Виды топлив, свойства и горение

По физическому состоянию топлива бывают жидкие, твердые и газообразные. Каждое из них может быть естественным (нефть и бурые угли, торф, сланцы, природный газ) и искусственным (бензин, дизельное топливо, кокс, полукокс, древесный уголь, генераторный газ, сжиженный газ и др.).

В машинах, снабженных двигателями внутреннего сгорания, основными являются жидкие топлива. Поэтому при изучении курса большое внимание уделяется топливам для карбюраторных и дизельных двигателей.

Топливо состоит из горючей и негорючей части. Горючая часть топлив состоит из различных органических соединений, в состав которых входят: углерод (С), водород (Н), кислород (О), сера (S).

Углерод (С) и водород (Н) при сгорании выделяют большое количество теплоты. В небольших количествах в состав топлива входит сера (S), образующая при сгорании оксиды серы, вызывающие сильную коррозию, и поэтому является нежелательной составной частью. В виде внутреннего балласта в небольших количествах содержится кислород (О) и азот (N).

Неорганическая часть топлива состоит из воды (W) и минеральных примесей (М), которые при сгорании образуют золу (А).

Тепловая ценность топлива определяется теплотой его сгорания, которая может быть высшей (Q_в) или низшей (Q_н).

Удельной теплотой сгорания твердых и жидких топлив называют теплоту, выделяемую при полном сгорании 1 кг массы топлива.

Вычисляют теплоту сгорания (кДж/кг) по формуле Д.И. Менделеева:

– высшую: Q _в = k₁ · С + k₂ · Н – k₃ · (О – S); (1)

– низшую: Q _н = Q_в – k₄ · (k₅ · Н + W), (2)

где	С, Н, О, S, W	–	элементарный состав топлива, %;
	k1, k2, k3, k4, k5	–	коэффициенты, показывающие теплоту сгорания отдельных элементов, делённую на 100 (k1= 339; k2= 1256; k3= 109; k4= 25; k5= 9);
	k4 · (k5 · Н + W)	–	количество теплоты, затраченной на превращение влаги топлива в пар и уносимой в атмосферу с продуктами сгорания, кДж.

Объёмной теплоты сгорания, представляющий собой количество теплоты, выделяемой при полном сгорании 1 м³ газа.

Определение теплоты сгорания опытным путем производят в специальных приборах — калориметрах. Сущность метода заключается в сжигании навески испытываемого топлива или определенного объёма газа в калориметрической бомбе в среде сжатого кислорода и определении количества теплоты, выделяющейся при сгорании.

Горение — это химическая реакция окисления топлива кислородом воздуха, сопровождающаяся выделением теплоты и резким повышением температуры. Процесс горения очень сложный, химические реакции в нём сопровождаются физическими явлениями, такими как перемешивание топлива и воздуха, диффузия, теплообмен и другими.

В реальных условиях полного сгорания топлива при теоретическом количестве воздуха добиться невозможно, поэтому в установки для сжигания топлива подается большее количество воздуха.

Коэффициент избытка воздуха рассчитывается по составу продуктов сгорания, определяемому с помощью газоанализаторов.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется удельной теплотой сгорания жидких и твердых топлив?

2. В чем отличие высшей и низшей теплоты сгорания топлива?

3. Как подсчитать теплоту сгорания Q_в и Q_н по данным элементарного состава топлива?

4. Как влияет избыток и недостаток кислорода воздуха на процесс горения?

5. Что называется нормальной, бедной и богатой горючей смесью?

Дата добавления: 2015-07-13