Calore specifico di combustione della benzina in J kg. Caratteristiche del potere calorifico di vari tipi di carburante

Molto spesso, il potere calorifico del carburante viene preso in considerazione quando si scelgono i dispositivi di riscaldamento per case e cottage e quando si scelgono i sistemi di riscaldamento per un appartamento. Questo parametro è importante anche nella scelta dei sistemi di alimentazione per le auto (quando si passa dal carburante liquido al gas o all'elettricità).

Vale la pena notare che attualmente molte organizzazioni scientifiche, istituti di ricerca, laboratori e persino aziende specializzate stanno sviluppando sistemi in grado di aumentare questo parametro e consentire un utilizzo più ottimale dell'energia rilasciata durante la combustione. Questo di solito si ottiene aumentando l’efficienza dell’impianto.

La presenza di un tale parametro è dovuta al fatto che diversi tipi emettono diverse quantità di calore (energia) durante il processo di combustione, il che è particolarmente importante per gli impianti industriali e le caldaie, poiché la scelta del tipo ottimale farà risparmiare una notevole quantità di risorse finanziarie. risorse sul funzionamento degli impianti industriali.

Di seguito daremo una definizione del potere calorifico del combustibile, discuteremo qual è il calore specifico di combustione del combustibile e forniremo i valori di alcune risorse energetiche (calore specifico di combustione di legna da ardere, carbone, prodotti petroliferi).

Il potere calorifico di vari tipi di risorse energetiche è inteso come la quantità di energia termica (chilocalorie) che verrà prodotta quando viene bruciata un'unità di materiale combustibile. Per determinare questo parametro, viene utilizzato un dispositivo speciale chiamato calorimetro. C'è un altro dispositivo: una bomba calorimetrica.

Negli strumenti di misura, un'unità di materiale combustibile riscalda l'acqua, producendo vapore acqueo. Successivamente, il vapore si condensa, trasformandosi completamente in uno stato liquido, chiamato condensazione. In questo caso il vapore trasferisce completamente l'energia termica al dispositivo di misurazione. Lo svantaggio di tali strumenti di misura è però che non viene misurata tutta l’energia termica che fuoriesce durante la combustione del carburante. Ciò è dovuto al fatto che durante la vaporizzazione la quantità di energia termica è maggiore rispetto alla condensazione. Ciò rende impossibile misurare tutta l’energia rilasciata. Gli svantaggi dei dispositivi includono la conduttività termica tutt'altro che ideale dei materiali con cui sono realizzati, che riduce anche la velocità di combustione effettiva. Questi criteri sono piuttosto importanti per la ricerca di laboratorio, ma vengono trascurati quando si effettuano misurazioni per scopi pratici. Quando si utilizzano impianti industriali, queste perdite aumentano a causa dell'efficienza (non del 100%).

In questo caso, gli indicatori ottenuti in una bomba calorimetrica (dove il processo di misurazione è più accurato che in un calorimetro) sono chiamati il potere calorifico più alto del materiale combustibile.

Gli indicatori del calorimetro rappresentano il potere calorifico più basso del carburante, che differisce dal valore più alto 600x(9H+W)/100, dove H e W sono la quantità di idrogeno e umidità contenuta in un'unità di uno specifico materiale combustibile. Va ricordato che secondo gli standard americani per i calcoli viene utilizzato il valore più alto e per i paesi con il sistema metrico viene utilizzato il valore più basso. Al momento, c'è la questione della transizione del sistema metrico verso un indicatore più elevato, poiché è riconosciuto da un certo numero di scienziati come più ottimale.

Valori per diversi tipi di materiale combustibile

Spesso molte persone sono interessate al valore del calore specifico di combustione del combustibile per un particolare tipo di vettore energetico e molto spesso le persone sono interessate al potere calorifico della legna da ardere. Ciò è diventato particolarmente rilevante di recente, quando è iniziata la moda delle stufe classiche nelle case. Il potere calorifico della legna da ardere è diverso per i diversi tipi di legno; spesso viene indicato il valore medio. Di seguito sono riportati i valori per i seguenti tipi di materiale combustibile:

Il potere calorifico della legna da ardere (betulla, conifere) è in media di 14,5-15,5 MJ/kg. La lignite ha la stessa velocità di trasferimento del calore.
Il trasferimento di calore del carbone è di 22 MJ/kg.
Questo valore per la torba varia da 8-15 MJ/kg.
Il valore per le bricchette combustibili è compreso tra 18,5 e 21 MJ/kg.
Il gas fornito agli edifici residenziali ha un indicatore di 45,5 MJ/kg.
Per il gas in bombole (propano-butano) il valore è di 36 MJ/kg.
Il carburante diesel ha un indicatore di 42,8 MJ/kg.
Per le diverse marche di benzina il valore varia da 42-45 MJ/kg.

Valori specifici

Sono stati calcolati valori di combustione specifici per una serie di materiali combustibili. Si tratta di quantità fisiche che mostrano la quantità di energia termica generata a seguito della combustione di un'unità. Solitamente misurato in joule per chilogrammo (o metro cubo). Negli Stati Uniti i valori sono espressi in calorie per chilogrammo. Questi coefficienti sono il trasferimento di calore. Vengono misurati in laboratorio, dopodiché i dati vengono inseriti in tabelle speciali disponibili al pubblico. Quanto maggiore è il trasferimento di calore di una risorsa energetica (il calore prodotto dalla combustione del carburante), tanto più efficiente è il carburante. Cioè, nello stesso impianto con la stessa efficienza, il consumo sarà inferiore per il combustibile che ha un potere di scambio termico più elevato.

Il calore specifico della combustione del carburante viene quasi sempre utilizzato nei calcoli di progettazione (durante la progettazione di varie apparecchiature), nonché nella determinazione dei sistemi di riscaldamento e delle apparecchiature per una casa, appartamento, cottage, ecc.

Qualsiasi combustibile, quando bruciato, rilascia calore (energia), quantificato in joule o calorie (4,3 J = 1 cal). In pratica, per misurare la quantità di calore rilasciata durante la combustione del carburante, vengono utilizzati calorimetri, complessi dispositivi di laboratorio. Il calore di combustione è anche chiamato potere calorifico.

La quantità di calore ottenuta dalla combustione del combustibile dipende non solo dal suo potere calorifico, ma anche dalla sua massa.

Per confrontare le sostanze in base alla quantità di energia rilasciata durante la combustione, è più conveniente il valore del calore specifico di combustione. Mostra la quantità di calore generato durante la combustione di un chilogrammo (calore specifico di combustione in massa) o un litro, metro cubo (calore specifico di combustione in volume) di carburante.

Le unità di calore specifico di combustione del combustibile accettate nel sistema SI sono kcal/kg, MJ/kg, kcal/m³, MJ/m³, nonché i loro derivati.

Il valore energetico di un combustibile è determinato proprio dal valore del suo calore specifico di combustione. La relazione tra la quantità di calore generato durante la combustione del carburante, la sua massa e il calore specifico di combustione è espressa da una semplice formula:

Q = qm, dove Q è la quantità di calore in J, q è il calore specifico di combustione in J/kg, m è la massa della sostanza in kg.

Per tutti i tipi di carburante e la maggior parte delle sostanze combustibili, i valori del calore specifico di combustione sono stati da tempo determinati e compilati in tabelle, che vengono utilizzate dagli specialisti nel calcolo del calore rilasciato durante la combustione di carburante o altri materiali. Potrebbero esserci lievi discrepanze nelle diverse tabelle, che sono ovviamente spiegate da tecniche di misurazione leggermente diverse o da diversi poteri calorifici di materiali combustibili simili estratti da depositi diversi.

Il carbone ha la più alta intensità energetica tra i combustibili solidi: 27 MJ/kg (l'antracite - 28 MJ/kg). Il carbone ha indicatori simili (27 MJ/kg). La lignite ha un potere calorifico molto più basso: 13 MJ/kg. Di solito contiene anche molta umidità (fino al 60%) che, una volta evaporata, riduce il calore totale di combustione.

La torba brucia con un calore di 14-17 MJ/kg (a seconda del suo stato: sbriciolata, pressata, bricchettata). La legna da ardere essiccata al 20% di umidità rilascia da 8 a 15 MJ/kg. Allo stesso tempo, la quantità di energia ricevuta dal pioppo tremulo e dalla betulla può variare quasi due volte. I pellet di materiali diversi danno approssimativamente gli stessi indicatori: da 14 a 18 MJ/kg.

I combustibili liquidi differiscono molto meno nel calore specifico di combustione rispetto ai combustibili solidi. Pertanto, il calore specifico di combustione del gasolio è 43 MJ/l, della benzina - 44 MJ/l, del cherosene - 43,5 MJ/l, dell'olio combustibile - 40,6 MJ/l.

Il calore specifico di combustione del gas naturale è 33,5 MJ/m³, del propano - 45 MJ/m³. Il combustibile gassoso a maggior consumo energetico è il gas idrogeno (120 MJ/m³). È molto promettente come combustibile, ma fino ad oggi non sono state trovate opzioni ottimali per il suo stoccaggio e trasporto.

Confronto dell'intensità energetica di diversi tipi di carburante

Confrontando il valore energetico dei principali tipi di combustibili solidi, liquidi e gassosi, si può stabilire che un litro di benzina o gasolio corrisponde a 1,3 m³ di gas naturale, un chilogrammo di carbone - 0,8 m³ di gas, un kg di legna da ardere - 0,4 m³ di gas.

Il calore di combustione di un combustibile è l'indicatore più importante di efficienza, ma l'ampiezza della sua distribuzione nelle aree di attività umana dipende dalle capacità tecniche e dagli indicatori economici di utilizzo.

Diversi tipi di carburante hanno caratteristiche diverse. Ciò dipende dal potere calorifico e dalla quantità di calore rilasciato quando il combustibile è completamente bruciato. Ad esempio, il calore relativo di combustione dell'idrogeno influisce sul suo consumo. Il potere calorifico è determinato utilizzando le tabelle. Indicano analisi comparative del consumo di diverse risorse energetiche.

C'è un'enorme quantità di combustibili. ognuno dei quali ha i suoi pro e contro

Tabelle di confronto

Con l'aiuto di tabelle comparative è possibile spiegare perché diverse risorse energetiche hanno poteri calorifici diversi. Ad esempio, come:

elettricità;
metano;
butano;
propano-butano;
Carburante diesel;
legna da ardere;
torba;
carbone;
miscele di gas liquefatti.

Il propano è uno dei tipi più popolari di carburante

Le tabelle possono dimostrare non solo, ad esempio, il calore specifico di combustione del gasolio. Nei rapporti di analisi comparativa sono inclusi anche altri indicatori: potere calorifico, densità volumetrica delle sostanze, prezzo per una parte della fornitura elettrica condizionata, efficienza dei sistemi di riscaldamento, costo di un kilowatt all'ora.
In questo video imparerai come funziona il carburante:
Prezzi del carburante
Grazie ai rapporti di analisi comparativa si determinano le prospettive di utilizzo del metano o del gasolio. Prezzo del gas in un gasdotto centralizzato tende ad aumentare. Potrebbe essere superiore anche al gasolio. Ecco perché il costo del gas di petrolio liquefatto difficilmente cambierà e il suo utilizzo rimarrà l'unica soluzione quando si installa un sistema di gassificazione indipendente.
Esistono diversi tipi di nomi per carburanti e lubrificanti (carburanti e lubrificanti): solidi, liquidi, gassosi e alcuni altri materiali infiammabili, in cui, durante la reazione di ossidazione di carburanti e lubrificanti che genera calore, la sua energia termica chimica viene convertita in radiazione di temperatura.
L'energia termica rilasciata è chiamata potere calorifico di vari tipi di combustibile durante la combustione completa di qualsiasi sostanza infiammabile. La sua dipendenza dalla composizione chimica e dall'umidità è il principale indicatore della nutrizione.

Suscettibilità termica
La determinazione dell'OTC del carburante viene effettuata sperimentalmente o utilizzando calcoli analitici. La determinazione sperimentale della suscettibilità termica viene effettuata sperimentalmente determinando il volume di calore rilasciato durante la combustione del combustibile in un accumulatore di calore con un termostato e una bomba a combustione.
Se necessario, determinare il calore specifico di combustione del carburante dalla tabella Innanzitutto, i calcoli vengono effettuati secondo le formule di Mendeleev. Esistono gradi superiori e inferiori di carburante OTC. Al massimo calore relativo, una grande quantità di calore viene rilasciata quando il combustibile si brucia. Ciò tiene conto del calore speso per evaporare l'acqua nel carburante.
Al grado di combustione più basso, il TTC è inferiore rispetto al grado più alto, poiché in questo caso viene rilasciata meno evaporazione. L'evaporazione avviene dall'acqua e dall'idrogeno quando il carburante brucia. Per determinare le proprietà del carburante, i calcoli ingegneristici tengono conto del potere calorifico relativo inferiore, che è un parametro importante del carburante.

I seguenti componenti sono inclusi nelle tabelle del calore specifico di combustione dei combustibili solidi: carbone, legna da ardere, torba, coke. Includono i valori delle CGC del materiale solido infiammabile. I nomi dei combustibili sono inseriti nelle tabelle in ordine alfabetico. Di tutte le forme solide di combustibili e lubrificanti, il coke, il carbon fossile, la lignite e il carbone, nonché l'antracite, hanno la maggiore capacità di trasferimento del calore. I combustibili a bassa produttività includono:
legna;
legna da ardere;
polvere;
torba;
scisto infiammabile.

Gli indicatori di alcol, benzina, cherosene e olio sono inseriti nell'elenco dei combustibili liquidi e lubrificanti. Il calore specifico della combustione dell'idrogeno, così come di varie forme di carburante, viene rilasciato con la combustione incondizionata di un chilogrammo, un metro cubo o un litro. Molto spesso, tali proprietà fisiche vengono misurate in unità di lavoro, energia e quantità di calore rilasciato.
A seconda del grado in cui è elevato l'OTC di carburante e lubrificanti, questo sarà il suo consumo. Questa competenza è il parametro più significativo del combustibile e deve essere tenuto in considerazione quando si progettano installazioni di caldaie che utilizzano diversi tipi di combustibile. Il potere calorifico dipende dall'umidità e dal contenuto di ceneri, nonché da ingredienti infiammabili come carbonio, idrogeno, zolfo combustibile volatile.
Il SG (calore specifico) di combustione di alcol e acetone è molto inferiore rispetto ai classici carburanti e lubrificanti ed è pari a 31,4 MJ/kg; per l'olio combustibile questo valore varia da 39-41,7 MJ/kg; L'indicatore dell'efficienza di combustione del gas naturale è 41-49 MJ/kg. Una kcal (chilocaloria) equivale a 0,0041868 MJ. Il contenuto calorico dei diversi tipi di carburante differisce l'uno dall'altro in termini di burnout. Quanto più calore emette una sostanza, tanto maggiore è il suo trasferimento di calore. Questo processo è anche chiamato trasferimento di calore. Liquidi, gas e particelle dure partecipano al trasferimento di calore.

Un'importante caratteristica termica del combustibile è il suo calore specifico di combustione.

Calore specifico di combustione del combustibile

Viene fatta una distinzione tra potere calorifico specifico superiore e inferiore. Viene chiamato il calore specifico della combustione del combustibile funzionante, tenendo conto del calore aggiuntivo rilasciato durante la condensazione del vapore acqueo presente nei prodotti della combustione calore specifico massimo di combustione del combustibile funzionante. Questa quantità aggiuntiva di calore può essere determinata moltiplicando la massa di vapore acqueo generato dall'evaporazione dell'umidità del carburante/100 e dalla combustione dell'idrogeno 9 /100 , al calore latente di condensazione del vapore acqueo pari a circa 2500 kJ/kg.

Potere calorifico inferiore specifico del combustibile – la quantità di calore che viene rilasciata in normali condizioni pratiche, cioè quando il vapore acqueo non condensa, ma viene rilasciato nell'atmosfera.

Pertanto, la relazione tra il calore specifico di combustione più alto e quello più basso può essere espressa dall'equazione - = =25(9 ).

64. Carburante condizionale.

Carburanteè qualsiasi sostanza che, durante la combustione (ossidazione), rilascia una quantità significativa di calore per unità di massa o volume ed è disponibile per un uso di massa.

Come combustibile vengono utilizzati composti organici naturali e derivati allo stato solido, liquido e gassoso.

Qualsiasi combustibile organico è costituito da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo volatile, mentre i combustibili solidi e liquidi sono costituiti da ceneri (residui minerali) e umidità.

Un'importante caratteristica termica del combustibile è il suo calore specifico di combustione.

Calore specifico di combustione del combustibileè la quantità di calore che viene rilasciata durante la combustione completa di una quantità unitaria di combustibile.

Minore è il calore specifico di combustione del combustibile, maggiore è il consumo nella caldaia. Per confrontare diversi tipi di combustibile in base al loro effetto termico, è stato introdotto il concetto di combustibile convenzionale, il cui calore specifico di combustione è stato considerato = 29,3 MJ/kg.

Il rapporto tra Q Н Р di un dato carburante e Q carburante specifico è chiamato equivalente E. Quindi la conversione del consumo di carburante naturale V N in carburante standard V UT viene effettuata secondo la formula:

Carburante condizionale- un'unità contabile adottata nei calcoli per il combustibile organico, ovvero il petrolio e i suoi derivati, naturali e ottenuti appositamente dalla distillazione di scisto e carbone, gas, torba - che viene utilizzata per calcolare l'effetto benefico di vari tipi di combustibile in la loro contabilità complessiva.

In URSS e Russia per unità carburante standard(ce) il potere calorifico di 1 kg di carbone è stato preso = 29,3 MJ o 7000 kcal (Agenzia internazionale per l'energia). I.E.A.) prendeva l'unità di petrolio equivalente, solitamente indicata con l'abbreviazione DITO DEL PIEDE(Inglese) . Tonnellata equivalente di petrolio). Una tonnellata equivalente di petrolio equivale a 41.868 GJ o 11,63 MWh. L'unità utilizzata è anche il barile di petrolio equivalente ( BOE).

65. Coefficiente d'aria in eccesso.

Viene chiamato il numero che mostra quante volte il flusso d'aria effettivo è maggiore della quantità d'aria teoricamente richiesta coefficiente d'aria in eccesso, cioè il flusso d'aria effettivo l (in kg/kg) o V (m 3 / m 3) è pari alla quantità teoricamente richiesta l o oppure V o > moltiplicato per il coefficiente di eccesso d'aria a

V= aV 0 .

Tutti sanno che l’uso del carburante gioca un ruolo enorme nelle nostre vite. Il carburante viene utilizzato in quasi tutti i rami dell’industria moderna. Particolarmente spesso viene utilizzato il carburante derivato dal petrolio: benzina, cherosene, gasolio e altri. Vengono utilizzati anche gas combustibili (metano e altri).

Da dove viene l’energia del carburante?

È noto che le molecole sono costituite da atomi. Per dividere qualsiasi molecola (ad esempio una molecola d'acqua) nei suoi atomi costituenti, è necessario spendere energia (per superare le forze di attrazione degli atomi). Gli esperimenti dimostrano che quando gli atomi si combinano in una molecola (questo è ciò che accade quando il combustibile viene bruciato), al contrario, viene rilasciata energia.

Come sapete, esiste anche il combustibile nucleare, ma non ne parleremo qui.

Quando il carburante brucia, viene rilasciata energia. Molto spesso si tratta di energia termica. Gli esperimenti dimostrano che la quantità di energia rilasciata è direttamente proporzionale alla quantità di carburante bruciato.

Calore specifico di combustione

Per calcolare questa energia viene utilizzata una quantità fisica chiamata calore specifico di combustione del carburante. Il calore specifico di combustione di un combustibile mostra quanta energia viene rilasciata durante la combustione di una massa unitaria di combustibile.

Si indica con la lettera latina q. Nel sistema SI l'unità di misura di questa quantità è J/kg. Si noti che ogni combustibile ha il proprio calore specifico di combustione. Questo valore è stato misurato per quasi tutti i tipi di carburante ed è determinato da tabelle durante la risoluzione dei problemi.

Ad esempio, il calore specifico di combustione della benzina è 46.000.000 J/kg, il cherosene è lo stesso e l'alcol etilico è 27.000.000 J/kg. È facile capire che l'energia rilasciata durante la combustione del carburante è uguale al prodotto della massa di questo carburante e al calore specifico di combustione del carburante:

Diamo un'occhiata agli esempi

Diamo un'occhiata a un esempio. 10 grammi di alcol etilico bruciano in una lampada ad alcool in 10 minuti. Trova la potenza della lampada ad alcool.

Soluzione. Troviamo la quantità di calore rilasciata durante la combustione dell'alcol:

Q = q*m; Q = 27.000.000 J/kg * 10 g = 27.000.000 J/kg * 0,01 kg = 270.000 J.

Troviamo la potenza della lampada ad alcool:

N = Q / t = 270.000 J / 10 min = 270.000 J / 600 s = 450 W.

Consideriamo un esempio più complesso. Una pentola di alluminio di massa m1 riempita con acqua di massa m2 è stata riscaldata utilizzando una stufa a cherosene dalla temperatura t1 alla temperatura t2 (00°C< t1 < t2

Soluzione.

Troviamo la quantità di calore ricevuta dall'alluminio:

Q1 = c1 * m1 * (t1 t2);

Troviamo la quantità di calore ricevuta dall'acqua:

Q2 = c2 * m2 * (t1 t2);

Troviamo la quantità di calore ricevuta da una pentola piena d'acqua:

Troviamo la quantità di calore sprigionata dalla benzina bruciata:

Q4 = Q3 / k * 100 = (Q1 + Q2) / k * 100 =

(c1 * m1 * (t1 t2) + c2 * m2 * (t1 t2)) / k * 100;