חישובים של עלות 1 קילוואט:

• דלק דיזל.חום הבעירה הסגולי של סולר הוא 43 מ"ג/ק"ג; או, תוך התחשבות בצפיפות של 35 מ"ג לליטר; בהתחשב ביעילות של דוד סולר (89%), אנו מקבלים כי בעת שריפת 1 ליטר, נוצר 31 מ"ג של אנרגיה, או ביחידות מוכרות יותר 8.6 קילו-וואט.
  • העלות של 1 ליטר סולר היא 20 רובל.
  • העלות של 1 קילוואט-שעה של אנרגיה בעירה סולר היא 2.33 רובל.

• תערובת פרופאן-בוטאן SPBT(גז פחמימנים נוזליים SUG). הערך הקלורי הספציפי של גפ"מ הוא 45.2 מ"ג לק"ג, או, בהתחשב בצפיפות של 27 מ"ג לליטר, תוך התחשבות ביעילות של דוד גז של 95%, אנו מקבלים שכאשר שורפים 1 ליטר, 25.65 מ"ג של אנרגיה נוצר, או ביחידות מוכרות יותר - 7.125 קילוואט * שעה.
  • העלות של 1 ליטר גפ"מ היא 11.8 רובל.
  • העלות של 1 קילוואט ושעה של אנרגיה היא 1.66 רובל.

ההבדל במחיר של 1 קילוואט חום המתקבל משריפת סולר וגפ"מ התברר כ-29%. הנתונים לעיל מראים כי גז נוזלי חסכוני יותר ממקורות החום המפורטים. כדי לקבל חישוב מדויק יותר, אתה צריך לשים את מחירי האנרגיה הנוכחיים.

תכונות השימוש בגז נוזלי וסולר

דלק דיזל.ישנם מספר זנים הנבדלים בתכולת הגופרית. אבל עבור הדוד, זה לא מאוד חשוב. אבל החלוקה לדלק סולר חורף וקיץ חשובה. התקן קובע שלוש דרגות עיקריות של סולר. הנפוץ ביותר הוא קיץ (L), טווח היישום שלו הוא מ O ° C ומעלה. סולר לחורף (3) משמש בטמפרטורות אוויר שליליות (עד -30 מעלות צלזיוס). עבור טמפרטורות קרות יותר, יש להשתמש בסולר ארקטי (A). מאפיין ייחודי של סולר הוא נקודת העננים שלו. למעשה, זו הטמפרטורה שבה מתחילים להתגבש הפרפינים הכלולים בסולר. זה באמת הופך מעונן, ועם ירידה נוספת בטמפרטורה, זה הופך להיות כמו ג'לי או מרק שומני קפוא. הגבישים הקטנים ביותר של פרפין סותמים את נקבוביות מסנני הדלק ורשתות הביטחון, מתיישבים בתעלות הצינור ומשתקים את העבודה. עבור דלק קיץ, נקודת העננים היא -5 מעלות צלזיוס, ועבור דלק חורף היא -25 מעלות צלזיוס. מחוון חשוב, אשר חייב להיות מצוין בדרכון עבור סולר, הוא טמפרטורת הסינון המקסימלית. ניתן להשתמש בדלק סולר עכור עד לטמפרטורת יכולת הסינון, ולאחר מכן - מסנן סתום וניתוק דלק. סולר לחורף אינו שונה מדיזל קיץ לא בצבע או בריח. אז מסתבר שרק אלוהים (והמיכלית) יודע מה בעצם מוצף. יש בעלי מלאכה שמערבבים סולר קיץ עם BGS (גז בנזין) ווודקה אחרת, ומשיגים טמפרטורת סינון נמוכה יותר, אשר טומנת בחובה כשל במשאבה ופשוט בפיצוץ, בשל העובדה שלגוף הנפש הזה יש נקודת הבזק מופחתת. כמו כן, במקום סולר ניתן לספק שמן הסקה קל, כלפי חוץ זה לא שונה, אבל הוא מכיל יותר זיהומים, יתר על כן, כאלה שאינם בסולר בכלל. דבר כרוך בזיהום ציוד הדלק ובניקיון הלא זול שלו. מהאמור לעיל ניתן להסיק שאם תרכשו מנוע דיזל במחיר נמוך, מאנשים פרטיים או מארגונים לא מאומתים, תוכלו לקבל תיקון או שחרור של מערכת החימום. מחיר הסולר, המועבר עד הבית, משתנה ברובל מהמחירים בתחנות הדלק, גם למעלה וגם למטה בהתאם לריחוק הקוטג' שלכם וכמות הדלק המועברת, כל מה שזול יותר צריך להתריע אם אתם נמצאים לא קיצוני, ואל תפחד לבלות את הלילה בבית קירור בכפור של 30 מעלות.

גז נוזלי.כמו עם סולר, ישנן מספר דרגות של SPBT הנבדלות בהרכב התערובת של פרופאן ובוטאן. שילוב חורף, קיץ וארקטי. תערובת החורף היא 65% פרופאן, 30% בוטאן ו-5% זיהומי גז. תערובת הקיץ מורכבת מ-45% פרופאן, 50% בוטאן, 5% זיהומי גז. תערובת ארקטית - 95% פרופאן ו-5% זיהומים. ניתן לספק תערובת של 95% בוטאן ו-5% זיהומים, תערובת כזו נקראת בית. לכל תערובת מוסיפים כמות קטנה מאוד של חומר גופרתי, חומר ריח, על מנת ליצור "ריח גז". מנקודת המבט של הבעירה וההשפעה על הציוד, להרכב התערובת אין כמעט השפעה. בוטאן, למרות שהוא הרבה יותר זול, הוא מעט יותר טוב לחימום מאשר פרופאן - יש בו יותר קלוריות, אבל יש לו חיסרון גדול מאוד שמקשה על השימוש בו בתנאים רוסים - הבוטן מפסיק להתאדות ונשאר נוזלי באפס מעלות. אם יש לך מיכל מיובא עם צוואר נמוך או אנכי (עומק מראת האידוי הוא פחות מ-1.5 מטר) או ממוקם בסרקופג פלסטיק הפוגע בהעברת החום, אז בכפור ממושך המיכל עלול לעצור את האידוי של בוטאן, לא רק בגלל הכפור, אלא גם בגלל - בגלל העברת חום לא מספקת (במהלך האידוי, הגז מתקרר בעצמו). בטמפרטורות מתחת ל-3 מעלות צלזיוס, מיכלים מיובאים המיועדים לתנאי גרמניה, צ'כיה, איטליה, פולין, עם אידוי אינטנסיבי, מפסיקים לייצר גז לאחר שכל הפרופאן התאדה, ונשאר רק בוטאן.

עכשיו בואו נשווה את מאפייני הצרכן של גפ"מ וסולר

השימוש בגפ"מ זול ב-29% מהסולר. איכות הגפ"מ אינה משפיעה על תכונותיו הצרכניות בעת שימוש במיכלי AvtonomGas, יתרה מכך, ככל שתכולת הבוטאן בתערובת גבוהה יותר, כך ציוד הגז עובד טוב יותר. סולר באיכות ירודה עלול להוביל לנזק חמור לציוד החימום. השימוש בגז נוזלי ישחרר אתכם מנוכחות ריח הסולר בבית. גז נוזלי מכיל פחות תרכובות גופרית רעילות וכתוצאה מכך אין זיהום אוויר בגינה שלכם. מגז נוזלי, אתה יכול להפעיל לא רק דוד, אלא גם תנור גז, כמו גם אח גז וגנרטור חשמלי גז.

כיום, אנשים תלויים מאוד בדלק. חימום דירות, בישול, הפעלת ציוד וכלי רכב לא יכולים בלעדיו. רוב הדלקים המשמשים הם פחמימנים. כדי להעריך את יעילותם, נעשה שימוש בערכים של חום הבעירה הספציפי. לנפט יש אינדיקטור מרשים יחסית. בשל איכות זו, הוא משמש במנועי רקטות ומטוסים.

בשל תכונותיו, נעשה שימוש בנפט במנועי רקטות.

נכסים, השגה ויישום

ההיסטוריה של נפט חוזרת יותר מאלפיים שנה אחורה ומתחילה כאשר מדענים ערבים הגיעו עם שיטה לזקק שמן לרכיבים בודדים. הוא נפתח רשמית בשנת 1853, כאשר הרופא הקנדי אברהם גסנר פיתח ורשם פטנט על שיטה להפקת נוזל דליק שקוף מביטומן ומפצלי שמן.

לאחר קידוח באר הנפט הראשונה ב-1859, הפך הנפט לחומר הגלם העיקרי של נפט. בשל שימושו בכל מקום במנורות, הוא נחשב למרכיב עיקרי בתעשיית זיקוק הנפט במשך עשרות שנים. רק הופעת החשמל הפחיתה את חשיבותו לתאורה. גם ייצור הנפט ירד ככל שהפופולריות של מכוניות עלתה.- נסיבות אלו הגדילו באופן משמעותי את חשיבותו של בנזין כמוצר נפט. עם זאת, כיום במקומות רבים בעולם, נפט משמש לחימום ותאורה, ודלק סילוני מודרני הוא אותו מוצר, אך באיכות גבוהה יותר.

עם העלייה בשימוש במכוניות, הפופולריות של נפט ירדה

נפט הוא נוזל שקוף קל, מבחינה כימית תערובת של תרכובות אורגניות. הרכבו תלוי במידה רבה בחומר הגלם, אך ככלל הוא מורכב מתריסר פחמימנים שונים, שכל אחד מהם מכיל בין 10 ל-16 אטומי פחמן. נפט פחות נדיף מבנזין. טמפרטורת ההצתה ההשוואתית של נפט ובנזין, שבה הם פולטים אדים דליקים ליד פני השטח, היא 38 ו-40 מעלות צלזיוס, בהתאמה.

תכונה זו מאפשרת להתייחס לנפט כדלק בטוח יחסית מבחינת אחסון, שימוש והובלה. בהתבסס על נקודת הרתיחה שלו (150 עד 350 מעלות צלזיוס), הוא מסווג כאחד מהתזקיקים האמצעיים של נפט גולמי.

ניתן להשיג נפט בהפעלה ישירה, כלומר, הפרדה פיזית משמן, על ידי זיקוק, או על ידי פירוק כימי של שברים כבדים יותר כתוצאה מתהליך פיצוח.

מאפיינים של נפט כדלק

בעירה היא תהליך של חמצון מהיר של חומרים עם שחרור חום. ככלל, חמצן הכלול באוויר משתתף בתגובה. במהלך הבעירה של פחמימנים נוצרים תוצרי הבעירה העיקריים הבאים:

• פחמן דו חמצני;
• אדי מים;
• פיח.

כמות האנרגיה הנוצרת במהלך הבעירה של דלק תלויה בסוגו, בתנאי הבעירה, במסה או בנפח. אנרגיה נמדדת בג'אול או קלוריות. ספציפי (ליחידת מדידה של כמות החומר) ערך קלורי הוא האנרגיה המתקבלת משריפת יחידת דלק:

• טוחנות (לדוגמה, J / mol);
• מסה (לדוגמה, J / kg);
• נפחי (לדוגמה, קק"ל / ליטר).

ברוב המקרים, כדי להעריך דלקים גזים, נוזליים ומוצקים, הם פועלים עם אינדיקטור של חום הבעירה המסה, המבוטא ב-J / ק"ג.

במהלך בעירה של פחמימה נוצרים מספר אלמנטים, למשל פיח

ערכו של הערך הקלורי יהיה תלוי בשאלה אם נלקחו בחשבון התהליכים המתרחשים עם מים במהלך הבעירה. אידוי הלחות הוא תהליך עתיר אנרגיה, ולקחת בחשבון העברת חום במהלך עיבוי האדים הללו יכול גם להשפיע על התוצאה.

התוצאה של מדידות שנעשו לפני שהקיטור המעובה מחזיר אנרגיה למערכת נקראת הערך הקלורי הנמוך, והנתון המתקבל לאחר התעבות האדים נקרא הערך הקלורי הגבוה יותר. מנועי פחמימנים אינם יכולים להשתמש באנרגיה הנוספת של אדי מים בפליטת הפליטה, ולכן הנתון נטו רלוונטי ליצרני המנועים ונמצא לעתים קרובות יותר בספרי עיון.

לעתים קרובות, כאשר מציינים את הערך הקלורי, לא מציינים לאיזו מהכמויות הכוונה, מה שעלול להוביל לבלבול. הידיעה שבפדרציה הרוסית נהוג באופן מסורתי לציין את הנמוך ביותר עוזר לנווט.

ערך קלורי נמוך יותר הוא אינדיקטור חשוב

יש לציין כי עבור סוגים מסוימים של דלק, החלוקה לאנרגיה נטו וברוטו אינה הגיונית, שכן הם אינם יוצרים מים במהלך הבעירה. לגבי נפט זה לא רלוונטי, שכן תכולת הפחמימנים בו גבוהה. עם צפיפות נמוכה יחסית (בין 780 ק"ג/מ"ר ל-810 ק"ג/מ"ר) הערך הקלורי שלו דומה לזה של סולר והוא:

• הנמוך ביותר - 43.1 MJ / ק"ג;
• הגבוה ביותר - 46.2 MJ / kg.

השוואה לסוגי דלק אחרים

מחוון זה נוח מאוד להערכת כמות החום הפוטנציאלית הכלול בדלק. לדוגמה, הערך הקלורי של בנזין ליחידת מסה דומה לזה של נפט, אבל הראשון הרבה יותר צפוף. כתוצאה מכך, באותה השוואה, ליטר בנזין מכיל פחות אנרגיה.

חום הבעירה הסגולי של נפט כתערובת של פחמימנים תלוי בצפיפות שלו, שאינה קבועה עבור שדות שונים (43-46 MJ/kg). שיטות חישוב מאפשרות לקבוע ערך זה בדיוק גבוה, אם יש נתונים ראשוניים על הרכבו.

האינדיקטורים הממוצעים לכמה סוגים של נוזלים דליקים המרכיבים את השמן נראים כך (ב-MJ/kg):

• סולר - 42-44;
• בנזין - 43-45;
• נפט - 43-44.

לתכולת הקלוריות של דלקים מוצקים, כמו כבול ופחם, יש טווח גדול יותר. זאת בשל העובדה שהרכבם יכול להשתנות מאוד הן מבחינת תכולת החומרים הבלתי דליקים והן מבחינת הערך הקלורי של פחמימנים. לדוגמה, הערך הקלורי של סוגים שונים של כבול יכול לנוע בין 8-24 MJ/kg, ופחם - 13-36 MJ/kg. בין הגזים הנפוצים למימן ערך קלורי גבוה - 120 MJ / kg. הבא במונחים של חום בעירה ספציפי הוא מתאן (50 MJ/kg).

אפשר לומר שנפט הוא דלק שעמד במבחן הזמן דווקא בגלל עוצמת האנרגיה הגבוהה יחסית שלו במחיר נמוך. השימוש בו אינו רק מוצדק מבחינה כלכלית, אלא שבמקרים מסוימים אין חלופה.

סוגים שונים של דלק (מוצק, נוזלי וגזי) מאופיינים בתכונות כלליות וספציפיות. התכונות הכלליות של הדלק כוללות חום שריפה ולחות ספציפיים, תכונות ספציפיות כוללות תכולת אפר, תכולת גופרית (תכולת גופרית), צפיפות, צמיגות ותכונות אחרות.

חום הבעירה הסגולי של דלק הוא כמות החום המשתחררת במהלך הבעירה המלאה של \(1\) ק"ג של דלק מוצק או נוזלי או \(1\) m³ של דלק גז.

ערך האנרגיה של הדלק נקבע בעיקר על ידי חום הבעירה הספציפי שלו.

חום הבעירה הספציפי מסומן באות \(q\). יחידת החום הסגולי של בעירה היא \(1\) J/kg עבור דלקים מוצקים ונוזלים ו-\(1\) J/m³ עבור דלקים גזים.

חום הבעירה הספציפי נקבע בניסוי בשיטות מורכבות למדי.

טבלה 2. חום בעירה ספציפי של סוגים מסוימים של דלק.

דלק מוצק

חומר	חום בעירה ספציפי,
פחם חום
פֶּחָם
עצי הסקה יבשים
חוסם עץ
פֶּחָם
פֶּחָם כיתות א'-ב'
קוֹקָה קוֹלָה
אֲבָקָה
כָּבוּל

דלק נוזלי

דלק גזי

(בתנאים רגילים)

חומר	חום בעירה ספציפי,
מֵימָן
גז גנרטור
גז תנור קולה
גז טבעי
גַז

מטבלה זו ניתן לראות כי הגבוה ביותר הוא חום הבעירה הסגולי של מימן, הוא \(120\) MJ / m³. משמעות הדבר היא ששריפה מלאה של מימן בנפח \(1\) m³ משחררת \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 10 6 J של אנרגיה.

מימן הוא אחד מהדלקים עתירי האנרגיה. בנוסף, תוצר הבעירה של מימן הוא מים רגילים, בניגוד לסוגי דלק אחרים, שבהם תוצרי הבעירה הם פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני, אפר וסיג תנור. זה הופך את המימן לדלק הידידותי ביותר לסביבה.

עם זאת, גז מימן הוא חומר נפץ. בנוסף, יש לו את הצפיפות הנמוכה ביותר בהשוואה לגזים אחרים באותה טמפרטורה ולחץ, מה שמקשה על נוזל מימן והובלתו.

הכמות הכוללת של החום \(Q\) המשתחררת במהלך הבעירה המלאה \(m\) ק"ג של דלק מוצק או נוזלי מחושבת על ידי הנוסחה:

הכמות הכוללת של החום \(Q\) המשתחררת במהלך הבעירה המלאה \(V\) m³ של דלק גזי מחושבת על ידי הנוסחה:

הלחות (תכולת הלחות) של הדלק מפחיתה את ערכו הקלורי, שכן צריכת החום לאידוי הלחות עולה ונפח מוצרי הבעירה גדל (עקב נוכחות אדי מים).
תכולת האפר היא כמות האפר הנוצרת במהלך בעירה של חומרים מינרליים הכלולים בדלק. החומרים המינרליים הכלולים בדלק מורידים את ערכו הקלורי, שכן תכולת הרכיבים הדליקים יורדת (הסיבה העיקרית) וצריכת החום לחימום והמסה של המסה המינרלית עולה.
תכולת גופרית (תכולת גופרית) מתייחסת לגורם הדלק השלילי, שכן בעת ​​שריפתו נוצרים גזי גופרית דו חמצני המזהמים את האטמוספירה והורסים מתכת. בנוסף, הגופרית הכלולה בדלק עוברת חלקית למתכת המותכת, מסת זכוכית מרותכת, ומפחיתה את איכותם. לדוגמה, להמסה של גבישים, כוסות אופטיות ואחרות, לא ניתן להשתמש בדלק המכיל גופרית, שכן גופרית מפחיתה משמעותית את המאפיינים האופטיים ואת צבע הזכוכית.

5. מאזן תרמי של בעירה

שקול שיטות לחישוב מאזן החום של תהליך הבעירה של דלקים גזים, נוזליים ומוצקים. החישוב מצטמצם לפתרון הבעיות הבאות.

· קביעת חום הבעירה (ערך קלורי) של דלק.

· קביעת טמפרטורת הבעירה התיאורטית.

5.1. חום של שריפה

תגובות כימיות מלוות בשחרור או בספיגה של חום. כאשר חום משתחרר, התגובה נקראת אקסותרמית, וכאשר היא נספגת היא נקראת אנדותרמית. כל תגובות הבעירה הן אקסותרמיות, ומוצרי הבעירה הם תרכובות אקסותרמיות.

החום המשתחרר (או נספג) במהלך תגובה כימית נקרא חום התגובה. בתגובות אקסותרמיות זה חיובי, בתגובות אנדותרמיות זה שלילי. תגובת הבעירה מלווה תמיד בשחרור חום. חום בעירה ש ג(J/mol) היא כמות החום המשתחררת במהלך בעירה מלאה של שומה אחת של חומר והפיכה של חומר בעירה לתוצרים של בעירה מלאה. השומה היא יחידת ה-SI הבסיסית לכמות החומר. שומה אחת היא כמות כזו של חומר המכילה כמה וכמה חלקיקים (אטומים, מולקולות וכו') כמו שיש אטומים ב-12 גרם של איזוטופ פחמן-12. המסה של כמות של חומר השווה ל-1 מול (מסה מולקולרית או מולרית) עולה בקנה אחד עם המשקל המולקולרי היחסי של חומר נתון.

לדוגמה, המשקל המולקולרי היחסי של חמצן (O 2 ) הוא 32, פחמן דו חמצני (CO 2 ) הוא 44, והמשקלים המולקולריים המתאימים יהיו M=32 גרם/מול ו-M=44 גרם/מול. לפיכך, שומה אחת של חמצן מכילה 32 גרם של חומר זה, ושומה אחת של CO 2 מכילה 44 גרם פחמן דו חמצני.

בחישובים טכניים, לעתים קרובות לא נעשה שימוש בחום הבעירה ש ג, והערך הקלורי של הדלק ש(J / kg או J / m 3). הערך הקלורי של חומר הוא כמות החום המשתחררת בעת בעירה מלאה של 1 ק"ג או 1 מ"ר של חומר. עבור חומרים נוזליים ומוצקים, החישוב מתבצע ל-1 ק"ג, ולגבי חומרים גזים, ל-1 מ"ר.

יש צורך בידע על חום הבעירה והערך הקלורי של הדלק כדי לחשב את טמפרטורת הבעירה או הפיצוץ, לחץ הפיצוץ, מהירות התפשטות הלהבה ומאפיינים נוספים. הערך הקלורי של הדלק נקבע בניסוי או בחישוב. בקביעה ניסיונית של הערך הקלורי, מסה נתונה של דלק מוצק או נוזלי נשרפת בפצצה קלורית, ובמקרה של דלק גזי, בקלורימטר גז. מכשירים אלה מודדים את החום הכולל ש 0 , משתחרר במהלך הבעירה של דגימה של שקילת דלק M. ערך קלורי ש גנמצא על פי הנוסחה

הקשר בין חום בעירה ו
ערך קלורי של דלק

כדי לבסס קשר בין חום הבעירה לבין הערך הקלורי של חומר, יש צורך לרשום את המשוואה לתגובה הכימית של בעירה.

התוצר של בעירה מלאה של פחמן הוא פחמן דו חמצני:

C + O 2 → CO 2.

התוצר של בעירה מלאה של מימן הוא מים:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

התוצר של בעירה מלאה של גופרית הוא דו תחמוצת הגופרית:

S + O 2 → SO 2.

במקביל, חנקן, הלידים ואלמנטים בלתי דליקים אחרים משתחררים בצורה חופשית.

גז דליק

כדוגמה, נחשב את הערך הקלורי של מתאן CH 4, שחום הבעירה עבורו שווה ל ש ג=882.6 .

קבע את המשקל המולקולרי של מתאן בהתאם לנוסחה הכימית שלו (CH 4):

М=1∙12+4∙1=16 גרם/מול.

קבע את הערך הקלורי של 1 ק"ג מתאן:

בואו נמצא את הנפח של 1 ק"ג של מתאן, לדעת את הצפיפות שלו ρ=0.717 ק"ג/מ"ק בתנאים רגילים:

.

קבע את הערך הקלורי של 1 מ"ר של מתאן:

הערך הקלורי של כל גזים דליקים נקבע באופן דומה. עבור חומרים נפוצים רבים, הערכים הקלוריים והערכים הקלוריים נמדדו ברמת דיוק גבוהה והם ניתנים בספרות ההתייחסות הרלוונטית. בוא ניתן טבלת ערכים עבור הערך הקלורי של כמה חומרים גזים (טבלה 5.1). ערך שבטבלה זו הוא נתון ב-MJ / m 3 וב-kcal / m 3, שכן 1 kcal = 4.1868 kJ משמש לעתים קרובות כיחידת חום.

טבלה 5.1

ערך קלורי של דלקים גזים

חומר			אֲצֵיטִילֵן
ש

חומר בעירה - נוזל או מוצק

כדוגמה, נחשב את הערך הקלורי של אלכוהול אתילי C 2 H 5 OH, שעבורו חום הבעירה ש ג= 1373.3 קילו ג'ל/מול.

קבע את המשקל המולקולרי של אלכוהול אתילי בהתאם לנוסחה הכימית שלו (C 2 H 5 OH):

М = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 גרם/מול.

קבע את הערך הקלורי של 1 ק"ג של אלכוהול אתילי:

הערך הקלורי של כל חומר בעירה נוזלי ומוצק נקבע באופן דומה. בשולחן. 5.2 ו-5.3 מציגים את הערכים הקלוריים ש(MJ/kg ו-kcal/kg) עבור כמה חומרים נוזליים ומוצקים.

טבלה 5.2

ערך קלורי של דלקים נוזליים

חומר		מתיל אלכוהול	אתנול			מזוט, שמן
ש

טבלה 5.3

ערך קלורי של דלקים מוצקים

חומר		עץ טרי	עץ יבש	פחם חום	כבול יבש	אנתרציט, קולה
ש

הנוסחה של מנדלייב

אם הערך הקלורי של הדלק אינו ידוע, ניתן לחשב אותו באמצעות הנוסחה האמפירית שהוצעה על ידי D.I. מנדלייב. כדי לעשות זאת, אתה צריך לדעת את הרכב היסודות של הדלק (הנוסחה המקבילה של הדלק), כלומר, את אחוז היסודות הבאים בו:

חמצן (O);

מימן (H);

פחמן (C);

גופרית (S);

אפר (א);

מים (W).

תוצרי הבעירה של דלקים מכילים תמיד אדי מים, הנוצרים הן עקב נוכחות הלחות בדלק והן במהלך שרפת המימן. פסולת של בעירה יוצאת מהמפעל התעשייתי בטמפרטורה מעל טמפרטורת נקודת הטל. לכן, החום המשתחרר במהלך עיבוי אדי המים אינו יכול לשמש שימוש מועיל ואין לקחת אותו בחשבון בחישובים תרמיים.

הערך הקלורי נטו משמש בדרך כלל לחישוב. Q nדלק, אשר לוקח בחשבון הפסדי חום עם אדי מים. עבור דלקים מוצקים ונוזלים, הערך Q n(MJ / kg) נקבע בערך על ידי נוסחת מנדלייב:

Q n=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

כאשר אחוז התוכן (מסה %) של היסודות המתאימים בהרכב הדלק מצוין בסוגריים.

נוסחה זו לוקחת בחשבון את החום של תגובות בעירה אקזותרמיות של פחמן, מימן וגופרית (עם סימן פלוס). חמצן, שהוא חלק מהדלק, מחליף חלקית את החמצן באוויר, ולכן המונח המקביל בנוסחה (5.1) נלקח בסימן מינוס. כאשר הלחות מתאדה, חום נצרך, ולכן המונח המקביל המכיל W נלקח גם עם סימן מינוס.

השוואה בין נתונים מחושבים וניסויים על הערך הקלורי של דלקים שונים (עץ, כבול, פחם, שמן) הראתה שהחישוב לפי נוסחת מנדלייב (5.1) נותן שגיאה שאינה עולה על 10%.

ערך קלורי נטו Q n(MJ / m 3) של גזים דליקים יבשים ניתן לחשב בדיוק מספיק כסכום התוצרים של הערך הקלורי של רכיבים בודדים ואחוזם ב-1 m 3 של דלק גזי.

Q n= 0.108[Н 2 ] + 0.126[СО] + 0.358[CH 4 ] + 0.5[С 2 Н 2 ] + 0.234[Н 2 S ]…, (5.2)

כאשר אחוז התוכן (נפח %) של הגזים המתאימים בתערובת מצוין בסוגריים.

הערך הקלורי הממוצע של גז טבעי הוא כ-53.6 MJ/m 3 . בגזים דליקים המיוצרים באופן מלאכותי, תכולת מתאן CH 4 זניחה. הרכיבים הדליקים העיקריים הם מימן H 2 ופחמן חד חמצני CO. בגז תנור קוק, למשל, תכולת H 2 מגיעה ל- (55 ÷ 60)%, והערך הקלורי נטו של גז כזה מגיע ל-17.6 MJ/m 3 . בגז המחולל, תכולת CO ~ 30% ו- H 2 ~ 15%, בעוד הערך הקלורי נטו של גז הגנרטור Q n= (5.2÷6.5) MJ/m 3 . בגז כבשנים, תכולת CO ו-H 2 נמוכה יותר; עוצמה Q n= (4.0÷4.2) MJ/m 3 .

שקול דוגמאות לחישוב הערך הקלורי של חומרים באמצעות נוסחת מנדלייב.

הבה נקבע את הערך הקלורי של פחם, שהרכב היסודות שלו ניתן בטבלה. 5.4.

טבלה 5.4

הרכב יסודי של פחם

בוא נחליף נתון בכרטיסייה. 5.4 נתונים בנוסחת מנדלייב (5.1) (חנקן N ואפר A אינם כלולים בנוסחה זו, מכיוון שהם חומרים אינרטיים ואינם משתתפים בתגובת הבעירה):

Q n=0.339∙37.2+1.025∙2.6+0.1085∙0.6–0.1085∙12–0.025∙40=13.04 MJ/kg.

הבה נקבע את כמות עצי הסקה הנדרשת לחימום 50 ליטר מים מ-10 מעלות צלזיוס ל-100 מעלות צלזיוס, אם 5% מהחום המשתחרר במהלך הבעירה מושקע בחימום, ואת קיבולת החום של המים. עם\u003d 1 קק"ל / (ק"ג ∙ מעלות) או 4.1868 קילו-ג'יי / (ק"ג ∙ מעלות). ההרכב היסודי של עצי הסקה ניתן בטבלה. 5.5:

טבלה 5.5

הרכב יסודי של עצי הסקה

	בואו נמצא את הערך הקלורי של עצי הסקה לפי הנוסחה של מנדלייב (5.1): Q n=0.339∙43+1.025∙7–0.1085∙41–0.025∙7= 17.12 MJ/kg. קבע את כמות החום המושקעת בחימום מים בעת שריפת 1 ק"ג עצי הסקה (בהתחשב בעובדה ש-5% מהחום (a = 0.05) המשתחרר במהלך הבעירה מושקע בחימוםם): ש 2=א Q n=0.05 17.12=0.86 MJ/kg. קבע את כמות עצי הסקה הדרושה לחימום 50 ליטר מים מ-10°C ל-100°C: ק"ג. לפיכך, נדרשים כ-22 ק"ג עצי הסקה לחימום מים.

לעתים קרובות למדי, הערך הקלורי של הדלק נלקח בחשבון בעת ​​בחירת מכשירי חימום לבתים וקוטג'ים, בעת בחירת מערכות חימום לדירה. פרמטר זה חשוב גם בבחירת מערכות דלק למכוניות (בעת מעבר מדלק נוזלי לגז או לחשמל).

יצוין כי נכון לעכשיו, ארגונים מדעיים רבים, מכוני מחקר, מעבדות ואפילו חברות מתמחות מפתחים מערכות שיכולות להגדיל פרמטר זה ולאפשר ניצול מיטבי יותר של האנרגיה המשתחררת בעת הבעירה. זה מושג בדרך כלל על ידי הגדלת יעילות ההתקנה.

הימצאותו של פרמטר כזה נובעת מכך שסוגים שונים פולטים כמויות שונות של חום (אנרגיה) בתהליך הבעירה, דבר שחשוב במיוחד למפעלי תעשייה ובתי דוודים, שכן בחירת הסוג האופטימלי תחסוך כמות משמעותית של משאבים כספיים על תפעול מפעלי תעשייה.

להלן תינתן הגדרת הערך הקלורי של הדלק, ישקול מהו חום הבעירה הסגולי של הדלק והערכים של משאבי אנרגיה מסוימים (חום שריפה ספציפי של עצי הסקה, פחם, מוצרי שמן) ניתנים.

הערך הקלורי של סוגים שונים של משאבי אנרגיה מובן ככמה אנרגיה תרמית (קילוקלוריות) תופק כאשר יחידה אחת של חומר דלק נשרף. כדי לקבוע פרמטר זה, נעשה שימוש במכשיר מיוחד, הנקרא קלורימטר. יש עוד מכשיר - פצצה קלומטרית.

במכשירי מדידה מחממים את המים ביחידה אחת של חומר דלק, וכתוצאה מכך מתקבלים אדי מים. יתר על כן, האדים מתעבים ועוברים לחלוטין למצב נוזלי, הנקרא עיבוי. במקרה זה, הקיטור פולט לחלוטין אנרגיה תרמית למכשיר המדידה. עם זאת, החיסרון של מכשירי מדידה כאלה הוא שלא נמדדת כל אנרגיית החום המשתחררת במהלך שריפת הדלק. זאת בשל העובדה שבמהלך אידוי כמות האנרגיה התרמית גדולה יותר מאשר בזמן עיבוי. זה לא מאפשר למדוד את כל האנרגיה המשתחררת. החסרונות של המכשירים כוללים מוליכות תרמית לא אידיאלית של החומרים מהם הם עשויים, מה שמפחית גם את קצב הבעירה בפועל. קריטריונים אלה חשובים למדי למחקרי מעבדה, אך הם מוזנחים במדידות למטרות מעשיות. במהלך הפעלת מתקנים תעשייתיים, הפסדים אלו גדלים עקב יעילות (לא 100%).

יחד עם זאת, האינדיקטורים שהתקבלו בפצצה קלורימטרית (בה תהליך המדידה מדויק יותר מאשר בקלורימטר) נקראים הערך הגבוה ביותר של הערך הקלורי של חומר הדלק.

מחווני הקלורימטר הם הערך הקלורי הנמוך ביותר של הדלק, אשר שונה מהערך הגבוה ביותר ב-600x(9H + W)/100, כאשר H ו-W הם כמות המימן והלחות הכלולים ביחידה של חומר דלק מסוים. יש לזכור כי לפי הסטנדרטים האמריקאיים, הערך הגבוה ביותר משמש לחישובים, ולמדינות עם השיטה המטרית, הנמוך ביותר. כרגע ישנה שאלה לגבי המעבר של המערכת המטרית לאינדיקטור הגבוה ביותר, שכן הוא מוכר על ידי מספר מדענים כאופטימלי יותר.

ערכים עבור סוגים שונים של חומרי דלק

לעתים קרובות אנשים רבים מתעניינים בערך של חום הבעירה הספציפי של דלק עבור סוג מסוים של נושא אנרגיה, בעוד לעתים קרובות אנשים מתעניינים בערך הקלורי של עצי הסקה. זה הפך לרלוונטי במיוחד לאחרונה, כאשר האופנה של תנורים קלאסיים בבתים נעלמה. הערך הקלורי של עצי הסקה עבור סוגי עצים שונים שונה, לרוב ניתן הערך הממוצע. להלן הערכים עבור סוגי חומרי הדלק הבאים:

1. הערך הקלורי של עצי הסקה (ליבנה, מחטניים) עומד בממוצע על 14.5-15.5 MJ/kg. לפחם חום יש אותו קצב העברת חום.
2. העברת החום של פחם קשה היא 22 MJ/kg.
3. ערך זה עבור כבול נע בין 8-15 MJ/kg.
4. הערך ללבני דלק הוא בטווח של 18.5-21 MJ/kg.
5. לגז המסופק לבנייני מגורים יש אינדיקטור של 45.5 MJ / kg.
6. עבור גז בבקבוקים (פרופאן-בוטאן), הנתון הוא 36 MJ / kg.
7. לדלק דיזל יש מחוון של 42.8 MJ / kg.
8. עבור מותגים שונים של בנזין, הערך נע בין 42-45 MJ / kg.

ערכים ספציפיים

ערכי בעירה ספציפיים חושבו עבור מספר חומרי דלק. אלו הן כמויות פיזיקליות המראות את כמות האנרגיה התרמית הנובעת מבעירה של יחידה אחת. זה נמדד בדרך כלל בג'אול לקילוגרם (או מטר מעוקב). בארה"ב, הערכים ניתנים בקלוריות לקילוגרם. מקדמים אלה הם העברת חום. הם נמדדים במעבדה, ולאחר מכן מוזנים הנתונים לטבלאות מיוחדות הזמינות לציבור. ככל שהעברת החום של משאב אנרגיה גבוהה יותר (החום שנותן בעירה של דלק), כך הדלק נחשב יעיל יותר. כלומר, באותה התקנה עם מקדם יעילות אחד, הצריכה תהיה נמוכה יותר עבור הדלק בעל ערך העברת החום גבוה יותר.

החום הספציפי של הבעירה של דלק משמש כמעט תמיד בחישובי תכנון (בעת תכנון ציוד שונים), כמו גם בקביעת מערכות חימום וציוד לבית, דירה, קוטג' וכו'.