Когда определенное количество топлива сгорает, выделяется измеримое количество теплоты. Согласно Международной системе единиц величина выражается в Джоулях на кг или м 3 . Но параметры могут быть рассчитаны и в кКал или кВт. Если значение соотносится с единицей измерения топлива, оно называется удельным.

На что влияет теплотворность различного топлива? Каково значение показателя для жидких, твердых и газообразных веществ? Ответы на обозначенные вопросы подробно изложены в статье. Кроме того, мы подготовили таблицу с отображением удельной теплоты сгорания материалов – эта информация пригодится при выборе высокоэнергетического типа топлива.

Выделение энергии при горении должно характеризоваться двумя параметрами: высоким КПД и отсутствием выработки вредных веществ.

Искусственное топливо получается в процессе переработки естественного – . Вне зависимости от агрегатного состояния вещества в своем химическом составе имеют горючую и негорючую часть. Первая - это углерод и водород. Вторая состоит из воды, минеральных солей, азота, кислорода, металлов.

По агрегатному состоянию топливо делится на жидкое, твердое и газ. Каждая группа дополнительно разветвляется на естественную и искусственную подгруппу (+)

При сгорании 1 кг такой «смеси» выделяется разное количество энергии. Сколько именно этой энергии выделится, зависит от пропорций указанных элементов - горючей части, влажности, зольности и других компонентов.

Теплота сгорания топлива (ТСТ) формируется из двух уровней - высшего и низшего. Первый показатель получается из-за конденсации воды, во втором этот фактор не учитывается.

Низшая ТСТ нужна для расчетов потребности в горючем и его стоимости, с помощью таких показателей составляются тепловые балансы и определяется КПД работающих на топливе установок.

Вычислить ТСТ можно аналитически или экспериментально. Если химический состав горючего известен, применяется формула Менделеева. Экспериментальные методики основаны на фактическом измерении теплоты при сгорании топлива.

В этих случаях применяют специальную бомбу для сжигания – калориметрическую вместе с калориметром и термостатом.

Особенности расчетов индивидуальны для каждого вида топлива. Пример: ТСТ в двигателях внутреннего сгорания рассчитывается от низшего значения, потому что в цилиндрах жидкость не конденсируется.

Параметры жидких веществ

Жидкие материалы, как и твердые, раскладываются на следующие составляющие: углерод, водород, серу, кислород, азот. Процентное соотношение выражается по массе.

Из кислорода и азота образуется внутренний органический балласт топлива, эти компоненты не горят и включены в состав условно. Внешний балласт формируется из влаги и золы.

Высокая удельная теплота сгорания наблюдается у бензина. В зависимости от марки она составляет 43-44 МДж.

Похожие показатели удельной теплоты сгорания определяются и у авиационного керосина – 42,9 МДж. В категорию лидеров по значению теплотворной способности попадает и дизельное топливо – 43,4-43,6 МДж.

Относительно низкими значениями ТСТ характеризуются жидкое ракетное горючее, этиленгликоль. Минимальной удельной теплотой сгорания отличаются спирт и ацетон. Их показатели существенно ниже, чем у традиционного моторного топлива.

Свойства газообразного топлива

Газообразное топливо складывается из оксида углерода, водорода, метана, этана, пропана, бутана, этилена, бензола, сероводорода и других компонентов. Эти показатели выражаются в процентах по объему.

Наибольшей теплотой сгорания отличается водород. Сгорая, килограмм вещества выделяет 119,83 МДж тепла. Но оно отличается повышенной степенью взрывоопасности

Высокие показатели теплотворной способности наблюдаются и у природного газа.

Они равны 41-49 МДж на кг. Но, например, у чистого метана теплота сгорания больше - 50 МДж на кг.

Сравнительная таблица показателей

В таблице представлены значения массовой удельной теплоты сгорания жидких, твердых, газообразных разновидностей топлива.

Из таблицы видно, что наибольшие показатели ТСТ из всех веществ, а не только из газообразных, имеет водород. Он относится к высокоэнергетическим видам топлива.

Продукт сгорания водорода - обычная вода. В процессе не выделяется топочные шлаки, зола, угарный и углекислый газ, что делает вещество экологически чистым горючим. Но оно взрывоопасно и отличается низкой плотностью, поэтому такое топливо сложно сжижается и транспортируется.

Выводы и полезное видео по теме

О теплотворности разных пород дерева. Сравнение показателей в расчете на м 3 и кг.

ТСТ - важнейшая тепловая и эксплуатационная характеристика горючего. Этот показатель используется в различных сферах человеческой деятельности: тепловых двигателях, электростанциях, промышленности, при обогреве жилья и приготовлении пищи.

Значения теплотворности помогают сравнить различные виды топлива по степени выделяемой энергии, рассчитать необходимую массу горючего, сэкономить на расходах.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме теплотворности разных видов топлива? Можете оставлять комментарии к публикации и участвовать в обсуждениях – форма для связи находится в нижнем блоке.

(рис. 14.1 - Теплотворная
способность топлива)

Обратите внимание на теплотворную способность (удельную теплоту сгорания) различных видов топлива, сравните показатели. Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л). Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход. Поэтому теплотворная способность является одной из наиболее значимых характеристик топлива.

Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит:

• От его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.).
• От его влажности и зольности.

(рис. 14.2 - Удельная теплота сгорания)

Согласно таблице «Удельная теплота сгорания различных энергоносителей, сравнительный анализ расходов», пропан-бутан (сжиженный углеводородный газ) уступает в экономической выгоде и перспективности использования только природному газу (метану). Однако следует обратить внимание на тенденцию к неизбежному росту стоимости магистрального газа, которая на сегодняшний день существенно занижена. Аналитики предрекают неминуемую реорганизацию отрасли, которая приведёт к существенному удорожанию природного газа, возможно, даже превысит стоимость дизельного топлива.

Таким образом, сжиженный углеводородный газ, стоимость которого практически не изменится, остаётся исключительно перспективным - оптимальным решением для систем автономной газификации.

ГОСТ 22667-82

Группа Б19

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГАЗЫ ГОРЮЧИЕ ПРИРОДНЫЕ

Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе

Combustible natural gases. Calculation method for determination of calorific value, specife gravity
and Wobbe index

МКС 75.160.30

Дата введения 1983-07-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 августа 1982 г. N 3333 дата введения установлена 01.07.83

Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 4-94)

ВЗАМЕН ГОСТ 22667-77

ИЗДАНИЕ с Изменением N 1, утвержденным в августе 1992 г. (ИУС 11-92).


Настоящий стандарт устанавливает методы расчета высшей и низшей теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе сухих природных углеводородных газов по компонентному составу и известным физическим величинам чистых компонентов.

Стандарт не распространяется на газы, в которых фракция углеводородов превышает 0,1%.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ

1.1. Теплоту сгорания газа объемную (высшую или низшую) вычисляют по компонентному составу и теплоте сгорания отдельных компонентов газа.

1.2. Компонентный состав газа определяют по ГОСТ 23781-87 методом абсолютной калибровки. Определяют все компоненты, объемная доля которых превышает 0,005%, кроме метана, содержание которого рассчитывают по разности 100% и суммы всех компонентов.

1.1, 1.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

1.3. Теплоту сгорания () высшую () или низшую () в МДж/м (ккал/м) вычисляют по формуле

где - теплота сгорания газа (высшая или низшая) -го компонента газа (приложение);

- доля -го компонента в газе.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ

2.1. Относительную плотность () вычисляют по формуле

где - относительная плотность -го компонента газа (приложение).

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВОББЕ

3.1. Число Воббе () (низшее или высшее) в МДж/м (ккал/м) вычисляют по формуле

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. При расчетах допускается не учитывать теплоту сгорания и относительную плотность компонентов газа, значения которых менее 0,005 МДж/м (1 ккал/м) и 0,0001 соответственно.

4.2. Значение теплоты сгорания компонентов округляют до 0,005 МДж/м (1 ккал/м), конечный результат округляют до 0,05 МДж/м (10 ккал/м).

4.3. Значение относительной плотности компонентов округляют до 0,0001, конечный результат - до 0,001 единиц относительной плотности.

4.4. При записи результатов определения необходимо указывать температурные условия (20 °C или 0 °С).

5. ТОЧНОСТЬ МЕТОДА

Сходимость

Теплота сгорания газа, рассчитанная из последовательно выполненных двух анализов одного образца газа одним исполнителем, с использованием одного и того же метода и прибора, признается достоверной (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает 0,1%.

Разд.5 (Введен дополнительно, Изм. N 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ (обязательное)

ПРИЛОЖЕНИЕ
Обязательное

Таблица 1

Высшая и низшая теплота сгорания и относительная плотность* компонентов сухого природного газа при 0 °С и 101, 325 кПа**

________________

Таблица 2

Высшая и низшая теплота сгорания и относительная плотность* компонентов сухого природного газа при 20 °С и 101, 325 кПа**

________________
* Плотность воздуха принята равной 1.

** Данные таблицы приведены с учетом коэффициента сжимаемости .

Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
Газообразное топливо. Технические условия
и методы анализа: Сб. стандартов. -
М.: Стандартинформ, 2006

Удельная объёмная ,
она же – удельная объёмная теплота сгорания топлива,
она же – удельная объёмная теплотворная способность топлива.

Удельная объёмная теплота сгорания топлива – это количество тепла,
которое выделяется при полном сгорании объёмной единицы топлива.

Онлайн-конвертер для перевода

Перевод (конвертация)
единиц объёмной теплотворности топлива
(теплотворности, отнесённой к единице объёма топлива)

Массовая (весовая) удельная теплотворность практически одинакова для всех видов топлива органического происхождения. И килограмм бензина, и килограмм дров, и килограмм каменного угля – дадут, примерно одинаковое количество тепла при своём сгорании.

Иное дело – теплотворность объёмная . Здесь, теплотворность 1 литра бензина, 1 дм3 дров или 1 дм3 каменного угля будет существенно отличаться. Поэтому, именно объёмная теплотворность является важнейшей характеристикой вещества, как вида или сорта топлива.

Перевод (конвертация) объёмной теплотворности топлива используется при теплотехнических расчётах по сравнительной экономической или энергетической характеристике для разных видов топлива, либо для разных сортов одного вида топлива. Такие расчёты (по сравнительной характеристике для разнородного топлива) нужны при его выборе в качестве вида или типа энергоносителя для альтернативного отопления и обогрева зданий и помещений. Поскольку различная нормативная и сопровождающая документация для разных сортов и видов топлива зачастую содержит значение величины теплотворности топлива в разных объёмных и тепловых единицах, то в процессе сравнения, при приведении значения величины объёмной теплотворности к единому знаменателю – легко могут вкрасться ошибки или неточности.

Например:
– Объёмная теплотворность природного газа измеряется
в МДж/м3 или ккал/м3 (по )
– Объёмная теплотворность дров легко может выражаться
в ккал/дм3 , Мкал/дм3 или в Гкал/м3

Чтобы сравнить тепловую и экономическую эффективность этих двух видов топлива надо её привести к единой единице измерения объёмной теплотворности. А для этого, как раз и нужен вот такой онлайн-калькулятор

Тест для проверки калькулятора:
1 МДж/м3 = 238,83 ккал/м3
1 ккал/м3 = 0,00419 МДж/м3

Для онлайн-конвертации (перевода) величин:
– выбрать наименования конвертируемых величин на входе и выходе
– ввести значение конвертируемой величины

Конвертер выдаёт точность – четыре знака после запятой. Если, после конвертации, в графе «Результат» наблюдаются одни только ноли – значит нужно выбрать другую размерность конвертируемых величин или просто нажать на. Ибо, невозможно перевести калорию в Гигакалорию с точность до четырёх знаков после запятой.

P.S.
Перевод (конвертация) джоулей и калорий, отнесённых к единице объёма – простая математика. Однако, гонять в одночасье кучу нолей – весьма утомительно. Вот и сделал этот конвертер для разгрузки творческого процесса.