Теплота згорання палива, методи її визначення

Цінність будь-якого палива, перш за все, визначають за кіль­кістю теплової енергії, що є в одиниці його маси або в одиниці об’єму. Кількість тепла, яке виділяється під час повного згорян­ня одиниці маси (1 кг рідкого або твердого) або одиниці об’єму (1м³ газоподібного) палива, називають питомою теплотою зго­ряння (теплотворністю) палива. Далі в тексті просто — теплота згоряння.

При згорянні вода, яка міститься в паливі і утворюється від згоряння водню, перетворюється в пару. На пароутворення витра­чається теплота. У тому випадку, коли пари води конденсуються і теплота, затрачена на пароутворення звільняється, теплоту зго­ряння називають вищою (Q_B). Якщо ж пари води виносяться з димовими або відпрацьованими газами, частина тепла втрачається і таку теплоту називають нижчою (Q_H).

Теплоту згоряння палива визначають експериментальним шля­хом у спеціальних приладах — калориметрах і розрахунковими методами. Суть калориметричного способу визначення теплоти згоряння палива полягає в тому, що при спалюванні певної кіль­кості палива у спеціально закритих камерах калориметричних ус­тановок тепло продуктів згоряння передається воді і при цьому теплоту згоряння оцінюють за підвищенням температури в калориметрі.

При визначенні теплоти згоряння розрахунковими метода­ми необхідно знати елементний склад палива. Найчастіше визна­чають теплоту згоряння за законом Г.І. Геса, коли вона залежить від складу початкових та кінцевих продуктів і не залежить від проміжних реакцій. Підрахована таким чином теплота згоряння буде трохи відрізнятись від фактичної, оскільки горючі елементи у паливі перебувають не у вільному стані, а утворюють різні органічні сполуки, на руйнування яких витрачається частина теп­ла. Тому згоряння палива дає менший тепловий ефект, ніж згоряння окремих елементів, які входять до його складу, що і врахо­вується коефіцієнтами формул. У практиці найчастіше для визна­чення теплоти згоряння застосовують формули Д.І Менделєєва. Відповідно до них теплоту згоряння рідких і твердих палив (кДж/кг) визначають як:

Q_B=339C+1256H-109(O-S);

Q_H= Q_B-25(9H+W) = 339С+1030Н- 109(O-S)-25W,

де С, Н, О, S, W — елементний склад палива, відсотки за масою; 25 — коефіцієнт, який враховує втрату теплоти, що вино­ситься продуктами згоряння в атмосферу (1 кг пари при потрап­лянні в атмосферу забирає 2500 кДж/кг); 9Н — число масових частин води, що утворюється при згорянні однієї масової частини водню.

Теплоту згоряння газоподібного палива (кДж/м³) у розрахунку на суху масу визначають за формулами:

Q_B= 128 (CO + H₂) + 339СН₄+ 639 C_nH_m;

Q_H=128CO + 108H₂ + 356СН₄ + 589 C_nH_m,

де CO, H₂, CH₄, C_nH_m — склад газоподібного палива, відсотки за об’ємом при нормальних умовах (0°С, тиск 760 мм рт.ст.).

Теплоту згоряння робочої маси газоподібного палива, що містить вологу, підраховують за формулами:

Qp_b = Q'_B 0,805/(0,805+W);

Q»_H = Q'_H 0,805 /(0,805+W);

де 0,805 — маса 1 м³ водяної пари, (кг); W — вміст вологи в 1 м³ газу, (кг).

Для порівняння різних видів палива, а також для обліку за­гальних запасів палива і складання заявок встановлений еталон — умовне паливо, теплота згоряння якого для твердого і рідкого дорівнює 29307 кДж/кг, а для газоподібного — 29307 кДж/м³. При порівнянні видів палив визначають їх теплові (калорійні) еквіваленти, які є відношенням теплоти згоряння будь-якого па­лива до теплоти згоряння умовного:

Е = Qp_h/29307

Щоб перерахувати фактичне паливо в умовне, потрібно масову його кількість помножити на тепловий еквівалент.

Дата добавления: 2014-01-04