозы при эксплуатации топлива и при техобслуживании трубопровода, в свою очередь, как и оборудования.
Выделяющееся тепло при горении, не превышающее 3500 ккал/нм 3 , чаще всего применяют в промышленном производстве, где не приходится перебрасывать его на большую протяженность и без труда образовывать сгорание.
Характерные черты природного газа, содержание различных веществ. Разновидности залежей горючего ископаемого. Особенности потребления. Высокая и низкая теплотворная способность.
Источник: kaminguru.com
Станьте первым!