Θερμογόνος δύναμη διαφόρων τύπων καυσίμων: σύγκριση καυσίμων ανά θερμογόνο δύναμη + πίνακας θερμογόνου αξίας

Όταν καίγεται μια ορισμένη ποσότητα καυσίμου, απελευθερώνεται μια μετρήσιμη ποσότητα θερμότητας.Σύμφωνα με το Διεθνές Σύστημα Μονάδων, η τιμή εκφράζεται σε Joules ανά kg ή m³. Αλλά οι παράμετροι μπορούν επίσης να υπολογιστούν σε kcal ή kW. Εάν η τιμή σχετίζεται με μια μονάδα μέτρησης καυσίμου, ονομάζεται ειδική.

Τι επηρεάζει τη θερμογόνο δύναμη των διαφόρων καυσίμων; Ποια είναι η τιμή του δείκτη για υγρές, στερεές και αέριες ουσίες; Οι απαντήσεις στις παραπάνω ερωτήσεις περιγράφονται αναλυτικά στο άρθρο. Επιπλέον, έχουμε ετοιμάσει έναν πίνακα που εμφανίζει τη συγκεκριμένη θερμότητα καύσης των υλικών - αυτές οι πληροφορίες θα είναι χρήσιμες κατά την επιλογή ενός τύπου καυσίμου υψηλής ενέργειας.

Γενικές πληροφορίες για τη θερμογόνο δύναμη

Η απελευθέρωση ενέργειας κατά την καύση θα πρέπει να χαρακτηρίζεται από δύο παραμέτρους: υψηλή απόδοση και απουσία παραγωγής επιβλαβών ουσιών.

Το τεχνητό καύσιμο λαμβάνεται με επεξεργασία φυσικού καυσίμου - βιολογικό καύσιμο. Ανεξάρτητα από την κατάσταση συσσωμάτωσης, οι ουσίες στη χημική τους σύσταση έχουν ένα εύφλεκτο και μη εύφλεκτο μέρος. Το πρώτο είναι ο άνθρακας και το υδρογόνο. Το δεύτερο αποτελείται από νερό, μεταλλικά άλατα, άζωτο, οξυγόνο και μέταλλα.

Με βάση την κατάσταση συσσώρευσής τους, τα καύσιμα χωρίζονται σε υγρό, στερεό και αέριο. Κάθε ομάδα διακλαδίζεται περαιτέρω σε μια φυσική και τεχνητή υποομάδα (+)

Όταν καίγεται 1 κιλό τέτοιου «μείγματος», απελευθερώνονται διαφορετικές ποσότητες ενέργειας. Το πόσο ακριβώς από αυτή την ενέργεια θα απελευθερωθεί εξαρτάται από τις αναλογίες αυτών των στοιχείων - το εύφλεκτο μέρος, την υγρασία, την περιεκτικότητα σε τέφρα και άλλα συστατικά.

Η θερμότητα της καύσης του καυσίμου (HCT) σχηματίζεται από δύο επίπεδα - το υψηλότερο και το χαμηλότερο. Ο πρώτος δείκτης λαμβάνεται λόγω συμπύκνωσης νερού· στη δεύτερη, αυτός ο παράγοντας δεν λαμβάνεται υπόψη.

Απαιτείται ο χαμηλότερος TCT για τον υπολογισμό της ανάγκης για καύσιμο και του κόστους του· με τη βοήθεια τέτοιων δεικτών, καταρτίζονται ισοζύγια θερμότητας και προσδιορίζεται η απόδοση των εγκαταστάσεων καύσης καυσίμου.

Το TST μπορεί να υπολογιστεί αναλυτικά ή πειραματικά. Εάν η χημική σύνθεση του καυσίμου είναι γνωστή, εφαρμόζεται ο περιοδικός τύπος. Οι πειραματικές τεχνικές βασίζονται στην πραγματική μέτρηση της θερμότητας από την καύση του καυσίμου.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, χρησιμοποιείται μια ειδική βόμβα καύσης - μια θερμιδομετρική μαζί με ένα θερμιδόμετρο και έναν θερμοστάτη.

Τα χαρακτηριστικά των υπολογισμών είναι ατομικά για κάθε τύπο καυσίμου. Παράδειγμα: Το TCT στους κινητήρες εσωτερικής καύσης υπολογίζεται από τη χαμηλότερη τιμή, επειδή το υγρό δεν συμπυκνώνεται στους κυλίνδρους.

Το TST εγκαθίσταται χρησιμοποιώντας θερμιδόμετρο βόμβας. Το συμπιεσμένο οξυγόνο είναι κορεσμένο με υδρατμούς. Σε ένα τέτοιο περιβάλλον τοποθετείται δείγμα καυσίμου και προσδιορίζονται τα αποτελέσματα.

Κάθε τύπος ουσίας έχει το δικό του TST λόγω των χαρακτηριστικών της χημικής του σύνθεσης. Οι τιμές ποικίλλουν σημαντικά, το εύρος των διακυμάνσεων είναι 1.000–10.000 kCal/kg.

Κατά τη σύγκριση διαφορετικών τύπων υλικών, χρησιμοποιείται η έννοια του καυσίμου αναφοράς· χαρακτηρίζεται από χαμηλότερο TCT 29 MJ/kg.

Θερμιδική αξία στερεών υλικών

Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει το ξύλο, την τύρφη, τον οπτάνθρακα, τον σχιστόλιθο πετρελαίου, τις μπρικέτες και τα κονιοποιημένα καύσιμα. Το κύριο συστατικό του στερεού καυσίμου είναι ο άνθρακας.

Χαρακτηριστικά διαφορετικών τύπων ξύλου

Η μέγιστη απόδοση από τη χρήση καυσόξυλων επιτυγχάνεται με την προϋπόθεση ότι πληρούνται δύο προϋποθέσεις - ξηρό ξύλο και αργή διαδικασία καύσης.

Τα κομμάτια ξύλου πριονίζονται ή κόβονται σε κομμάτια μήκους έως 25-30 cm, έτσι ώστε τα καυσόξυλα να μπορούν να τοποθετηθούν άνετα στην εστία

Ιδανικό για θέρμανση ξυλόσομπας θεωρούνται ράβδοι βελανιδιάς, σημύδας, τέφρας. Ο κράταιγος και η φουντουκιά χαρακτηρίζονται από καλούς δείκτες. Αλλά τα κωνοφόρα δέντρα έχουν χαμηλή θερμογόνο δύναμη, αλλά υψηλό ποσοστό καύσης.

Πώς καίγονται διαφορετικοί βράχοι:

1. Οξιά, σημύδα, τέφρα, φουντουκιά δύσκολα λιώνουν, αλλά μπορούν να καούν υγρά λόγω της χαμηλής περιεκτικότητάς τους σε υγρασία.
2. Σκλήθρα με ασπέν μην σχηματίσετε αιθάλη και «ξέρετε πώς» να την αφαιρέσετε από την καμινάδα.
3. Σημύδα απαιτεί επαρκή ποσότητα αέρα στην εστία, διαφορετικά θα καπνίσει και θα εναποθέσει ρητίνη στα τοιχώματα του σωλήνα.
4. Πεύκο περιέχει περισσότερη ρητίνη από την ερυθρελάτη, επομένως σπινθήρες και καίγεται πιο ζεστά.
5. Αχλαδιά και μηλιά Σχίζεται ευκολότερα από άλλα και καίγεται καλά.
6. Κέδρος σταδιακά μετατρέπεται σε κάρβουνο που σιγοκαίει.
7. Κεράσι και φτελιά καπνίζει, και ο πλάτανος δύσκολα σχίζεται.
8. Φλαμουριά με λεύκα καούν γρήγορα.

Οι δείκτες TST διαφορετικών φυλών εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την πυκνότητα συγκεκριμένων φυλών. 1 κυβικό μέτρο καυσόξυλων ισοδυναμεί με περίπου 200 λίτρα υγρού καυσίμου και 200 ​​m³ φυσικό αέριο. Το ξύλο και τα καυσόξυλα εμπίπτουν στην κατηγορία χαμηλής ενεργειακής απόδοσης.

Επίδραση της ηλικίας στις ιδιότητες του άνθρακα

Ο άνθρακας είναι φυσικό υλικό φυτικής προέλευσης. Εξορύσσεται από ιζηματογενή πετρώματα. Αυτό το καύσιμο περιέχει άνθρακα και άλλα χημικά στοιχεία.

Εκτός από τον τύπο, η θερμότητα της καύσης του άνθρακα επηρεάζεται και από την ηλικία του υλικού. Ο καφές ανήκει στην κατηγορία των νέων, ακολουθούμενος από την πέτρα και ο ανθρακίτης θεωρείται ο παλαιότερος.

Η περιεκτικότητα σε υγρασία καθορίζεται επίσης από την ηλικία του καυσίμου: όσο νεότερος είναι ο άνθρακας, τόσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητά του σε υγρασία. Κάτι που επηρεάζει επίσης τις ιδιότητες αυτού του τύπου καυσίμου

Η διαδικασία της καύσης άνθρακα συνοδεύεται από απελευθέρωση ουσιών που μολύνουν το περιβάλλον και οι σχάρες του λέβητα καλύπτονται με σκωρία. Ένας άλλος δυσμενής παράγοντας για την ατμόσφαιρα είναι η παρουσία θείου στα καύσιμα. Αυτό το στοιχείο, κατά την επαφή με τον αέρα, μετατρέπεται σε θειικό οξύ.

Οι κατασκευαστές καταφέρνουν να μειώσουν την περιεκτικότητα σε θείο στον άνθρακα όσο το δυνατόν περισσότερο. Ως αποτέλεσμα, το TST διαφέρει ακόμη και στο ίδιο είδος. Η γεωγραφία παραγωγής επηρεάζει επίσης την απόδοση. Όχι μόνο ο καθαρός άνθρακας, αλλά και η μπρικετοποιημένη σκωρία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στερεό καύσιμο.

Η μεγαλύτερη χωρητικότητα καυσίμου παρατηρείται στον άνθρακα οπτανθρακοποίησης. Η πέτρα, το κάρβουνο, ο καφές άνθρακας και ο ανθρακίτης έχουν επίσης καλά χαρακτηριστικά.

Χαρακτηριστικά πέλλετ και μπρικετών

Αυτό το στερεό καύσιμο παράγεται βιομηχανικά από διάφορα απόβλητα ξύλου και φυτών.

Τριμμένα ροκανίδια, φλοιός, χαρτόνι, άχυρο στεγνώνουν και χρησιμοποιούνται ειδικός εξοπλισμός μετατρέπεται σε κόκκους. Για να αποκτήσει η μάζα ένα ορισμένο βαθμό ιξώδους, προστίθεται ένα πολυμερές, η λιγνίνη.

Τα pellets έχουν αποδεκτό κόστος, το οποίο επηρεάζεται από την υψηλή ζήτηση και τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας παραγωγής. Αυτό το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε λέβητες που έχουν σχεδιαστεί για αυτόν τον τύπο καυσίμου.

Οι μπρικέτες διαφέρουν μόνο ως προς το σχήμα· μπορούν να φορτωθούν σε φούρνους και λέβητες. Και οι δύο τύποι καυσίμων χωρίζονται σε τύπους με βάση τις πρώτες ύλες: στρογγυλή ξυλεία, τύρφη, ηλίανθος, άχυρο.

U πέλλετ και μπρικέτες υπάρχουν σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλους τύπους καυσίμων:

• πλήρης φιλικότητα προς το περιβάλλον.
• δυνατότητα αποθήκευσης σχεδόν σε οποιεσδήποτε συνθήκες.
• αντοχή στη μηχανική καταπόνηση και τους μύκητες.
• ομοιόμορφη και μακρά καύση.
• βέλτιστο μέγεθος κόκκων για φόρτωση σε συσκευή θέρμανσης.

Το φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο είναι μια καλή εναλλακτική στις παραδοσιακές πηγές θερμότητας, οι οποίες δεν είναι ανανεώσιμες και έχουν δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αλλά τα πέλλετ και οι μπρικέτες χαρακτηρίζονται από αυξημένο κίνδυνο πυρκαγιάς, ο οποίος πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την οργάνωση μιας τοποθεσίας αποθήκευσης.

Εάν θέλετε, μπορείτε να κανονίσετε την παραγωγή μπρικέτες καυσίμου μόνοι σας· για περισσότερες λεπτομέρειες, βλ αυτό το άρθρο.

Παράμετροι υγρών ουσιών

Τα υγρά υλικά, όπως και τα στερεά, αποσυντίθενται στα ακόλουθα συστατικά: άνθρακας, υδρογόνο, θείο, οξυγόνο, άζωτο. Το ποσοστό εκφράζεται κατά βάρος.

Το εσωτερικό οργανικό έρμα καυσίμου σχηματίζεται από οξυγόνο και άζωτο· αυτά τα συστατικά δεν καίγονται και περιλαμβάνονται στη σύνθεση υπό όρους. Το εξωτερικό έρμα σχηματίζεται από υγρασία και τέφρα.

Η βενζίνη έχει υψηλή ειδική θερμότητα καύσης. Ανάλογα με τη μάρκα, είναι 43-44 MJ.

Παρόμοιοι δείκτες της ειδικής θερμότητας καύσης προσδιορίζονται για την κηροζίνη της αεροπορίας - 42,9 MJ. Το καύσιμο ντίζελ εμπίπτει επίσης στην κατηγορία των ηγετών όσον αφορά τη θερμογόνο δύναμη - 43,4-43,6 MJ.

Δεδομένου ότι η βενζίνη έχει περισσότερο TCT από το καύσιμο ντίζελ, θα πρέπει να έχει υψηλότερη κατανάλωση και απόδοση. Όμως το ντίζελ είναι 30-40% πιο οικονομικό από τη βενζίνη

Το υγρό καύσιμο πυραύλων και η αιθυλενογλυκόλη χαρακτηρίζονται από σχετικά χαμηλές τιμές TCT. Το αλκοόλ και η ακετόνη έχουν την ελάχιστη ειδική θερμότητα καύσης. Η απόδοσή τους είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή του παραδοσιακού καυσίμου κινητήρα.

Ιδιότητες αερίων καυσίμων

Το αέριο καύσιμο αποτελείται από μονοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο, μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο, αιθυλένιο, βενζόλιο, υδρόθειο και άλλα συστατικά. Αυτά τα στοιχεία εκφράζονται ως ποσοστό κατ' όγκο.

Το υδρογόνο έχει την υψηλότερη θερμότητα καύσης.Όταν καίγεται, ένα κιλό ουσίας απελευθερώνει 119,83 MJ θερμότητας. Έχει όμως υψηλότερο βαθμό εκρηκτικότητας

Το φυσικό αέριο έχει επίσης υψηλή θερμιδική αξία.

Είναι ίσα με 41-49 MJ ανά κιλό. Αλλά, για παράδειγμα, το καθαρό μεθάνιο έχει υψηλότερη θερμογόνο δύναμη - 50 MJ ανά κιλό.

Συγκριτικός πίνακας δεικτών

Ο πίνακας παρουσιάζει τις τιμές της ειδικής θερμότητας μάζας καύσης υγρών, στερεών και αερίων καυσίμων.

Ο πίνακας δείχνει ότι το υδρογόνο έχει τους υψηλότερους δείκτες TST από όλες τις ουσίες, όχι μόνο από τις αέριες. Ανήκει στα καύσιμα υψηλής ενέργειας.

Το προϊόν της καύσης του υδρογόνου είναι το συνηθισμένο νερό. Η διαδικασία δεν εκπέμπει σκωρία, τέφρα, διοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα, γεγονός που καθιστά την ουσία φιλική προς το περιβάλλον καύσιμη. Αλλά είναι εκρηκτικό και έχει χαμηλή πυκνότητα, επομένως αυτό το καύσιμο είναι δύσκολο να υγροποιηθεί και να μεταφερθεί.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Σχετικά με τη θερμογόνο δύναμη των διαφόρων τύπων ξύλου. Σύγκριση δεικτών ανά m³ και κιλά.

Το TCT είναι το πιο σημαντικό θερμικό και λειτουργικό χαρακτηριστικό ενός καυσίμου. Αυτός ο δείκτης χρησιμοποιείται σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας: θερμικές μηχανές, εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, βιομηχανία, οικιακή θέρμανση και μαγείρεμα.

Οι τιμές θερμογόνου αξίας βοηθούν στη σύγκριση διαφορετικών τύπων καυσίμων ανάλογα με τον βαθμό ενέργειας που απελευθερώνεται, στον υπολογισμό της απαιτούμενης μάζας καυσίμου και στην εξοικονόμηση κόστους.

Έχετε κάτι να προσθέσετε ή έχετε ερωτήσεις σχετικά με τη θερμογόνο δύναμη των διαφορετικών τύπων καυσίμων; Μπορείτε να αφήσετε σχόλια για τη δημοσίευση και να συμμετάσχετε σε συζητήσεις - η φόρμα επικοινωνίας βρίσκεται στο κάτω τμήμα.