Puterea calorică a gazelor naturale kcal m3. Combustibil gazos

Combustibil gazos Este împărțit în natural și artificial și este un amestec de gaze inflamabile și neinflamabile, care conține o anumită cantitate de vapori de apă și uneori praf și rășină. Cantitatea de combustibil gazos este exprimată în metri cubi la conditii normale(760 mmHg și 0°C), iar compoziția este exprimată ca procent în volum. Compoziția combustibilului este înțeleasă ca compoziția părții sale gazoase uscate.

Combustibil cu gaze naturale

Cel mai comun combustibil gazos este gazul natural, care are o putere calorică ridicată. bază gaz natural este metan, al cărui conținut este de 76,7-98%. Alți compuși de hidrocarburi gazoase cuprind gaze naturale de la 0,1 la 4,5%.

Gazul lichefiat este un produs al rafinării petrolului - constă în principal dintr-un amestec de propan și butan.

Compoziția gazelor inflamabile include: hidrogen H2, metan CH4, Alți compuși de hidrocarburi CmHn, hidrogen sulfurat H2S și gaze neinflamabile, dioxid de carbon CO2, oxigen O2, azot N2 și o cantitate mică de vapori de apă H2O mŞi n la C și H caracterizează compuși ai diferitelor hidrocarburi, de exemplu pentru metanul CH4 t = 1 și n= 4, pentru etan C 2 N b t = 2Şi n= b etc.

Compoziția combustibilului gazos uscat (procent în volum):

CO + H2 + 2 C m H n + H2S + CO2 + O2 + N2 = 100%.

Partea incombustibilă a combustibilului gazos uscat - balast - constă din azot N și dioxid de carbon CO 2 .

Compoziția combustibilului gazos umed se exprimă după cum urmează:

CO + H2 + Σ C m H n + H2S + CO2 + O2 + N2 + H20 = 100%.

Căldura de ardere, kJ/m (kcal/m3), 1 m3 de gaz pur uscat în condiții normale se determină după cum urmează:

Q n s = 0,01,

unde Qso, Q n 2, Q c m n n Q n 2 s. - căldura de ardere a gazelor individuale incluse în amestec, kJ/m 3 (kcal/m 3); CO, H2, Cm Hn, H2S - componentele care alcătuiesc amestec de gaze,% din volum.

Puterea calorică a 1 m3 de gaz natural uscat în condiții normale pentru majoritatea zăcămintelor casnice este de 33,29 - 35,87 MJ/m3 (7946 - 8560 kcal/m3). Caracteristicile combustibilului gazos sunt prezentate în tabelul 1.

Exemplu. Determinați puterea calorică inferioară a gazelor naturale (în condiții normale) din următoarea compoziție:

H2S = 1%; CH4 = 76,7%; C2H6 = 4,5%; C3H8 = 1,7%; C4H10 = 0,8%; C5H12 = 0,6%.

Înlocuind caracteristicile gazelor din tabelul 1 în formula (26), obținem:

Q ns = 0,01 = 33981 kJ/m3 sau

Q ns = 0,01 (5585,1 + 8555 76,7 + 15 226 4,5 + 21 795 1,7 + 28 338 0,8 + 34 890 0,6) = 8109 kcal/m3.

Tabelul 1. Caracteristicile combustibilului gazos

Procesul de gazeificare combustibil solid prezentat într-un experiment de laborator (Fig. 1).

După ce am umplut tubul refractar cu bucăți de cărbune, îl încălzim puternic și lăsăm oxigenul să treacă de la gazometru. Să trecem gazele care ies din tub printr-o spălătorie cu apă de var și apoi să dăm foc. Apa de var devine tulbure și gazul arde cu o flacără albăstruie. Aceasta indică prezența dioxidului de CO2 și a monoxidului de carbon CO în produșii de reacție. Formarea acestor substanțe poate fi explicată prin faptul că atunci când oxigenul intră în contact cu cărbunele fierbinte, acesta din urmă este mai întâi oxidat în dioxid de carbon:

C + O2 = CO2 Apoi, trecând prin cărbunele fierbinte, dioxidul de carbon este redus parțial la monoxid de carbon:

Căldura de ardere este determinată de compoziția chimică a substanței combustibile. Elementele chimice conținute într-o substanță inflamabilă sunt indicate prin simboluri acceptate CU , N , DESPRE , N , S, iar cenușa și apa sunt simboluri OŞi W respectiv.

YouTube enciclopedic

• 1 / 5

  Căldura de ardere poate fi legată de masa de lucru a substanței combustibile Q P (\displaystyle Q^(P)), adică substanței inflamabile în forma în care ajunge la consumator; la greutatea uscată a substanței Q C (\displaystyle Q^(C)); la o masă inflamabilă de substanță Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma )), adică la o substanță inflamabilă care nu conține umiditate și cenușă.

  Sunt mai mari ( Q B (\displaystyle Q_(B))) și mai jos ( Q H (\displaystyle Q_(H))) căldură de ardere.

  Sub putere calorică mai mareînțelegeți cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii complete a unei substanțe, inclusiv căldura de condensare a vaporilor de apă la răcirea produselor de ardere.

  Putere termică mai mică corespunde cantității de căldură care se eliberează în timpul arderii complete, fără a ține cont de căldura de condensare a vaporilor de apă. Căldura de condensare a vaporilor de apă se mai numește căldură latentă de vaporizare (condens).

  Puterea calorică mai mică și mai mare sunt legate prin relația: Q B = Q H + k (W + 9 H) (\displaystyle Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),

  unde k este un coeficient egal cu 25 kJ/kg (6 kcal/kg); W este cantitatea de apă din substanța inflamabilă, % (în masă); H este cantitatea de hidrogen dintr-o substanță combustibilă, % (în masă).

  Calculul puterii calorice

  Astfel, puterea calorică mai mare este cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a unei unități de masă sau de volum (pentru gaz) a unei substanțe combustibile și răcirea produselor de ardere la temperatura punctului de rouă. În calculele de inginerie termică, puterea calorică mai mare este considerată 100%. Căldura latentă de ardere a unui gaz este căldura care este eliberată în timpul condensării vaporilor de apă conținuti în produsele de ardere. Teoretic, poate ajunge la 11%.

  În practică, nu este posibilă răcirea produselor de ardere până la condensarea completă și de aceea s-a introdus conceptul de putere calorică inferioară (QHp), care se obține prin scăderea din puterea calorică mai mare a căldurii de vaporizare a vaporilor de apă ambii conținute în substanţa şi cele formate în timpul arderii acesteia. Vaporizarea a 1 kg de vapori de apă necesită 2514 kJ/kg (600 kcal/kg). Puterea calorică inferioară este determinată de formulele (kJ/kg sau kcal/kg):

  Q H P = Q B P − 2514 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-2514\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(pentru materie solida)

  Q H P = Q B P − 600 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-600\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(pentru o substanță lichidă), unde:

  2514 - căldură de vaporizare la 0 °C și presiunea atmosferică, kJ/kg;

  H P (\displaystyle H^(P))Şi W P (\displaystyle W^(P))- continutul de hidrogen si vapori de apa in combustibilul de lucru, %;

  9 este un coeficient care arată că arderea a 1 kg de hidrogen în combinație cu oxigen produce 9 kg de apă.

  Căldura de ardere este cea mai mare caracteristică importantă combustibil, deoarece determină cantitatea de căldură obținută prin arderea a 1 kg de combustibil solid sau lichid sau a 1 m³ de combustibil gazos în kJ/kg (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 sau 4,19 kJ.

  Puterea calorică inferioară se determină experimental pentru fiecare substanță și este o valoare de referință. Se poate determina și pentru materiale solide și lichide, cu o compoziție elementară cunoscută, prin calcul conform formulei lui D.I., kJ/kg sau kcal/kg:

  Q H P = 339 ⋅ C P + 1256 ⋅ H P − 109 ⋅ (O P − S L P) − 25,14 ⋅ (9 ⋅ H P + W P) (\displaystyle Q_(H)^(P)=339\cdot C^(P)+125\cdot C^(P)+ cdot H^(P)-109\cdot (O^(P)-S_(L)^(P))-25,14\cdot (9\cdot H^(P)+W^(P)))

  Q H P = 81 ⋅ C P + 246 ⋅ H P − 26 ⋅ (O P + S L P) − 6 ⋅ W P (\displaystyle Q_(H)^(P)=81\cdot C^(P)+246\cdot H^(P) -26\cdot (O^(P)+S_(L)^(P))-6\cdot W^(P)), Unde:

  C P (\displaystyle C_(P)), H P (\displaystyle H_(P)), O P (\displaystyle O_(P)), S L P (\displaystyle S_(L)^(P)), W P (\displaystyle W_(P))- conținutul în masa de lucru a combustibilului de carbon, hidrogen, oxigen, sulf volatil și umiditate în % (în greutate).

  Pentru calcule comparative se folosește așa-numitul combustibil convențional, care are o căldură specifică de ardere egală cu 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg).

  În Rusia, calculele termice (de exemplu, calcularea încărcăturii termice pentru a determina categoria unei încăperi în ceea ce privește pericolul de explozie și incendiu) sunt de obicei efectuate folosind cea mai mică putere calorică, în SUA, Marea Britanie și Franța - conform cel mai înalt. În Marea Britanie și SUA înainte de introducerea sistemului metric de măsuri căldură specifică arderea a fost măsurată în unități termice britanice (BTU) per liră (lb) (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

  Substanțe și materiale	Putere termică mai mică Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg
  Benzină	41,87
  Kerosenul	43,54
  Hârtie: cărți, reviste	13,4
  Lemn (blocuri W = 14%)	13,8
  Cauciuc natural	44,73
  Linoleum cu clorură de polivinil	14,31
  Cauciuc	33,52
  Fibră discontinuă	13,8
  Polietilenă	47,14
  Polistiren expandat	41,6
  Bumbac slăbit	15,7
  Plastic	41,87

  În fiecare zi, aprinzând arzătorul de pe aragazul din bucătărie, puțini oameni se gândesc la cât timp în urmă a început producția de gaz. La noi, dezvoltarea sa a început în secolul al XX-lea. Înainte de aceasta, a fost găsit pur și simplu în timpul extracției produselor petroliere. Puterea calorică a gazelor naturale este atât de mare încât astăzi această materie primă este pur și simplu de neînlocuit, iar analogii săi de înaltă calitate nu au fost încă dezvoltați.

  Tabelul cu putere calorică vă va ajuta să alegeți combustibilul pentru încălzirea locuinței

  Caracteristicile combustibililor fosili

  Gazul natural este un combustibil fosil important care ocupă o poziție de lider în bilanțele de combustibil și energie ale multor țări. Pentru a furniza combustibil orașelor și diferitelor întreprinderi tehnice, acestea consumă diverse gaze inflamabile, deoarece gazele naturale sunt considerate periculoase.

  Ecologiștii cred că gazul este cel mai curat combustibil atunci când este ars, emite mult mai puțin substante toxice decât lemn de foc, cărbune, ulei. Acest combustibil este folosit zilnic de oameni și conține un aditiv precum un odorant se adaugă în instalațiile echipate în proporție de 16 miligrame la 1 mie de metri cubi de gaz.

  O componentă importantă a substanței este metanul (aproximativ 88-96%), restul sunt alte substanțe chimice:

  • butan;
  • hidrogen sulfurat;
  • propan;
  • azot;
  • oxigen.

  În acest videoclip ne vom uita la rolul cărbunelui:

  Cantitatea de metan din combustibil natural depinde direct de depozitul acestuia.

  Tipul de combustibil descris constă din componente hidrocarburi și non-hidrocarburi. Combustibilii fosili naturali sunt în principal metan, care include butan și propan. În afară de componentele de hidrocarburi, combustibilul fosil descris conține azot, sulf, heliu și argon. Se gasesc si vapori lichizi, dar numai in gaz câmpuri petroliere.

  Tipuri de depozite

  Există mai multe tipuri de zăcăminte de gaze. Ele sunt împărțite în următoarele tipuri:

  • gaz;
  • ulei.

  Lor trăsătură distinctivă este conținutul de hidrocarburi. Depozitele de gaze conțin aproximativ 85-90% din substanța prezentă, câmpurile petroliere nu conțin mai mult de 50%. Procentele rămase sunt ocupate de substanțe precum butanul, propanul și uleiul.

  Un mare dezavantaj al producției de ulei este spălarea acestuia din diverse feluri aditivi Sulful este folosit ca impuritate în întreprinderile tehnice.

  Consumul de gaze naturale

  Butanul este consumat ca combustibil la benzinăriile pentru mașini și materie organică, numit „propan”, este folosit pentru reumplerea brichetelor. Acetilena este o substanță foarte inflamabilă și este utilizată la sudare și tăierea metalelor.

  Combustibilii fosili sunt folosiți în viața de zi cu zi:

  • coloane;
  • aragaz cu gaz;

  Acest tip de combustibil este considerat cel mai ieftin și inofensiv, singurul dezavantaj este eliberarea de dioxid de carbon în atmosferă atunci când este ars. Oamenii de știință de pe întreaga planetă caută un înlocuitor pentru energia termică.

  Puterea calorică

  Puterea calorică a gazelor naturale este cantitatea de căldură generată atunci când o unitate de combustibil este arsă suficient. Cantitatea de căldură degajată în timpul arderii se referă la un metru cub luat în condiții naturale.

  Capacitatea termică a gazelor naturale se măsoară în următorii indicatori:

  • kcal/nm3;
  • kcal/m3.

  Există putere calorică mare și scăzută:

  1. Ridicat. Se ia în considerare căldura vaporilor de apă generată în timpul arderii combustibilului.
  2. Scăzut. Nu ține cont de căldura conținută în vaporii de apă, deoarece astfel de vapori nu pot fi condensați, ci pleacă cu produse de ardere. Datorită acumulării de vapori de apă formează o cantitate de căldură egală cu 540 kcal/kg. În plus, atunci când condensul se răcește, căldură iese de la 80 la o sută de kcal/kg. În general, datorită acumulării de vapori de apă, se formează mai mult de 600 kcal/kg, aceasta este caracteristica distinctivă între puterea termică ridicată și scăzută.

  Pentru marea majoritate a gazelor consumate în sistemul urban de distribuție a combustibililor, diferența este echivalentă cu 10%. Pentru a asigura orașele cu gaz, puterea calorică a acestuia trebuie să fie mai mare de 3500 kcal/nm 3 . Acest lucru se explică prin faptul că alimentarea se realizează printr-o conductă pe distanțe lungi. Dacă puterea calorică este scăzută, atunci aportul său crește.

  Dacă puterea calorică a gazelor naturale este mai mică de 3500 kcal/nm 3, acesta este mai des folosit în industrie. Nu trebuie transportat pe distanțe lungi, iar arderea devine mult mai ușoară. Modificările serioase ale puterii calorice a gazului necesită ajustări frecvente și uneori înlocuire cantitate mare arzătoare standardizate ale senzorilor de uz casnic, ceea ce duce la dificultăți.

  Această situație duce la creșterea diametrelor conductelor de gaz, precum și la creșterea costurilor pentru metal, instalarea și funcționarea rețelei. Un mare dezavantaj al combustibililor fosili cu conținut scăzut de calorii este conținutul imens de monoxid de carbon, care crește nivelul de amenințare în timpul funcționării combustibilului și întreținerea conductelor, la rândul său, precum și a echipamentelor.

  Căldura degajată în timpul arderii, care nu depășește 3500 kcal/nm 3, este folosită cel mai adesea în producția industrială, unde nu este necesar să o transfere pe distanțe lungi și să formeze ușor arderea.

  5. ECHILIBRUL TERMIC AL COMBUSTIEI

  Să luăm în considerare metodele de calcul al bilanţului termic al procesului de ardere a combustibililor gazoşi, lichizi şi solizi. Calculul se reduce la rezolvarea următoarelor probleme.

  · Determinarea căldurii de ardere (puterea calorică) a combustibilului.

  · Determinarea temperaturii teoretice de ardere.

  5.1. Căldura de ardere

  Reacțiile chimice sunt însoțite de eliberarea sau absorbția de căldură. Când căldura este eliberată, reacția se numește exotermă, iar când căldura este absorbită, se numește endotermă. Toate reacțiile de ardere sunt exoterme, iar produsele de ardere sunt compuși exotermi.

  Eliberat (sau absorbit) în timpul curgerii reacție chimică căldura se numește căldură de reacție. În reacțiile exoterme este pozitiv, în reacțiile endoterme este negativ. Reacția de ardere este întotdeauna însoțită de eliberarea de căldură. Căldura de ardere Q g(J/mol) este cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii complete a unui mol de substanță și transformării unei substanțe combustibile în produse de ardere completă. Molul este unitatea de bază SI a cantității unei substanțe. Un mol este cantitatea de substanță care conține același număr de particule (atomi, molecule etc.) ca și atomi în 12 g de izotop de carbon-12. Masa unei cantități dintr-o substanță egală cu 1 mol (masă moleculară sau molară) coincide numeric cu masa moleculară relativă a acestei substanțe.

  De exemplu, greutatea moleculară relativă a oxigenului (O2) este 32, dioxidul de carbon (CO2) este 44, iar greutățile moleculare corespunzătoare vor fi M = 32 g/mol și M = 44 g/mol. Astfel, un mol de oxigen conține 32 de grame din această substanță, iar un mol de CO 2 conține 44 de grame de dioxid de carbon.

  În calculele tehnice, nu căldura de ardere este cea mai des folosită. Q g, și puterea calorică a combustibilului Q(J/kg sau J/m3). Puterea calorică a unei substanțe este cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii complete a 1 kg sau 1 m 3 dintr-o substanță. Pentru substanțele lichide și solide, calculul se efectuează la 1 kg, iar pentru substanțele gazoase - la 1 m 3.

  Cunoașterea căldurii de ardere și a puterii calorice a combustibilului este necesară pentru a calcula temperatura de ardere sau de explozie, presiunea de explozie, viteza de propagare a flăcării și alte caracteristici. Q Puterea calorică a combustibilului se determină fie experimental, fie prin calcul. La determinarea experimentală a puterii calorifice, o masă dată de combustibil solid sau lichid este arsă într-o bombă calorimetrică, iar în cazul combustibilului gazos, într-un calorimetru cu gaz. Aceste instrumente măsoară căldura totală 0 eliberat în timpul arderii unei probe de combustibil cântărit m . Puterea calorică Q g

  Relația dintre căldura de ardere și
  puterea calorică a combustibilului

  Pentru a stabili o legătură între căldura de ardere și puterea calorică a unei substanțe, este necesar să scrieți ecuația pentru reacția chimică de ardere.

  Produsul arderii complete a carbonului este dioxidul de carbon:

  C+O2 →CO2.

  Produsul arderii complete a hidrogenului este apa:

  2H2 +O2 →2H2O.

  Produsul arderii complete a sulfului este dioxidul de sulf:

  S +O2 →SO2.

  În acest caz, azotul, halogenii și alte elemente incombustibile sunt eliberate în formă liberă.

  Substanță combustibilă - gaz

  De exemplu, să calculăm puterea calorică a metanului CH4, pentru care căldura de ardere este egală cu . Puterea calorică=882.6 .

  · Să determinăm greutatea moleculară a metanului în conformitate cu formula sa chimică (CH 4):

  M=1∙12+4∙1=16 g/mol.

  · Să stabilim putere calorica 1 kg metan:

  · Să aflăm volumul a 1 kg de metan, cunoscând densitatea lui ρ=0,717 kg/m3 în condiții normale:

  .

  · Să determinăm puterea calorică a 1 m 3 de metan:

  Puterea calorică a oricăror gaze combustibile este determinată în mod similar. Pentru multe substanțe comune, căldura de ardere și valorile calorice au fost măsurate cu mare precizie și sunt date în literatura de referință relevantă. Iată un tabel cu valorile calorice ale unor substanțe gazoase (Tabelul 5.1). Magnitudinea Qîn acest tabel este dat în MJ/m 3 și în kcal/m 3, deoarece 1 kcal = 4,1868 kJ este adesea folosit ca unitate de căldură.

  Tabelul 5.1

  Puterea calorică a combustibililor gazoși

  Substanţă			Acetilenă
  Q

  O substanță inflamabilă este un lichid sau solid

  De exemplu, să calculăm puterea calorică a alcoolului etilic C 2 H 5 OH, pentru care căldura de ardere este . Puterea calorică= 1373,3 kJ/mol.

  · Să determinăm greutatea moleculară a alcoolului etilic în conformitate cu formula sa chimică (C 2 H 5 OH):

  M = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 g/mol.

  Să determinăm puterea calorică a 1 kg de alcool etilic:

  Puterea calorică a oricărui combustibil lichid și solid este determinată în mod similar. În tabel 5.2 și 5.3 arată valorile calorice Q(MJ/kg și kcal/kg) pentru unele lichide și solide.

  Tabelul 5.2

  Puterea calorică combustibili lichizi

  Substanţă		Alcool metilic	Etanol			Păcură, ulei
  Q

  Tabelul 5.3

  Puterea calorică a combustibililor solizi

  Substanţă		Copacul este proaspăt	Lemn uscat	Cărbune brun	Turba uscata	Antracit, cola
  Q

  formula lui Mendeleev

  Dacă puterea calorică a combustibilului este necunoscută, atunci aceasta poate fi calculată folosind formula empirică propusă de D.I. Mendeleev. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți compoziția elementară a combustibilului (formula echivalentă a combustibilului), adică conținutul procentual din acesta.:

  următoarele elemente

  Oxigen (O);

  Hidrogen (H);

  Carbon (C);

  sulf (S);

  Cenușă (A);

  Apa (W). Produsele de ardere a combustibilului conțin întotdeauna vapori de apă

  , formată atât din cauza prezenței umidității în combustibil, cât și în timpul arderii hidrogenului. Produsele de ardere reziduale părăsesc o instalație industrială la o temperatură peste punctul de rouă. Prin urmare, căldura care se eliberează în timpul condensării vaporilor de apă nu poate fi folosită în mod util și nu trebuie luată în considerare în calculele termice. Puterea calorică netă este de obicei utilizată pentru calcul Q n combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi valoarea Q n

  combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi valoarea=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

  (MJ/kg) este determinată aproximativ de formula Mendeleev:

  unde conținutul procentual (gr.%) al elementelor corespunzătoare din compoziția combustibilului este indicat în paranteze.

  Această formulă ia în considerare căldura reacțiilor de combustie exotermă a carbonului, hidrogenului și sulfului (cu semnul plus). Oxigenul inclus în combustibil înlocuiește parțial oxigenul din aer, astfel încât termenul corespunzător din formula (5.1) este luat cu semnul minus. Când umiditatea se evaporă, căldura este consumată, astfel încât termenul corespunzător care conține W este luat și cu semnul minus.

  O comparație a datelor calculate și experimentale privind puterea calorică a diferiților combustibili (lemn, turbă, cărbune, petrol) a arătat că calculul folosind formula Mendeleev (5.1) dă o eroare care nu depășește 10%. combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi valoarea Puterea calorică netă

  combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi valoarea(MJ/m3) de gaze combustibile uscate poate fi calculată cu suficientă precizie ca suma produselor din puterea calorică a componentelor individuale și conținutul procentual al acestora în 1 m3 de combustibil gazos.

  = 0,108[Н 2 ] + 0,126[СО] + 0,358[СН 4 ] + 0,5[С 2 Н 2 ] + 0,234[Н 2 S ]…, (5,2)

  În medie, puterea calorică a gazelor naturale este de aproximativ 53,6 MJ/m 3 . În gazele combustibile produse artificial, conținutul de metan CH4 este nesemnificativ. Principalele componente inflamabile sunt hidrogenul H2 și monoxidul de carbon CO. În gazul cuptorului de cocs, de exemplu, conținutul de H2 atinge (55 ÷ 60)%, iar puterea calorică mai mică a unui astfel de gaz ajunge la 17,6 MJ/m3. Gazul generator conține CO ~ 30% și H 2 ~ 15%, în timp ce puterea calorică inferioară a gazului generator este combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi valoarea= (5,2÷6,5) MJ/m3. Conținutul de CO și H2 în gazul de furnal este mai mic; magnitudinea combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi valoarea= (4,0÷4,2) MJ/m 3.

  Să ne uităm la exemple de calcul al puterii calorice a substanțelor folosind formula Mendeleev.

  Să determinăm puterea calorică a cărbunelui, a cărei compoziție elementară este dată în tabel. 5.4.

  Tabelul 5.4

  Compoziția elementară a cărbunelui

  · Să le înlocuim pe cele date în tabel. 5.4 date în formula Mendeleev (5.1) (azotul N și cenușa A nu sunt incluse în această formulă, deoarece sunt substanțe inerte și nu participă la reacția de ardere):

  combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi valoarea=0,339∙37,2+1,025∙2,6+0,1085∙0,6–0,1085∙12–0,025∙40=13,04 MJ/kg.

  Să determinăm cantitatea de lemn de foc necesară pentru încălzirea a 50 de litri de apă de la 10° C la 100° C, dacă 5% din căldura degajată în timpul arderii este consumată pentru încălzire și capacitatea termică a apei. Cu=1 kcal/(kg∙grad) sau 4,1868 kJ/(kg∙grad). Compoziția elementară a lemnului de foc este dată în tabel. 5.5:

  Tabelul 5.5

  Compoziția elementară a lemnului de foc

  	· Să aflăm puterea calorică a lemnului de foc folosind formula Mendeleev (5.1): combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi valoarea=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. · Să determinăm cantitatea de căldură consumată pentru încălzirea apei la arderea a 1 kg de lemn de foc (ținând cont de faptul că 5% din căldura (a = 0,05) degajată în timpul arderii este cheltuită pentru încălzirea acesteia): Q 2 =a combustibil, care ține cont de pierderile de căldură cu vaporii de apă. Pentru combustibilii solizi și lichizi valoarea=0,05·17,12=0,86 MJ/kg. · Să determinăm cantitatea de lemn de foc necesară pentru a încălzi 50 de litri de apă de la 10° C la 100° C: kg. Astfel, pentru încălzirea apei sunt necesare aproximativ 22 kg de lemn de foc.

  Substanțele de origine organică includ combustibili care, atunci când sunt arse, eliberează o anumită cantitate de energie termică. Producția de căldură trebuie să fie caracterizată prin eficiență ridicată și absența efectelor secundare, în special a substanțelor dăunătoare sănătății umane și mediului.

  Pentru ușurința de încărcare în focar material lemnos tăiate în elemente individuale de până la 30 cm lungime Pentru a crește eficiența utilizării lor, lemnul de foc trebuie să fie cât mai uscat, iar procesul de ardere să fie relativ lent. În multe privințe, lemnul din foioase, cum ar fi stejarul și mesteacănul, alunul și frasinul și păducelul sunt potrivite pentru încălzirea spațiilor. Datorită conținutului ridicat de rășină, vitezei de ardere crescute și puterii calorice scăzute conifereîn acest sens sunt semnificativ inferiori.

  Trebuie înțeles că valoarea puterii calorice este afectată de densitatea lemnului.

  Este un material natural de origine vegetală, extras din roca sedimentară.

  Acest tip de combustibil solid conține carbon și altele elemente chimice. Există o împărțire a materialului în tipuri în funcție de vârsta acestuia. Cărbunele brun este considerat cel mai tânăr, urmat de cărbunele tare, iar antracitul este mai vechi decât toate celelalte tipuri. Vârsta unei substanțe combustibile determină și conținutul de umiditate al acesteia, care este mai prezent în materialul tânăr.

  În timpul arderii cărbunelui, are loc poluarea mediului, iar pe grătarele cazanului se formează zgură, care într-o anumită măsură creează un obstacol în calea arderii normale. Prezența sulfului în material este, de asemenea, un factor nefavorabil pentru atmosferă, deoarece în spațiul aerian acest element este transformat în acid sulfuric.

  Cu toate acestea, consumatorii nu ar trebui să se teamă pentru sănătatea lor. Producătorii acestui material, având grijă de clienții privați, se străduiesc să reducă conținutul de sulf din acesta. Puterea termică a cărbunelui poate varia chiar și în cadrul aceluiași tip. Diferența depinde de caracteristicile subspeciei și de conținutul acesteia minerale, precum și geografia producției. Ca combustibil solid, se găsește nu numai cărbune pur, ci și zgură de cărbune slab îmbogățită, presată în brichete.

  Peleții (granule de combustibil) sunt combustibili solizi creați industrial din lemn și deșeuri vegetale: așchii, scoarță, carton, paie.

  Materia prima, zdrobita in praf, se usuca si se toarna intr-un granulator, de unde iese sub forma de granule de o anumita forma. Pentru a adăuga vâscozitate masei, se folosește un polimer vegetal, lignina. Complexitatea procesului de producție și cererea mare determină costul peleților. Materialul este utilizat în cazane special echipate.

  Tipurile de combustibil sunt determinate în funcție de materialul din care sunt prelucrate:

  • cherestea rotundă de copaci de orice specie;
  • paie;
  • turbă;
  • coajă de floarea soarelui.

  Printre avantajele pe care le au peleții de combustibil, merită remarcate următoarele calități:

  • prietenos cu mediul;
  • incapacitatea de a se deforma și rezistența la ciuperci;
  • depozitare usoara chiar si in aer liber;
  • uniformitatea și durata arderii;
  • cost relativ scăzut;
  • Posibilitate de utilizare pentru diverse dispozitive de incalzire;
  • dimensiunea granulelor potrivite pentru descărcare automatăîntr-un cazan special echipat.

  Brichete

  Brichetele sunt combustibili solizi care sunt în multe privințe similare cu peleții. Pentru fabricarea lor se folosesc materiale identice: așchii de lemn, așchii, turbă, coji și paie. În timpul procesului de producție, materiile prime sunt zdrobite și formate în brichete prin compresie. Acest material este, de asemenea, un combustibil prietenos cu mediul. Este convenabil de depozitat chiar și în aer liber. Arderea lină, uniformă și lentă a acestui combustibil poate fi observată atât în ​​șeminee și sobe, cât și în cazanele de încălzire.

  Tipurile de combustibil solid ecologic discutate mai sus sunt o alternativă bună pentru generarea de căldură. În comparație cu sursele fosile de energie termică, care au un efect nefavorabil asupra arderii mediuși, în plus, fiind neregenerabili, combustibilii alternativi au avantaje clare și cost relativ scăzut, ceea ce este important pentru anumite categorii de consumatori.

  În același timp, riscul de incendiu al unor astfel de combustibili este mult mai mare. Prin urmare, este necesar să se ia câteva măsuri de siguranță în ceea ce privește depozitarea acestora și utilizarea materialelor rezistente la foc pentru pereți.

  Combustibili lichizi și gazoși

  În ceea ce privește substanțele inflamabile lichide și gazoase, situația aici este următoarea.