Определение теплоты сгорания

Теплота сгорания углерода зависит от его строения, которое может быть кристаллическим (графит) или «аморфным» (сажа). Углерод, получаемый при пиролизе углеводородов, объединяется в частицы сажи, состоящие из очень мелких кристаллов, и относится к углероду «аморфного» строения. При полном сгорании

для углерода кристаллического строения Q = 32,8 МДж/кг, а для «аморфного» Q = 34,1 МДж/кг.

Теплота сгорания водорода определяется агрегатным состоянием продукта реакции

,

при парообразном состоянии Q = 10,76 МДж/м³, а при жидком – Q = 12,77 МДж/м³.

Теплота сгорания серы зависит от степени её окисления. Обычно в продуктах горения образуется сернистый ангидрид

при Q = 9,28 МДж/кг. Более глубокое окисление с образованием серного ангидрида SO₃ происходит в присутствии катализатора.

Теплоту сгорания простого вещества можно вычислить с помощью закона Гесса:

,

– сумма теплот сгорания компонентов, содержащихся в данном веществе; Q_об – теплота образования данного вещества.

Например, для метана, образованного по реакции

,

теплота образования Q_об = 88 МДж/кмоль. Сгорание 1 кмоль С и 2 кмоль Н₂ в раздельности даёт (по низшей теплоте сгорания)

МДж/кмоль.

Теплота сгорания метана приобретает значение

МДж/кмоль

или в объёмных единицах

МДж/м³.

Теплота сгорания газовой смеси определяется как сумма теплот сгорания горючих составляющих

где m – номер горючего газа в составе смеси,, Q_m – теплота сгорания m–го горючего газа, M – количество горючих газов в газовой смеси.

Например, для смеси, состоящей из водорода, окиси углерода, метана и сероводорода, низшая теплота

Теплота сгорания сложного вещества с известным элементарным составом определяется аддитивно, по сумме теплот сгорания отдельных элементарных компонентов. Более точный результат можно получить, при помощи формул, обобщающих экспериментальные данные. К их числу относится формула Д.И. Менделеева. Для высшей теплоты сгорания

и для низшей теплоты сгорания

.

Теплота сгорания горючего материала неизвестного состава определяется экспериментально, в калориметрах. В калориметре сжигается известное количество твёрдого, жидкого или газообразного вещества; тепловая энергия, выделившаяся при этом, практически полностью поглощается охлаждающей водой. По количеству воды и по повышению её температуры, из уравнения теплового баланса калориметра определяется значение теплоты сгорания.

3. Материальный баланс процесса горения.

Дата добавления: 2014-01-07