5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплотворная способность различных видов топлива дров угля пеллетов брикетов

Теплотворная способность различных видов топлива дров, угля, пеллетов, брикетов

Биоэтанол

Изготовление из сахара и крахмала

Биоэтанол, получаемый из продуктов, содер­жащих сахар и крахмал, является наиболее широко производимым биотопливом во всем мире. На заводах, выпускающих сахар (как продукт сахарного тростника или сахарной свеклы), добавлением дрожжей вызывается брожение, в результате чего образуется эта­нол. Когда биоэтанол получают из крахмала зерновых, пшеница или рожь обрабатыва­ются вместе с ферментами, для того чтобы частично расколоть длинноцепные молекулы крахмала. Во время последующего осаха­ривания происходит расщепление на моле­кулы декстрозы при помощи глюкоамилазы. Дальнейшим шагом создания биоэтанола яв­ляется процесс брожения с использованием дрожжей.

Изготовление из лигноцеллюлозы

Ферменты могут также использоваться для производства биоэтанола из лигноцеллю­лозы. Она формирует структуру растительной клетки и содержит главный лигнин элементов, гемицеллюлозу и целлюлозу. Преимущество этого процесса состоит в том, что может использоваться все растение, а не только его часть, содержащая сахар или крах­мал. Процесс, названный «процессом logen», обещает высокие выработки и хорошую эко­номическую эффективность. Получаемый по этой новой технологии продукт также упоми­нается как биоэтанол 2-го поколения.

Биоэтанол обладает свойствами, которые очень подходят для того, чтобы его добав­лять в бензины, особенно для увеличения октанового числа чистого бензина. Именно поэтому фактически все стандарты бензина разрешают добавление этанола как компо­нента смеси. Даже биотопливная политика Европейского союза заставляет ожидать, что проникновение на рынок биоэтанола и со­хранение его пропорции в бензинах продол­жатся, если поддержка технологий создания биоэтанола будет гарантирована.

Биоэтанол также может использоваться в качестве чистого топлива в двигателях с искровым зажиганием в транспортных средствах с гибким выбором топлива (FFV). Эти транспортные средства могут работать как на бензине, так и на любой смеси бен­зина и этанола. Из-за проблем запуска хо­лодного двигателя при низких температурах, успешной на рынке оказалась максимальная концентрация этанола 85% (Е85) летом и 70- 75% зимой. Качество Е85 определено для Европы в топливном стандарте prEN 15293 и для США — в стандарте ASTM D5798.

Моторное топливо

Моторное топливо подразделяют на три группы: карбюраторное, дизельное и котельное. К карбюраторному топливу относят бензин, лигроин, керосин. Дизельное топливо предназначается для двигателей, работающих с воспламенением от сжатия, без постороннего источника зажигания. В качестве дизельного топлива в основном используют керосиновые, газойлевые и соляровые фракции, получаемые при перегонке нефти. Котельное топливо применяют для сжигания под паровым котлом, в металлургических и других печах.

Моторные топлива в той или иной степени ядовиты, и из-за несоблюдения необходимых мер предосторожности при обращении с ними они могут представлять определенную опасность для здоровья и даже жизни.

Моторные топлива , согласно принятым во всех странах классификациям, делятся на следующие основные типы: бензины для поршневых авиационных двигателей, бензины для автомобильных карбюраторных двигателей, топлива для реактивных двигателей, топлива для дизельных двигателей. Для карбюраторных двигателей ( главным образом тракторных) применяют также керосины и лигроины.

Моторное топливо должно соответстоввать нормам, указанным в таблице.

Моторные топлива применяют в очень широком диапазоне температур окружающего воздуха. Если в летнее время, особенно в южных районах страны, топливо нагревается до 30 — 40 СС, а в баках машин и до 50 С, то зимой и на больших высотах топливо охлаждается до — 40 — — 50 С, а в отдельных случаях и до — 60 С.

Моторные топлива для стационарных двигателей Дизеля-могут применяться при условии более высоких значений вязкости, вследствие того, что в стационарных условиях возможно использовать предварительный подогрев топлива теплом отходящих газов или из другого источника тепла.

Моторные топлива подвергают гидроочистке с целью обессеривания и гидрирования непредельных углеводородов, для повышения их чистоты и улучшения эксплуатационных характеристик. В частности, при помощи гидроочистки можно уменьшить коррозионную агрессивность топлив и их склонность к образованию осадков, повысить теплоту сгорания ( например, гидрированием ароматических углеводородов в нафтеновые), увеличить цетановое число компонентов дизельного топлива. Гидроочистку прямогоиных бензиновых фракций обычно осуществляют для улучшения показателей процесса их каталитического риформинга, защиты платинового катализатора от отравления неуглеводородными соединениями. Нежелательными являются компоненты, содержащие серу, азот, металлы, кислород, галогены, ( мышьяк. В результате гидрообессеривания газойлей-сырья для каталитического крекинга — повышаются выход и качество жидких продуктов крекинга и значительно сокращается загрязнение атмосферы окислами серы.

Моторное топливо из нефти имеет огромные преимущества перед другими видами топлива и энергии для транспортных средств, поскольку оно компактно, транспортабельно, удобно для использования, обладает высокой теплотой сгорания.

Моторные топлива могут быть классифицированы: по их агрегатному состоянию, по назначению, по происхождению, по токсичности.

Моторные топлива находят широкое применение в гражданской и военной технике, которая постоянно совершенствуется, вынуждая тем самым повышать качество соответствующих топлив.

Моторное топливо должно обладать максимальной устойчивостью к детонации. Детонация в двигателях внутреннего сгорания связана с преждевременным воспламенением горючей смеси. Это вызывает снижение мощности мотора и его преждевременного износа.

Моторные топлива для стационарных дизелей могут применяться с более высокой вязкостью вследствие того, что в стационарных условиях возможно использовать предварительный подогрев топлива теплом отходящих газов или из другого источника тепла.

Моторное топливо не нуждается в предварительном подогреве, поэтому применяется в основном для временно работающих двигателей и для аварийных и резервных станций. Для стационарно двигателей применяются обычно топлива марок M и М5, которые требуют специального устройства для подогрева, так как они не обладают необходимой вязкостью.

Моторное топливо представляет собой амесь бензола, толуола и ксилола, но готовится обычно не из чистых цродуктов, а из промежуточных фракций.

Моторное топливо получают как на УСК, так и на мало-габаритных установках переработки конденсата.

Компания
«ДроваВоз»
Телефоны:
8-499-502-81-05
(многоканальный)
8-905-503-82-35

Древесные топливные брикеты (евродрова) имеют широкий спектр применения и могут использоваться для всех видов твердотопливных печей и котлов центрального отопления и пр. Отлично горят в банных печах, каминах, грилях, мангалах и т.п. Также используются в промышленном отоплении, на железнодорожном транспорте и т.д.

ХАРАКТЕРИСТИКИ БРИКЕТОВ, ПЕЛЛЕТ и УГЛЯ*

Pini&Kay/Пини Кей

(восьмигранные бруски с продольным отверстием)

10500 руб/тонна

Nielsen/Нильсен

(цилиндры)

10500 руб/тонна

Длина — 270 мм
Диаметр — 90 мм
Влажность — 7-9%
Теплота сгорания — 4850-4950 ккал/кг
Зольность — 0,5-1,0%
1 упаковка (270х360х90 мм) = 10 кг (+/- 5%) = 6 брикета в прозрачной термоусадочной пленке.

Брикеты Nielsen, за счёт высокой плотности, по теплоотдаче не уступают брикетам Pini&Kay, а по времени горения даже несколько их превосходят. Так же как и Pini&Kay, брикеты Nielsen относятся к классу премиум-брикетов.

RUF/ РУФ

(кирпичики)

из древесных опилок — 7500 руб/тонна,

из древесной пыли — 8500 руб/тонна

на 5%) превосходит своего собрата из опилок по теплоотдаче и времени горения, но эти преимущества ощущаются только в котлах длительного горения с автоматическим управлением. В простых же котлах и печах разница между ними не столь очевидна.

7800 руб/тонна

Размеры 170х70х30-100 мм
Влажность <16%
Зольность <14-16%
Теплоотдача — 3600-3800 ккал/кг
Содержание серы <0,35%

Размеры 180х80х30-50 мм
Влажность <10%
Зольность <13%
Теплоотдача — 4500-4600 ккал/кг
Содержание серы <0,2%

Размеры 78х30-90 мм
Влажность <15%
Зольность <5%
Теплоотдача — 4400-4500 ккал/кг
Содержание серы <0,25%

Влажность <10%
Зольность <15%
Теплоотдача — 6000-6100 ккал/кг
Содержание серы <0,2%

Каменноугольные брикеты — это современный вид твердого топлива для печей, котлов, работающих на угле. Они производятся путем прессования угольной крошки. Сочетая в себе такие достоинства угля, как высокая калорийность и время горения, каменноугольные брикеты имеют ряд преимуществ по сравнению с обычным углем:

  • Не спекаются, не образуют шлаковых отложений, только обычную золу — легче удалять отходы и контролировать процесс горения.
  • Каменный уголь имеет более низкую плотность, по сравнению с брикетами. Условно: ведро угля = 5кг, ведро брикетов = 10кг. Соответственно при одинаковом объеме закладываемого топлива, увеличивается время горения одной закладки, поэтому для полноценной топки требуется меньше топлива.
  • Брикет более проницаем при горении, чем кусковой уголь. Брикет сгорает полностью, и Вы получаете всю тепловую энергию, заключенную в нем. Результат — повышение КПД отопительных приборов до 30%.

Фракция — 25-50мм (ДО — орех) или 10-25мм (ДМ — мелкий, эко-горошек)
Влажность <16%
Зольность <10%
Теплоотдача — 6000 ккал/кг
Содержание серы <0,25%

Каменный уголь А (Антрацит)

13500 руб/тонна — АМ (мелкий, 13-25мм)

Фракция — 25-50мм (АО — орех) или 13-25мм (АМ — мелкий, эко-горошек)
Влажность <16%
Зольность <8%
Теплоотдача — 7000 ккал/кг
Содержание серы <0,25%
Расфасован в полипропиленовые мешки по 25 кг (+/- 5%).

1500 ккал/кг.
Т.е. покупая 1 тонну древесины, Вы реально приобретаете 500-550 кг воды, на выпаривание которой уйдет около 25% оставшегося реального топлива.

1800 ккал/кг, береза

2160 ккал/кг, береза

Выделение CO 2 при горении у брикетов:

  • в 10 раз меньше, чем у природного газа
  • в 30 раз меньше, чем у кокса
  • в 50 раз меньше, чем у угля

КПД котла при использовании евродров увеличивается на 30-50% по сравнению с обычными дровами.

Время горения и тления брикетов в среднем в 2,5 раза выше, чем у обычных дров, также они обеспечивают постоянство температуры при сгорании. Это означает, что по сравнению с обычными дровами, закладку в топку можно производить в 2-3 раза реже.

  • Древесные топливные брикеты — экологически чистый продукт: производятся без химических добавок и склеивающих веществ, из натуральных, необработанных никакими химическими препаратами древесных отходов. Связующим веществом является лигнин, который содержится в самой древесине. Производство происходит при высоком давлении и температуре, в процессе термического спекания опилок уничтожается вся бактериальная флора и получается «мертвый» продукт для паразитов (жучков, грибков, плесени и микробов).
  • Температура, возникающая при прессовании, способствует заплыванию поверхности брикетов, которая благодаря этому становится водонепроницаемой и препятствует гниению. Поэтому хранить топливные брикеты можно сколь угодно долго.
  • Брикеты легче подавать в топочную камеру в сравнении с дровами и углем. Они хорошо разгораются, горят долго и равномерно.
  • Брикеты дают красивое пламя. В домашнем использовании тепло, получаемое из них, воспринимается как более приятное, чем тепло, получаемое из угля, легкого мазута или природного газа.
  • Евродрова отлично подходят для приготовления шашлыков или гриля. При попадании на них жира, они не воспламеняются, а продолжают тлеть или гореть ровным низким пламенем.
  • Брикеты имеют плотность в среднем в 2 раза выше дров, благодаря чему занимают меньше места. Это удобный и чистый продукт, позволяющий Вам экономить площадь хранения и иметь возможность держать необходимый запас топлива непосредственно в котельной.
  • При сжигании брикеты не оказывают негативного воздействия на окружающую среду и атмосферу отапливаемого помещения.
  • При горении не распространяют неприятного запаха, не стреляют и не искрят, практически не выделяют дыма, копоти, угарного газа и других вредных веществ, в отличие от дров или угля.
Читать еще:  Снятие вентилятора отопителя Рено Логан видео

Топливные брикеты (евродрова) и пеллеты

— это прорыв в технологии отопления!

По себестоимости отопления уступают только природному газу.

Тел.: 8-499-502-81-05 (многоканальный), 8-905-503-82-35
e-mail:

Определение удельной теплоты сгорания керосина, сравнение с нефтью. Теплотворная способность различных видов топлива: дров, угля, пеллетов, брикетов

В данном уроке мы научимся рассчитывать количество теплоты, которое выделяет топливо при сгорании. Кроме того, рассмотрим характеристику топлива — удельную теплоту сгорания.

Поскольку вся наша жизнь основана на движении, а движение в большинстве своем основано на сгорании топлива, то изучение данной темы весьма важно для понимания темы «Тепловые явления».

После изучения вопросов, связанных с количеством теплоты и удельной теплоемкостью, перейдем к рассмотрению количества теплоты, выделяемого при сжигании топлива .

Топливо — вещество, которое в некоторых процессах (горение, ядерные реакции) выделяет тепло. Является источником энергии.

Топливо бывает твердым, жидким и газообразным (рис. 1).

Рис. 1. Виды топлива

  • К твердым видам топлива относят уголь и торф .
  • К жидким видам топлива относят нефть, бензин и другие нефтепродукты .
  • К газообразным видам топлива относят природный газ .
  • Отдельно можно выделить очень распространенное в последнее время ядерное топливо .

Сгорание топлива — это химический процесс, который является окислительным. При сгорании атомы углерода соединяются с атомами кислорода , образуя молекулы. В результате этого выделяется энергия, которую и использует человек в своих целях (рис. 2).

Рис. 2. Образование углекислого газа

Для характеристики топлива используется такая характеристика, как теплотворность . Теплотворность показывает, какое количество теплоты выделяется при сгорании топлива (рис. 3). В физике теплотворности соответствует понятие удельной теплоты сгорания вещества .

Рис. 3. Удельная теплота сгорания

Удельная теплота сгорания — физическая величина, характеризующая топливо, численно равна количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании топлива.

Удельную теплоту сгорания принято обозначать буквой . Единицы измерения:

В единицах измерения отсутствует , так как сгорание топлива происходит практически при неизменной температуре.

Удельная теплота сгорания определяется опытным путем с помощью сложных приборов. Однако для решения задач существуют специальные таблицы. Ниже приведем значения удельной теплоты сгорания для некоторых видов топлива.

Таблица 4. Удельная теплота сгорания некоторых веществ

Из приведенных величин видно, что при сгорании выделяется огромное количество теплоты, поэтому используются единицы измерения (мегаджоули) и (гигаджоули).

Для вычисления количества теплоты, которое выделяется при сгорании топлива, используется следующая формула:

Здесь: — масса топлива (кг), — удельная теплота сгорания топлива ().

В заключении заметим, что большая часть топлива, которое используется человечеством, запасена с помощью солнечной энергии. Уголь, нефть, газ — все это образовалось на Земле благодаря воздействию Солнца (рис. 4).

Рис. 4. Образование топлива

На следующем уроке мы поговорим о законе сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах.

  1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. — М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. — М.: Просвещение.
  1. Интернет-портал «festival.1september.ru» ()
  2. Интернет-портал «school.xvatit.com» ()
  3. Интернет-портал «stringer46.narod.ru» ()

Кроме основных компонентов, уголь содержит различные негорючие золообразующие добавки, «породу». Зола загрязняет окружающую среду и спекается в шлак на колосниках, что затрудняет горение угля. Кроме того, наличие породы уменьшает удельную теплоту сгорания угля. В зависимости от сорта и условий добычи количество минеральных веществ различается очень сильно, зольность каменного угля около 15% (10–20%).
Еще один вредный компонент угля — сера . В процессе сгорания серы образуются окислы, которые в атмосфере превращаются в серную кислоту. Содержание серы в угле, который мы поставляем покупателям через сеть своих представителей, около 0,5%, это весьма низкое значение, значит, экологию Вашего дома удастся сохранить.
Основной показатель любого топлива — удельная теплота сгорания . Для угля этот показатель составляет:

Указанные цифры относятся к угольному концентрату. Реальные цифры могут существенно отличаться. Так, для рядового каменного угля, который можно купить на угольных складах, указывается значение 5000-5500 ккал/кг. Мы в своих расчетах используем 5300 ккал/кг.
Плотность угля от 1 до 1,7 (каменный уголь — 1,3–1,4) г/см 3 в зависимости от вида и содержания минеральных веществ. В технике используют также «насыпную плотность», она составляет около 800-1 000 кг/м 3 .

Виды и сорта угля

Уголь классифицируется по многим параметрам (география добычи, химический состав), но с «бытовой» точки зрения, покупая уголь для использования в печах, достаточно разобраться в маркировке и возможности использования в Термороботе.

По степени углефикации выделяют три вида угля: бурый , каменный и антрацит. Используют следующую систему обозначений угля: Сорт = (марка) + (класс крупности).

Кроме основных марок, приведенных в таблице, выделяют также промежуточные марки каменного угля: ДГ (длиннопламенно-газовые), ГЖ (газовые жирные), КЖ (коксовые жирные), ПА (полуантрациты), бурые угли также делятся по группам.
Коксующиеся марки угля (Г, кокс, Ж, К, ОС) в теплоэнергетике практически не используются, так как они являются дефицитным сырьем для коксохимической промышленности.
По классу крупности (размеру кусков, фракции) сортовой каменный уголь подразделяется на:

Кроме сортового угля в продаже присутствуют совмещенные фракции и отсевы (ПК, КО, ОМ, МС, СШ, МСШ, ОМСШ). Размер угля определяют исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанных в названии марки угля.
Например, фракция ОМ (М — 13–25, О — 25-50) составляет 13–50 мм.

Кроме указанных сортов угля в продаже можно встретить угольные брикеты, которые прессуют из низкообогащенного угольного шлама.

Как горит уголь

Уголь состоит из двух горючих компонентов: летучие вещества и твердый (коксовый) остаток .

На первом этапе горения выделяются летучие вещества; при избытке кислорода они быстро сгорают, давая длинное пламя, но малое количество тепла.

После этого выгорает коксовый остаток; интенсивность его горения и температура воспламенения зависит от степени углефикации, то есть, от вида угля (бурый, каменный, антрацит).
Чем выше степень углефикации (самая высокая она у антрацита), тем выше температура воспламенения и теплота сгорания, но ниже интенсивность горения.

Уголь марок Д, Г

Из-за высокого содержания летучих веществ такой уголь быстро разгорается и быстро сгорает. Уголь этих марок доступен и пригоден практически для всех видов котлов, однако для полного сгорания этот уголь должен подаваться маленькими порциями, чтобы выделяющиеся летучие вещества успевали полностью соединяться с кислородом воздуха. Полное сгорание угля характеризуется желтым пламенем и прозрачными дымовыми газами; неполное сгорание летучих веществ дает багровое пламя и чёрный дым.
Для эффективного сжигания такого угля процесс должен постоянно контролироваться, такой режим работы реализован в автоматической котельной Терморобот.

Разжечь его труднее, зато он горит долго и выделяет намного больше тепла. Уголь можно загружать большими партиями, так как в них горит преимущественно коксовый остаток, нет массового выделения летучих веществ. Очень важен режим поддува, так как при недостатке воздуха горение происходит медленно, возможно его прекращение, либо, напротив, чрезмерное повышение температуры, приводящее к уносу тепла и прогоранию котла.

Всем известно, что в нашей жизни огромную роль играет использование топлива. Топливо применяют практически в любой отрасли современной промышленности. Особенно часто применяется топливо, полученное из нефти: бензин, керосин, соляр и другие. Также применяют горючие газы (метан и другие).

Откуда берется энергия у топлива

Известно, что молекулы состоят из атомов . Для того, чтобы разделить какую либо молекулу (например, молекулу воды) на составляющие её атомы, требуется затратить энергию (на преодоление сил притяжения атомов). Опыты показывают, что при соединении атомов в молекулу (это и происходит при сжигании топлива) энергия, напротив, выделяется.

Как известно, существует ещё и ядерное топливо, но мы не будем здесь говорить о нём.

При сгорании топлива выделяется энергия. Чаще всего это тепловая энергия . Опыты показывают, что количество выделившейся энергии прямо пропорционально количеству сгоревшего топлива.

Удельная теплота сгорания

Для расчёта этой энергии используют физическую величину, называемую удельная теплота сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива показывает, какая энергия выделяется при сгорании единичной массы топлива.

Её обозначают латинской буквой q. В системе СИ единица измерения этой величины Дж/кг. Отметим, что каждое топливо имеет собственную удельную теплоту сгорания. Эта величина измерена практически для всех видов топлива и при решении задач определяется по таблицам.

Например, удельная теплота сгорания бензина 46 000 000 Дж/кг, керосина такая же, этилового спирта 27 000 000 Дж/кг. Нетрудно понять, что энергия, выделившаяся при сгорании топлива, равна произведению массы этого топлива и удельной теплоты сгорания топлива:

Читать еще:  Мигающий стоп сигнал в авто своими руками

Рассмотрим примеры

Рассмотрим пример. 10 граммов этилового спирта сгорело в спиртовке за 10 минут. Найдите мощность спиртовки.

Решение. Найдём количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта:

Q = q*m; Q = 27 000 000 Дж/кг * 10 г = 27 000 000 Дж/кг * 0,01 кг = 270 000 Дж.

Найдём мощность спиртовки:

N = Q / t = 270 000 Дж / 10 мин = 270 000 Дж / 600 с = 450 Вт.

Рассмотрим более сложный пример. Алюминиевую кастрюлю массой m1, заполненную водой массой m2, нагрели с помощью примуса от температуры t1 до температуры t2 (00С

Керосин может быть получен прямогонным способом, то есть физически отделён от нефти, путём дистилляции или с помощью химического разложения более тяжёлых фракций в результате крекинг процесса.

Характеристика керосина как топлива

Горением называют процесс бурного окисления веществ с выделением тепла. Как правило, в реакции участвует кислород, содержащийся в воздухе. Во время сжигания углеводородов образуются такие основные продукты горения:

Количество энергии, генерируемое во время сгорания топлива, зависит от его вида, условий сжигания, массы или объёма. Энергия измеряется в джоулях или калориях. Удельной (на единицу измерения количества вещества) теплотой сгорания называют энергию, полученную при сжигании единицы топлива:

  • молярная (например, Дж/моль);
  • массовая (например, Дж/кг);
  • объёмная (например, ккал/л).

В большинстве случаев для оценки газообразных, жидких и твёрдых топлив оперируют показателем массовой теплоты сгорания, выраженной в Дж/кг.

Во время сжигания углевода образуется несколько элементов, например, сажа

Значение теплоты сгорания будет зависеть от того, брались ли в учёт процессы, происходящие с водой во время сгорания. Испарение влаги — энергоёмкий процесс , а учёт теплоотдачи при конденсации этих паров также способен повлиять на результат.

Результат замеров, производимых до того, как сконденсированный пар вернёт энергию в систему, называют низшей теплотой сгорания, а показатель, полученный после конденсации паров, называется высшей теплотой. Углеводородные двигатели не могут использовать дополнительную энергию водяного пара в выхлопе, поэтому показатель нетто актуален для производителей моторов и встречается в справочниках чаще.

Нередко при указании теплотворной способности не уточняют о том, какая из величин имеется в виду, что может привести к путанице. Сориентироваться помогает знание того, что в РФ традиционно принято указывать низшую.

Низшая теплота сгорания – важный показатель

Следует отметить, что для некоторых видов топлива разделение на энергию нетто и брутто не имеет смысла, так как они не образуют воду во время горения. В отношении керосина это неактуально, поскольку содержание углеводородов в нём велико. При сравнительно невысокой плотности (между 780 кг/м³ и 810 кг/м³) его теплотворная способность аналогична этому же показателю у дизельного топлива и составляет:

  • низшая — 43,1 МДж/кг;
  • высшая — 46,2 МДж/кг.

Сравнение с другими видами горючего

Рассматриваемый показатель очень удобен для оценки потенциального количества тепла, содержащегося в топливе. Например, теплота сгорания бензина на единицу массы сопоставима с таким же показателем у керосина, но первый значительно плотнее. Как следствие, в таком же сравнении литр бензина содержит меньше энергии.

Удельная теплота сгорания нефти как смеси углеводородов зависит от её плотности, которая непостоянна для различных месторождений (43-46 МДж/кг). Расчётные методы позволяют с высокой точностью определить это значение, если есть исходные данные о её составе.

Усреднённо показатели для некоторых видов горючих жидкостей, входящих в состав нефти, выглядят так (в МДж/кг):

  • дизельное топливо — 42-44;
  • бензин — 43-45;
  • керосин — 43-44.

Калорийность твёрдых видов горючего, таких как торф и уголь, имеет больший разбег. Это связано с тем, что их состав может сильно отличаться как по содержанию несгораемых веществ, так и по калорийности углеводородов. Например, теплотворная способность торфа различных типов может колебаться в пределах 8-24 МДж/кг, а каменного угля — 13-36 МДж/кг. Среди распространённых газов большой теплотворностью отличается водород — 120 МДж/кг. Следующий по удельной теплоте сгорания — метан (50 МДж/кг).

Можно сказать, что керосин — топливо, выдержавшее испытание временем именно благодаря сравнительно высокой энергоёмкости при низкой цене. Его применение не только экономически оправдано, но и в некоторых случаях безальтернативно.

Виды топлива для твердотопливных котлов и сравнительная таблица их теплотворной способности

Экология потребления.Мотор:Характеристики топлива для отопительных котлов довольно значительно различаются. Правильный выбор топлива помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

Характеристики топлива для отопительных котлов довольно значительно различаются. Правильный выбор топлива помогает экономить средства и сохранить оборудование работоспособным.

Основные виды топлива для твердотопливных котлов:

— Пеллеты (топливные гранулы)

Дрова

Дрова — пиленые или колотые куски дерева, предназначенные для сжигания в печах, каминах и др для получения тепла, жара и света.

Содержание влаги должно быть как можно меньшим.

Каминные дрова имеют длину около 25 — 33 см.

Приоритетная характеристика дрова для каминов и печей — их теплотворная способность, длительность горения и комфорт при использовании (картина пламени, запах).

Для отопительных целей важно, чтобы тепловыделение происходило медленнее, но более продолжительное время.

Для отопительных целей лучше всего подходят все дрова из лиственных пород, в тчдуб, ясень, береза, лещина, тис, боярышник.

Особенности горения дров разных пород древесины:

— дрова из бука, березы, ясеня, лещины трудно растапливать, но они могут гореть сырыми, потому что имеют небольшую влажность, причем дрова из всех этих пород деревьев, кроме бука, легко раскалываются;

— ольха и осина сгорают без образования сажи и даже выжигают ее из дымохода;

— березовые дрова хороши для тепла, но при недостатке воздуха в топке, горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), который оседает на стенках трубы;

— сосновые дрова горят жарче еловых из-за большего содержания смолы, с искрением при резком повышении температуры;

— дуб и граб обладают лучшей теплоотдачей при горении, но плохо раскалываются;

— дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят;

— дрова из пород средней твердости, легко колоть;

— кедр дает долго тлеющие угли;

— дрова из вишни и вяза при горении дымят;

— дрова из платана легко растапливаются, но тяжело колются;

— дрова хвойных пород имеют низкую теплотворную способность, дымят и искрят, способствуя образованию смолистых отложений в трубе, но легко колются и растапливаются;

— тополь и липа хорошо горят, сильно искрят и очень быстро прогорают.

Показатель теплотворной способности дров разных пород древесины сильно изменяется, что влечет колебания плотности древесины и колебания в пересчетных коэффициентах кубометр => складометр.

Таблица со средними значениями теплотворной способности на 1 складометр дров.

Дрова из лиственницы

1 складометр сухой древесины лиственных деревьев заменяет 200 — 210 л жидкого топлива или 200 — 210 м³ природного газа.

Пеллеты

Пеллеты (топливные гранулы) — это прессованное под высоким давлением натуральное сырье растительного происхождения в форме цилиндрических гранул стандартного размера.

Сырьем для их производства является кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, и отходы сельского хозяйства (лузга подсолнечника, солома, некондиционный лен и др), а также органические упаковочные материалы, картонная тара и тд.

Процесс производства пеллет состоит из этапов: дробления, сушки и грануляции.

Сырье измельчается до состояния муки, затем тщательно высушивается и сжимается в гранулы стандартного размера при помощи специального оборудования — гранулятора.

Во время грануляции, сопровождающейся повышением температуры материала, содержащийся в нем полимер лигнин, содержащийся в клетках растительного сырья,плотно склеивает измельченные частицы. Химические связующие примеси не используются.

На выходе получается легкое, недорогое, удобное в хранении и абсолютно безопасное топливо, альтернативное традиционным видам топлива (уголь, торф, дрова, природный газ).

Гранулятор пресса придает пеллетам форму.

Пеллеты — современный универсальный вид биотоплива, по эффективности применения равноценный каменному углю.

— полученные путем переработки кругляка твердых и мягких пород деревьев;

— полученные путем переработки соломы;

— полученные переработки подсолнечниковой шелухи;

— полученные путем переработки початков и стебля кукурузы;

— экологически чистое , соответствующее зеленой технологии топливо, произведенное из безвредных для человека и окружающей среды материалов, подлежащих утилизации: в 10-50 раз ниже эмиссия углекислого газа (СО2) в окружающую среду, в 15-20 раз меньше образование золы, чем при сжигании угля;

— неограниченное производств, в тч из древесины низкого качества,

— меньшая стоимость, в сравнении с ценой угля, жидкого топлива или дров,

— удобство транспортировки, как в фасованных пакетах, так и россыпью, и разгрузки через рукава с возможностью автоматизации процесса;

— не требуют больших складских площадей и могут храниться на открытом воздухе, не разбухая, без гниения,

— при хранении не самовоспламеняются,

— не требуют дополнительной обработки перед применением, не хуже газа или угля.

— большая теплотворная способность, чем опилки и щепа, в 1,5 раз больше, чем у дров,

— при сжигании 1,9 т пеллет выделяется примерно такое же количество тепла, что при сжигании 1 т мазута, при стоимости пеллет на внутреннем рынке в 3 раза дешевле, то есть обогрев пеллетами на 40% дешевле мазута;

— почти полное сгорание с минимальным количеством шлаков, что снижает частоту чистки котла можно производить намного реже,

— возможна автоматизация загрузки пеллет в топку в промышленных условиях,

— регулировка бытовых нагревательных устройств, работающих на пеллетах, регулируются в автоматическом режиме,

— малая волатильность цены, тк цена внутренняя,

— котлы на пеллетах работают дольше, нуждаются в меньшем обслуживании и более экономичны,

— для отопления жилых домов путем сжигания в печах, каминах и котлах,

Читать еще:  Датчик давления хладагента в Меган 1 и 2

— для обеспечения теплом и электроэнергией промышленных объектов и небольших населенных пунктов (с использованием крупных гранул с высоким содержанием древесной коры.

Спрос на это альтернативное топливо и на оборудование для его производства и сжигания постоянно возрастает.

Сравнительные характеристики видов топлива

Теплотворная способность различных видов топлива дров, угля, пеллетов, брикетов

Биоэтанол

Изготовление из сахара и крахмала

Биоэтанол, получаемый из продуктов, содер­жащих сахар и крахмал, является наиболее широко производимым биотопливом во всем мире. На заводах, выпускающих сахар (как продукт сахарного тростника или сахарной свеклы), добавлением дрожжей вызывается брожение, в результате чего образуется эта­нол. Когда биоэтанол получают из крахмала зерновых, пшеница или рожь обрабатыва­ются вместе с ферментами, для того чтобы частично расколоть длинноцепные молекулы крахмала. Во время последующего осаха­ривания происходит расщепление на моле­кулы декстрозы при помощи глюкоамилазы. Дальнейшим шагом создания биоэтанола яв­ляется процесс брожения с использованием дрожжей.

Изготовление из лигноцеллюлозы

Ферменты могут также использоваться для производства биоэтанола из лигноцеллю­лозы. Она формирует структуру растительной клетки и содержит главный лигнин элементов, гемицеллюлозу и целлюлозу. Преимущество этого процесса состоит в том, что может использоваться все растение, а не только его часть, содержащая сахар или крах­мал. Процесс, названный «процессом logen», обещает высокие выработки и хорошую эко­номическую эффективность. Получаемый по этой новой технологии продукт также упоми­нается как биоэтанол 2-го поколения.

Биоэтанол обладает свойствами, которые очень подходят для того, чтобы его добав­лять в бензины, особенно для увеличения октанового числа чистого бензина. Именно поэтому фактически все стандарты бензина разрешают добавление этанола как компо­нента смеси. Даже биотопливная политика Европейского союза заставляет ожидать, что проникновение на рынок биоэтанола и со­хранение его пропорции в бензинах продол­жатся, если поддержка технологий создания биоэтанола будет гарантирована.

Биоэтанол также может использоваться в качестве чистого топлива в двигателях с искровым зажиганием в транспортных средствах с гибким выбором топлива (FFV). Эти транспортные средства могут работать как на бензине, так и на любой смеси бен­зина и этанола. Из-за проблем запуска хо­лодного двигателя при низких температурах, успешной на рынке оказалась максимальная концентрация этанола 85% (Е85) летом и 70- 75% зимой. Качество Е85 определено для Европы в топливном стандарте prEN 15293 и для США — в стандарте ASTM D5798.

Моторное топливо

Моторное топливо подразделяют на три группы: карбюраторное, дизельное и котельное. К карбюраторному топливу относят бензин, лигроин, керосин. Дизельное топливо предназначается для двигателей, работающих с воспламенением от сжатия, без постороннего источника зажигания. В качестве дизельного топлива в основном используют керосиновые, газойлевые и соляровые фракции, получаемые при перегонке нефти. Котельное топливо применяют для сжигания под паровым котлом, в металлургических и других печах.

Моторные топлива в той или иной степени ядовиты, и из-за несоблюдения необходимых мер предосторожности при обращении с ними они могут представлять определенную опасность для здоровья и даже жизни.

Моторные топлива , согласно принятым во всех странах классификациям, делятся на следующие основные типы: бензины для поршневых авиационных двигателей, бензины для автомобильных карбюраторных двигателей, топлива для реактивных двигателей, топлива для дизельных двигателей. Для карбюраторных двигателей ( главным образом тракторных) применяют также керосины и лигроины.

Моторное топливо должно соответстоввать нормам, указанным в таблице.

Моторные топлива применяют в очень широком диапазоне температур окружающего воздуха. Если в летнее время, особенно в южных районах страны, топливо нагревается до 30 — 40 СС, а в баках машин и до 50 С, то зимой и на больших высотах топливо охлаждается до — 40 — — 50 С, а в отдельных случаях и до — 60 С.

Моторные топлива для стационарных двигателей Дизеля-могут применяться при условии более высоких значений вязкости, вследствие того, что в стационарных условиях возможно использовать предварительный подогрев топлива теплом отходящих газов или из другого источника тепла.

Моторные топлива подвергают гидроочистке с целью обессеривания и гидрирования непредельных углеводородов, для повышения их чистоты и улучшения эксплуатационных характеристик. В частности, при помощи гидроочистки можно уменьшить коррозионную агрессивность топлив и их склонность к образованию осадков, повысить теплоту сгорания ( например, гидрированием ароматических углеводородов в нафтеновые), увеличить цетановое число компонентов дизельного топлива. Гидроочистку прямогоиных бензиновых фракций обычно осуществляют для улучшения показателей процесса их каталитического риформинга, защиты платинового катализатора от отравления неуглеводородными соединениями. Нежелательными являются компоненты, содержащие серу, азот, металлы, кислород, галогены, ( мышьяк. В результате гидрообессеривания газойлей-сырья для каталитического крекинга — повышаются выход и качество жидких продуктов крекинга и значительно сокращается загрязнение атмосферы окислами серы.

Моторное топливо из нефти имеет огромные преимущества перед другими видами топлива и энергии для транспортных средств, поскольку оно компактно, транспортабельно, удобно для использования, обладает высокой теплотой сгорания.

Моторные топлива могут быть классифицированы: по их агрегатному состоянию, по назначению, по происхождению, по токсичности.

Моторные топлива находят широкое применение в гражданской и военной технике, которая постоянно совершенствуется, вынуждая тем самым повышать качество соответствующих топлив.

Моторное топливо должно обладать максимальной устойчивостью к детонации. Детонация в двигателях внутреннего сгорания связана с преждевременным воспламенением горючей смеси. Это вызывает снижение мощности мотора и его преждевременного износа.

Моторные топлива для стационарных дизелей могут применяться с более высокой вязкостью вследствие того, что в стационарных условиях возможно использовать предварительный подогрев топлива теплом отходящих газов или из другого источника тепла.

Моторное топливо не нуждается в предварительном подогреве, поэтому применяется в основном для временно работающих двигателей и для аварийных и резервных станций. Для стационарно двигателей применяются обычно топлива марок M и М5, которые требуют специального устройства для подогрева, так как они не обладают необходимой вязкостью.

Моторное топливо представляет собой амесь бензола, толуола и ксилола, но готовится обычно не из чистых цродуктов, а из промежуточных фракций.

Моторное топливо получают как на УСК, так и на мало-габаритных установках переработки конденсата.

Низшая теплота сгорания метана кдж кг. Теплотворная способность различных видов топлива: дров, угля, пеллетов, брикетов

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 0 , 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:

2Н 2 +О 2 →2Н 2 О.

Продуктом полного горения серы является диоксид серы:

При этом выделяются в свободном виде азот, галоиды и другие негорючие элементы.

Горючее вещество – газ

В качестве примера проведем расчет теплотворной способности метана CH 4 , для которого теплота горения равна Q г =882.6 .

· Определим молекулярную массу метана в соответствии с его химической формулой (СН 4):

· 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

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector