Теплота сгорания топлива

Основным энергетическим показателем топлива является теплота сгорания. Теплотой сгорания называется тепловой эффект реакции полного сгорания единицы топлива (кг, м³, кмоль) до СО₂, Н₂О, SО₂ и соответствующих продуктов полного окисления других элементов, если они входили в состав данного вещества.

Т.к. в составе процесса горения обычно лежит химическая реакция взаимодействия двух веществ – топлива и окислителя, то химическая реакция между топливом (Т) и окислителем (О), протекающая с образованием продуктов сгорания М и N, может быть описана стехиометрическим уравнением следующего вида

а Т + в О Û тМ + пN + Q, (1.3)

где а, в, т и п - число молекул участвующих в элементарном акте реакции.

За системную единицу количества тепла в системе Си принимают джоуль (Дж). Джоуль – универсальная единица измерения работы, энергии и количества теплоты.

Кратные единицы количества теплоты: килоджоуль (кДж), мегаджоуль (мДж) и т.д.

Джоуль определяется как работа, проводимая силой в 1 Ньютон (1н) при перемещении точки приложения этой силы на 1 м вдоль ее направления (1 Дж = 1 н^.м).

В качестве единицы теплоты в науке и технике ранее имела широкое распространение внесистемная единица калория (кал) и кратные единицы: килокалория (ккал), мегакалория (мкал) и т.д. Соответственно: 1 кал = 4,187 Дж

1 ккал = 4187 Дж = 4,187 кДж

1 мкал = 4,187 ^.10⁶ Дж = 4,187 мДж

Горение элементов топлива может быть полным и неполным. При полном сгорании образуются конечные продукты – углекислый газ (СО₂) и водяной пар (Н₂О) а так же выделяется максимум тепла. При неполном сгорании в конечных продуктах находятся кроме СО₂ и Н₂О еще и СО, Н₂, СН₄ и т.п.

Количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицей топлива (1кг или 1м³), называется теплотой сго-рания. В зависимости от агрегатного состояния водяных паров различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшей теплотой сгорания называется количество тепла, которое выделяется при сжигании единицы топлива до продуктов полного сгорания (СО₂, Н₂О, SО₂) при условии, что вся образовавшаяся влага находится в жидком состоянии при температуре О^оС. В высшей теплоте сгорания учитывается скрытая теплота парообразования (2258,4 кДж кг) и теплота охлаждения воды от 100 ^оС до О ^оС (418,68 кДж кг). На практике водяные пары конденсируются за пределами камеры сгорания. поэтому понятие высшей теплоты сгорания имеет лишь теоретическое значение, Для приближения к практике введено понятие низшей теплоты сгорания .

Низшей теплотой сгорания называется количество тепла, которое выделяется при сжигании единицы топлива до продуктов полного сгорания (СО₂, Н₂О, SО₂ и др.) при условии, что вся образовавшаяся влага находится в парообразном состоянии при температуре 20 ^оС. Т.к. в топливе различается 4-е массы (рабочая, сухая, горючая и органическая), то и теплоты сгорания определяются относительно этих масс и записываются следующим образом: . На практике чаще всего используют .

Рассмотрим на какую величину различаются . В величину , кроме химической теплоты, входит еще теплота конденсации 2258,4 кДж/кг и теплота охлаждения сконденсированной воды от 100^оС до О ^оС ( 418,7 кДж). Таким образом, в этом случае в систему возвращаются теплоты (2258,4 + 418,7 = 2677,1 кДж/кг).

При конденсации водяных паров нет, а есть только их охлаждение от 100 ^оС до 20 ^оС [1^.2,0087(100-10)] = 160,7 кДж/кг.

Поэтому разница между этими теплотами составляет (2677,1 – 160,7 = 2156,4 кДж/кг). Тогда разница между теплотами сгорания можно записать в следующем виде

= 2516,4 , кДж/кг (1.4)

где W^р и Н^р – содержание влаги и водорода в рабочем топливе в

долях единицы.

Если W^р и Н^р выражается в %, то формула будет иметь вид

= 25,164 , кДж/кг (1.5)

Поиск по сайту: