Топлотворна способност на различни видове горива: сравнение на горивата по топлина на изгаряне + таблица на топлотворната способност

Когато определено количество гориво изгори, се отделя измеримо количество топлина. Според Международната система единици стойността се изразява в джаули на кг или м³. Но параметрите могат да бъдат изчислени и в кКал или кВт. Ако стойността се отнася към единицата за измерване на горивото, тя се нарича специфична.

Какво влияе калоричността на различните горива? Какво е значението на показателя за течни, твърди и газообразни вещества? Отговорите на посочените въпроси са подробно изложени в статията. Освен това сме подготвили таблица с показване на специфичната топлина на изгаряне на материалите – тази информация ще бъде полезна при избора на високоенергиен тип гориво.

Обща информация за калоричността

Отделянето на енергия при горене трябва да се характеризира с два параметъра: висок КПД и липса на производство на вредни вещества.

Изкуственото гориво се получава в процеса на преработка на естественото – биологично гориво. Независимо от агрегатното състояние, веществата в своя химичен състав имат горима и негорима част. Първата е въглерод и водород. Втората се състои от вода, минерални соли, азот, кислород, метали.

По агрегатно състояние горивото се дели на течно, твърдо и газ. Всяка група допълнително се разклонява на естествена и изкуствена подгрупа (+)

При изгаряне на 1 кг такава «смес» се отделя различно количество енергия. Колко точно енергия ще се отдели, зависи от пропорциите на посочените елементи — горима част, влажност, пепелно съдържание и други компоненти.

Топлината на изгаряне на горивото (КСТ) се формира от две нива — висше и нисше. Първият показател се получава поради кондензация на вода, във втория този фактор не се отчита.

Нисшата КСТ е необходима за изчисления на потребността от гориво и неговата стойност, с помощта на такива показатели се съставят топлинни баланси и се определя КПД на работещите на гориво инсталации.

Изчисляването на КСТ може да стане аналитично или експериментално. Ако химичният състав на горивото е известен, се прилага формулата на Менделеев. Експерименталните методи се основават на фактическо измерване на топлината при изгаряне на горивото.

В тези случаи се използва специална бомба за изгаряне – калориметрична, заедно с калориметър и термостат.

Особеностите на изчисленията са индивидуални за всеки вид гориво. Пример: ТСТ в двигателите с вътрешно горене се изчислява от по-ниската стойност, защото в цилиндрите течността не се кондензира.

ТСТ се установява с помощта на калориметрична бомба. Сгъстеният кислород се насища с водна пара. В такава среда се поставя проба от горивото и се определят резултатите.

Всеки тип вещества има своя ТСТ поради особеностите на химичния състав. Стойностите се различават значително, диапазонът на колебания е 1 000–10 000 кКал/кг.

При сравняване на различни видове материали се използва понятието условно гориво, то се характеризира с по-ниска ТСТ от 29 МДж/кг.

Калоричност на твърди материали

Към тази категория спадат дървесината, торфът, коксът, горимите шисти, брикетното и прахообразното гориво. Основната съставна част на твърдото гориво е въглеродът.

Особености на различните видове дърво

Максималната ефективност от използването на дърва за огрев се постига при условие на спазване на две условия – сухост на дървесината и бавен процес на горене.

Късовете дървесина се разрязват или нацепват на отрязъци с дължина до 25-30 см, за да се товарят удобно дървата в горивната камера.

Идеални за отопление с дърва в пещ се считат дъбови, брезови и ясенови блокчета. С добри показатели се характеризира глогът, леската. А при иглолистните видове топлотворността е ниска, но скоростта на горене е висока.

Как горят различните видове:

1. Бук, бреза, ясен, леска са трудни за разпалване, но те могат да горят влажни поради ниското съдържание на влага.
2. Елша с трепетлика не образуват сажди и „умеят“ да я отстраняват от комина.
3. Брезата изисква достатъчно количество въздух в горивната камера, в противен случай ще дими и ще отлага смола по стените на тръбата.
4. Борът съдържа повече смола от елата, затова искри и гори по-горещо.
5. Крушата и ябълката се цепят по-лесно от другите и горят отлично.
6. Кедърът постепенно се превръща в тлеещи въглени.
7. Вишнята и брястът димят, а платанът е труден за цепене.
8. Липата с тополата бързо изгарят.

Показателите на ТСТ на различните видове силно зависят от плътността на конкретните видове. 1 кубичен метър дърва за огрев е еквивалентен на около 200 литра течно гориво и 200 м³ природен газ. Дървесината и дървата за огрев спадат към категорията с ниска енергийна ефективност.

Влияние на възрастта върху свойствата на въглищата

Въглищата са естествен материал от растителен произход. Те се добиват от седиментни скали. В това гориво се съдържат въглерод и други химични елементи.

Освен вида, върху топлината на изгаряне на въглищата влияние оказва и възрастта на материала. Кафявите въглища спадат към младата категория, след тях идват каменните, а най-стари се считат антрацитните.

По възрастта на горивото се определя и влажността: колкото по-млади са въглищата, толкова по-голямо е съдържанието на влага в тях. Тя също влияе върху свойствата на този вид гориво.

Процесът на горене на въглищата е съпътстван от отделяне на вещества, замърсяващи околната среда, като решетките на котела се покриват с шлака. Още един неблагоприятен фактор за атмосферата е наличието на сяра в състава на горивото. Този елемент при контакт с въздуха се трансформира в сярна киселина.

На производителите им се удава максимално да намалят съдържанието на сяра във въглищата. В резултат ТСТ се различава дори в рамките на един вид. Влияние върху показателите оказва и географията на добив. Като твърдо гориво могат да се използват не само чисти въглища, но и брикетирана шлака.

Най-голяма горивна способност се наблюдава при коксуващите се въглища. С добри характеристики разполагат и каменните, дървесните, кафявите въглища и антрацитът.

Характеристики на пелети и брикети

Това твърдо гориво се изработва по индустриален начин от различни дървесни и растителни отпадъци.

Натрошени стърготини, кора, картон, слама се изсушават и с помощта на специално оборудване се превръщат в гранули. За да придобие масата определена степен на вискозност, в нея се добавя полимер – лигнин.

Пелетите се отличават с приемлива цена, върху която влияят високото търсене и особеностите на производствения процес. Този материал може да се използва само в котли, предназначени за този вид гориво.

Брикетите се различават само по форма, те могат да се зареждат в пещи и котли. И двата вида гориво се делят на видове според суровината: от кръгъл дървен материал, торф, слънчоглед, слама.

При пелетите и брикетите има съществени предимства пред останалите разновидности гориво:

• пълна екологичност;
• възможност за съхранение практически при всякакви условия;
• устойчивост на механични въздействия и гъбички;
• равномерно и продължително горене;
• оптимален размер на гранулите за зареждане в отоплителното устройство.

Екологичното гориво е добра алтернатива на традиционните източници на топлина, които не се възобновяват и оказват неблагоприятно въздействие върху околната среда. Но пелетите и брикетите се отличават с повишена пожароопасност, което трябва да се вземе предвид при организиране на мястото за съхранение.

При желание може да се организира самостоятелно производство на горивни брикети, повече информация – в тази статия.

Параметри на течни вещества

Течните материали, както и твърдите, се разлагат на следните съставки: въглерод, водород, сяра, кислород, азот. Процентното съотношение се изразява по маса.

От кислород и азот се образува вътрешен органичен баласт на горивото, тези компоненти не горят и са включени в състава условно. Външният баласт се формира от влага и пепел.

Висока специфична топлина на изгаряне се наблюдава при бензина. В зависимост от марката тя е 43-44 MJ.

Подобни показатели за специфична топлина на изгаряне се определят и при авиационния керосин – 42,9 MJ. В категорията на лидерите по стойност на топлотворната способност попада и дизеловото гориво – 43,4-43,6 MJ.

Тъй като при бензина топлотворната способност е по-висока, отколкото при дизеловото гориво, то при него трябва да са по-високи и разходът, и КПД. Но дизеловото гориво е по-икономично от бензина с 30-40%.

С относително ниски стойности на топлотворната способност се характеризират течното ракетно гориво, етиленгликолът. С минимална специфична топлина на изгаряне се отличават спиртът и ацетонът. Техните показатели са значително по-ниски от тези на традиционното моторно гориво.

Свойства на газообразно гориво

Газообразното гориво се състои от въглероден оксид, водород, метан, етан, пропан, бутан, етилен, бензол, сероводород и други компоненти. Тези показатели се изразяват в проценти по обем.

С най-висока топлина на изгаряне се отличава водородът. При изгаряне, килограм вещество отделя 119,83 MJ топлина. Но той се отличава с повишена степен на взривоопасност.

Високи показатели на топлотворна способност се наблюдават и при природния газ.

Те са равни на 41-49 MJ/kg. Но например, при чистия метан топлината на изгаряне е по-голяма – 50 MJ/kg.

Сравнителна таблица на показателите

В таблицата са представени стойностите на масовата специфична топлина на изгаряне на течни, твърди и газообразни видове гориво.

От таблицата се вижда, че най-високи показатели на топлотворна способност от всички вещества, а не само от газообразните, има водородът. Той се отнася към високоенергийните видове гориво.

Продуктът от изгарянето на водорода е обикновена вода. В процеса не се отделят горивни шлаки, пепел, въглероден окис и въглероден диоксид, което прави веществото екологично чисто гориво. Но то е взривоопасно и се отличава с ниска плътност, поради което такова гориво трудно се втечнява и транспортира.

Изводи и полезно видео по темата

За топлотворната способност на различни породи дърво. Сравнение на показателите в изчисление на м³ и кг.

Топлотворната способност е най-важната топлинна и експлоатационна характеристика на горивото. Този показател се използва в различни сфери на човешката дейност: топлинни двигатели, електроцентрали, промишленост, при отопление на жилища и приготвяне на храна.

Стойностите на калоричността помагат да се сравнят различните видове горива по степен на отделяна енергия, да се изчисли необходимата маса на горивото, да се спестят разходи.

Имате ли какво да добавите или възникнаха въпроси по темата за калоричността на различните видове горива? Можете да оставяте коментари към публикацията и да участвате в дискусиите – формата за връзка се намира в долния блок.