1 kWh kainos skaičiavimai:

• Dyzelinis kuras. Dyzelinio kuro savitoji degimo šiluma – 43 mJ/kg; arba, atsižvelgiant į 35 mJ / litre tankį; atsižvelgus į dyzelinio kuro katilo naudingumo koeficientą (89%), gauname, kad deginant 1 litrą susidaro 31 mJ energijos, arba pažįstamesniais vienetais 8,6 kWh.
  • 1 litro dyzelinio kuro kaina yra 20 rublių.
  • 1 kWh dyzelinio kuro degimo energijos kaina yra 2,33 rublio.

• Propano-butano mišinys SPBT(Suskystintos angliavandenilio dujos SUG). SND savitasis šilumingumas yra 45,2 mJ / kg arba, atsižvelgiant į 27 mJ / l tankį, atsižvelgiant į dujinio katilo efektyvumą 95%, gauname, kad deginant 1 litrą, 25,65 mJ energijos. generuojamas, arba labiau pažįstamuose įrenginiuose - 7,125 kW * h.
  • 1 litro SND kaina yra 11,8 rublio.
  • 1 kWh energijos kaina yra 1,66 rublio.

1 kW šilumos, gautos deginant dyzeliną ir SND, kainos skirtumas pasirodė 29 proc. Aukščiau pateikti skaičiai rodo, kad iš išvardytų šilumos šaltinių suskystintos dujos yra ekonomiškesnės. Norėdami gauti tikslesnį skaičiavimą, turite pateikti esamas energijos kainas.

Suskystintų dujų ir dyzelinio kuro naudojimo ypatybės

DYZELINIS KURAS. Yra keletas veislių, kurios skiriasi sieros kiekiu. Bet katilui tai nėra labai svarbu. Tačiau svarbu yra skirstymas į žieminį ir vasarinį dyzelinį kurą. Standartas nustato tris pagrindines dyzelinio kuro rūšis. Labiausiai paplitusi yra vasara (L), jos taikymo diapazonas yra nuo 0 ° C ir daugiau. Žieminis dyzelinas (3) naudojamas esant neigiamai oro temperatūrai (iki -30°C). Esant žemesnei temperatūrai, reikėtų naudoti arktinį (A) dyzelinį kurą. Išskirtinis dyzelinio kuro bruožas yra jo drumstumo taškas. Tiesą sakant, tokia temperatūra pradeda kristalizuotis dyzeliniame kure esantys parafinai. Jis tikrai tampa drumstas, o toliau mažėjant temperatūrai tampa panašus į želė ar šaldytą riebią sriubą. Mažiausi parafino kristalai užkemša kuro filtrų ir apsauginių tinklų poras, nusėda vamzdynų kanaluose ir paralyžiuoja darbą. Vasariniams degalams drumstumo temperatūra yra -5°C, o žieminiams - -25°C. Svarbus rodiklis, kuris turi būti nurodytas dyzelinio kuro pase, yra maksimali filtravimo temperatūra. Drumstą dyzelinį kurą galima naudoti iki filtravimo temperatūros, o po to - užsikimšus filtras ir degalų atjungimas. Žieminis dyzelinas nuo vasarinio nesiskiria nei spalva, nei kvapu. Taigi paaiškėja, kad tik Dievas (ir tanklaivis) žino, kas iš tikrųjų užtvindyta. Kai kurie meistrai vasarinį dyzelinį kurą maišo su BGS (benzino dujomis) ir kita degtine, pasiekdami žemesnę filtravimo temperatūrą, kuri yra kupina tiek siurblio gedimo, tiek tiesiog sprogimo dėl to, kad šis pragariškas kūnas turi sumažintą pliūpsnio temperatūrą. Taip pat vietoj dyzelino galima tiekti lengvą šildymo alyvą, kuri išoriškai nesiskiria, tačiau turi daugiau priemaišų, be to, tokių, kurių dyzelyje visai nėra. Kuris yra kupinas kuro įrangos užteršimo ir jos nepigios valymo. Iš to, kas išdėstyta pirmiau, galime daryti išvadą, kad įsigiję dyzelinį variklį už mažą kainą iš fizinių asmenų ar nepatikrintų organizacijų, galite sutaisyti arba atjungti šildymo sistemą. Dyzelinio kuro, pristatomo į namus, kaina rubliu svyruoja nuo degalinių kainų, tiek aukštyn, tiek žemyn, priklausomai nuo jūsų kotedžo atokumo ir vežamo kuro kiekio, viskas, kas yra pigiau, turėtų įspėti, jei esate ne ekstremalu ir nebijokite nakvoti vėsinančiame namelyje esant 30 laipsnių šalčiui.

SUSKYSTINTOS DUJOS. Kaip ir dyzelinio kuro atveju, yra keletas SPBT rūšių, kurios skiriasi propano ir butano mišinio sudėtimi. Žiemos mišinys, vasara ir arktinis. Žiemos mišinys yra 65% propano, 30% butano ir 5% dujų priemaišų. Vasarinis mišinys susideda iš 45% propano, 50% butano, 5% dujų priemaišų. Arktinis mišinys – 95% propanas ir 5% priemaišų. Galima tiekti 95% butano ir 5% priemaišų mišinį, toks mišinys vadinamas buitiniu. Į kiekvieną mišinį įdedamas labai mažas kiekis sieros medžiagos – kvapiosios medžiagos, kad susidarytų „dujų kvapas“. Degimo ir poveikio įrangai požiūriu mišinio sudėtis praktiškai neturi įtakos. Butanas, nors ir daug pigesnis, šildymui yra šiek tiek geresnis už propaną – turi daugiau kalorijų, tačiau turi labai didelį trūkumą, kuris apsunkina jo naudojimą Rusijos sąlygomis – butanas nustoja garuoti ir prie nulio laipsnių išlieka skystas. Jei turite importuotą baką žemu kaklu arba vertikalią (garavimo veidrodžio gylis mažesnis nei 1,5 metro) arba yra plastikiniame sarkofage, kuris blogina šilumos perdavimą, tai esant užsitęsusiems šalčiams, bakas gali sustabdyti vandens garavimą. butanas, ne tik dėl šalčio, bet ir nuo – dėl nepakankamo šilumos perdavimo (garavimo metu dujos pačios atvėsta). Esant žemesnei nei 3 laipsnių temperatūrai, Vokietijos, Čekijos, Italijos, Lenkijos sąlygoms pagaminti importiniai konteineriai su intensyviu garavimu nustoja gaminti dujas, išgaravus visam propanui, o lieka tik butanas.

Dabar palyginkime SND ir dyzelinio kuro vartotojų savybes

SND naudojimas yra 29% pigesnis nei dyzelinis kuras. Naudojant „AvtonomGas“ bakus SND kokybė neturi įtakos jų vartojimo savybėms, be to, kuo didesnis butano kiekis mišinyje, tuo geriau veikia dujų įranga. Prastos kokybės dyzelinis kuras gali rimtai sugadinti šildymo įrangą. Suskystintų dujų naudojimas atleis jus nuo dyzelinio kuro kvapo namuose. Suskystintose dujose yra mažiau nuodingų sieros junginių ir dėl to jūsų sode nėra oro taršos. Iš suskystintųjų dujų galima valdyti ne tik katilą, bet ir dujinę viryklę, taip pat dujinį židinį ir dujinį elektros generatorių.

Šiandien žmonės yra labai priklausomi nuo degalų. Be to neapsieina būstų šildymas, maisto gaminimas, įrangos ir transporto priemonių eksploatavimas. Dauguma naudojamų degalų yra angliavandeniliai. Jų efektyvumui įvertinti naudojamos savitosios degimo šilumos vertės. Žibalas turi gana įspūdingą rodiklį. Dėl šios kokybės jis naudojamas raketų ir lėktuvų varikliuose.

Dėl savo savybių žibalas naudojamas raketų varikliuose.

Savybės, gavimas ir pritaikymas

Žibalo istorija siekia daugiau nei 2 tūkstančius metų ir prasideda tada, kai arabų mokslininkai sugalvojo aliejaus distiliavimo į atskirus komponentus metodą. Oficialiai jis buvo atidarytas 1853 m., kai kanadiečių gydytojas Abrahamas Gesneris sukūrė ir užpatentavo skaidraus degaus skysčio iš bitumo ir naftingųjų skalūnų išgavimo metodą.

1859 metais išgręžus pirmąjį naftos gręžinį, nafta tapo pagrindine žibalo žaliava. Dėl visur naudojamo lempose jis dešimtmečius buvo laikomas pagrindiniu naftos perdirbimo pramonės elementu. Tik atsiradus elektrai sumažėjo jos svarba apšvietimui. Žibalo gamyba taip pat sumažėjo, nes išaugo automobilių populiarumas.- ši aplinkybė žymiai padidino benzino, kaip naftos produkto, svarbą. Tačiau šiandien daugelyje pasaulio šalių šildymui ir apšvietimui naudojamas žibalas, o šiuolaikiniai reaktyviniai degalai – toks pat produktas, tik kokybiškesnis.

Didėjant automobilių naudojimui, žibalo populiarumas sumažėjo

Žibalas yra lengvas skaidrus skystis, chemiškai organinių junginių mišinys. Jo sudėtis labai priklauso nuo žaliavos, tačiau paprastai ją sudaro keliolika skirtingų angliavandenilių, kurių kiekviename yra nuo 10 iki 16 anglies atomų. Žibalas yra mažiau lakus nei benzinas. Lyginamoji žibalo ir benzino užsidegimo temperatūra, kuriai esant jie šalia paviršiaus išskiria degius garus, yra atitinkamai 38 ir -40°C.

Ši savybė leidžia laikyti, kad žibalas yra gana saugus kuras sandėliavimo, naudojimo ir transportavimo požiūriu. Pagal virimo temperatūrą (150–350 °C) jis priskiriamas vienam iš vadinamųjų vidutinių žalios naftos distiliatų.

Žibalas gali būti gaunamas tiesioginiu būdu, ty fiziškai atskirtas nuo naftos, distiliuojant arba cheminiu būdu skaidant sunkesnias frakcijas dėl krekingo.

Žibalo, kaip kuro, savybės

Degimas yra greitas medžiagų oksidacijos procesas, išsiskiriantis šiluma. Paprastai reakcijoje dalyvauja ore esantis deguonis. Angliavandenilių degimo metu susidaro šie pagrindiniai degimo produktai:

• anglies dioksidas;
• vandens garai;
• suodžiai.

Kuro degimo metu susidarančios energijos kiekis priklauso nuo jo rūšies, degimo sąlygų, masės ar tūrio. Energija matuojama džauliais arba kalorijomis. Specifinis (vienam medžiagos kiekio matavimo vienetui) kaloringumas yra energija, gaunama sudeginant kuro vienetą:

• molinis (pavyzdžiui, J / mol);
• masė (pavyzdžiui, J / kg);
• tūrinis (pavyzdžiui, kcal / l).

Daugeliu atvejų, norint įvertinti dujinį, skystąjį ir kietąjį kurą, jie veikia su degimo šilumos masės rodikliu, išreikštu J / kg.

Angliavandenių degimo metu susidaro keli elementai, pavyzdžiui, suodžiai

Šilumingumo vertė priklausys nuo to, ar buvo atsižvelgta į procesus, vykstančius su vandeniu degimo metu. Drėgmės išgarinimas yra daug energijos reikalaujantis procesas, o atsižvelgiant į šilumos perdavimą šių garų kondensacijos metu taip pat gali turėti įtakos rezultatui.

Matavimų, atliktų prieš kondensuojantiems garams grąžinant energiją į sistemą, rezultatas vadinamas mažesniu kaloringumu, o skaičius, gautas kondensuojantis garams, vadinamas didesniu. Angliavandenilių varikliai negali panaudoti papildomos vandens garų energijos išmetamosiose dujose, todėl grynasis skaičius yra aktualus variklių gamintojams ir dažniau randamas žinynuose.

Dažnai, nurodant kaloringumą, nenurodoma, kuris iš kiekių turimas galvoje, todėl gali kilti painiavos. Žinojimas, kad Rusijos Federacijoje tradiciškai įprasta nurodyti žemiausią, padeda orientuotis.

Mažesnis kaloringumas yra svarbus rodiklis

Reikėtų pažymėti, kad kai kurių rūšių kuro skirstymas į grynąją ir bendrąją energiją nėra prasmingas, nes jie nesudaro vandens degimo metu. Kalbant apie žibalą, tai nesvarbu, nes jame yra daug angliavandenilių. Santykinai mažo tankio (nuo 780 kg/m³ iki 810 kg/m³) jo kaloringumas yra panašus į dyzelinio kuro ir yra:

• mažiausias - 43,1 MJ / kg;
• didžiausias - 46,2 MJ / kg.

Palyginimas su kitų rūšių degalais

Šis indikatorius yra labai patogus norint įvertinti galimą kuro šilumos kiekį. Pavyzdžiui, benzino kaloringumas masės vienetui yra panašus į žibalo, tačiau pirmasis yra daug tankesnis. Dėl to tame pačiame palyginime litre benzino yra mažiau energijos.

Naftos, kaip angliavandenilių mišinio, savitoji degimo šiluma priklauso nuo jos tankio, kuris nėra pastovus įvairiems laukams (43-46 MJ/kg). Skaičiavimo metodai leidžia labai tiksliai nustatyti šią vertę, jei yra pradinių duomenų apie jos sudėtį.

Vidutiniai kai kurių rūšių degiųjų skysčių, sudarančių alyvą, rodikliai atrodo taip (MJ / kg):

• dyzelinis kuras - 42-44;
• benzinas - 43-45;
• žibalas - 43-44.

Kietojo kuro, tokio kaip durpės ir anglis, kalorijų kiekis yra didesnis. Taip yra dėl to, kad jų sudėtis gali labai skirtis tiek nedegių medžiagų kiekiu, tiek angliavandenilių kaloringumo požiūriu. Pavyzdžiui, įvairių rūšių durpių kaloringumas gali svyruoti tarp 8-24 MJ/kg, o anglių – 13-36 MJ/kg. Tarp įprastų dujų vandenilis turi aukštą šiluminę vertę - 120 MJ / kg. Kitas pagal savitąją degimo šilumą yra metanas (50 MJ/kg).

Galima teigti, kad žibalas yra degalai, kurie laiko išbandymą išlaikė būtent dėl ​​gana didelio energijos intensyvumo už mažą kainą. Jo naudojimas yra ne tik ekonomiškai pagrįstas, bet kai kuriais atvejais ir nėra alternatyvos.

Įvairios kuro rūšys (kietas, skystas ir dujinis) pasižymi bendromis ir specifinėmis savybėmis. Bendrosios kuro savybės apima specifinę degimo šilumą ir drėgmę, specifines savybes – pelenų kiekį, sieros kiekį (sieros kiekį), tankį, klampumą ir kitas savybes.

Savitoji kuro degimo šiluma – tai šilumos kiekis, išsiskiriantis visiškai sudegus \(1\) kg kietojo ar skystojo kuro arba \(1\) m³ dujinio kuro.

Kuro energetinę vertę pirmiausia lemia specifinė jo degimo šiluma.

Savitoji degimo šiluma žymima raide \(q\). Savitosios degimo šilumos vienetas yra \(1\) J/kg kietajam ir skystajam kurui ir \(1\) J/m³ dujiniam kurui.

Specifinė degimo šiluma eksperimentiškai nustatoma gana sudėtingais metodais.

2 lentelė. Kai kurių rūšių kuro savitoji degimo šiluma.

kietojo kuro

Medžiaga	Savitoji degimo šiluma,
Rudos anglys
Anglis
Malkos sausos
medinės kaladėlės
Anglis
Anglis A-II klasės
Koksas
Milteliai
Durpės

Skystas kuras

dujinis kuras

(įprastomis sąlygomis)

Medžiaga	Savitoji degimo šiluma,
Vandenilis
generatoriaus dujos
kokso krosnies dujinės
Gamtinių dujų
Dujos

Iš šios lentelės matyti, kad didžiausia yra vandenilio savitoji degimo šiluma, ji yra \(120\) MJ / m³. Tai reiškia, kad visiškai sudegus vandeniliui, kurio tūris yra \(1\) m³, išsiskiria \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 10 6 J energijos.

Vandenilis yra vienas iš daug energijos naudojančių kuro rūšių. Be to, vandenilio degimo produktas yra paprastas vanduo, skirtingai nuo kitų kuro rūšių, kur degimo produktai yra anglies dioksidas ir anglies monoksidas, pelenai ir krosnių šlakas. Dėl to vandenilis yra ekologiškiausias kuras.

Tačiau vandenilio dujos yra sprogios. Be to, jis turi mažiausią tankį, palyginti su kitomis tos pačios temperatūros ir slėgio dujomis, todėl sunku suskystinti vandenilį ir jį transportuoti.

Bendras šilumos kiekis \(Q\), išsiskiriantis per visišką degimą \(m\) kg kietojo arba skystojo kuro, apskaičiuojamas pagal formulę:

Bendras šilumos kiekis \(Q\), išsiskiriantis per visišką dujinio kuro degimą \(V\) m³, apskaičiuojamas pagal formulę:

Dėl kuro drėgmės (drėgmės) sumažėja jo kaloringumas, nes didėja šilumos suvartojimas drėgmei išgaruoti ir degimo produktų tūris (dėl vandens garų).
Pelenų kiekis – tai pelenų kiekis, susidarantis degant kure esančioms mineralinėms medžiagoms. Kuro sudėtyje esančios mineralinės medžiagos sumažina jo kaloringumą, nes sumažėja degiųjų komponentų kiekis (pagrindinė priežastis) ir didėja šilumos sąnaudos mineralinei masei šildyti ir lydyti.
Sieros kiekis (sieros kiekis) reiškia neigiamą kuro faktorių, nes jį deginant susidaro sieros dioksido dujos, kurios teršia atmosferą ir ardo metalą. Be to, kure esanti siera iš dalies pereina į lydyto metalo, suvirinto stiklo masę, sumažindama jų kokybę. Pavyzdžiui, krištoliniams, optiniams ir kitiems stiklams lydyti negalima naudoti sieros turinčio kuro, nes siera žymiai sumažina stiklo optines savybes ir spalvą.

5. ŠILUMINIS DEGIMO BALANSAS

Apsvarstykite dujinio, skystojo ir kietojo kuro degimo proceso šilumos balanso skaičiavimo metodus. Skaičiavimas sumažinamas iki šių problemų sprendimo.

· Kuro degimo šilumos (šilumos) nustatymas.

· Teorinės degimo temperatūros nustatymas.

5.1. DEGIMO ŠILUMAS

Chemines reakcijas lydi šilumos išsiskyrimas arba sugėrimas. Kai išsiskiria šiluma, reakcija vadinama egzotermine, o kai ji absorbuojama – endotermine. Visos degimo reakcijos yra egzoterminės, o degimo produktai yra egzoterminiai junginiai.

Cheminės reakcijos metu išsiskirianti (arba sugerta) šiluma vadinama reakcijos šiluma. Egzoterminėse reakcijose jis teigiamas, endoterminėse – neigiamas. Degimo reakciją visada lydi šilumos išsiskyrimas. Degimo šiluma Q g(J / mol) yra šilumos kiekis, išsiskiriantis visiškai sudegus vienam moliui medžiagos ir paverčiant degią medžiagą visiško degimo produktais. Molis yra pagrindinis medžiagos kiekio SI vienetas. Vienas molis – tai toks medžiagos kiekis, kuriame yra tiek dalelių (atomų, molekulių ir kt.), kiek atomų yra 12 g anglies-12 izotopo. Medžiagos kiekio, lygaus 1 moliui (molekulinė arba molinė masė), masė skaitiniu požiūriu sutampa su tam tikros medžiagos santykine molekuline mase.

Pavyzdžiui, deguonies (O 2 ) santykinė molekulinė masė yra 32, anglies dioksido (CO 2 ) yra 44, o atitinkamos molekulinės masės būtų M=32 g/mol ir M=44 g/mol. Taigi viename molyje deguonies yra 32 gramai šios medžiagos, o viename molyje CO 2 – 44 gramai anglies dioksido.

Techniniuose skaičiavimuose dažnai naudojama ne degimo šiluma Q g, ir degalų šilumingumas K(J / kg arba J / m 3). Medžiagos kaloringumas – tai šilumos kiekis, kuris išsiskiria visiškai sudegus 1 kg arba 1 m 3 medžiagos. Skystoms ir kietoms medžiagoms skaičiuojama 1 kg, o dujinėms medžiagoms - 1 m 3.

Žinios apie degimo šilumą ir kuro kaloringumą būtinos, norint apskaičiuoti degimo ar sprogimo temperatūrą, sprogimo slėgį, liepsnos plitimo greitį ir kitas charakteristikas. Kuro kaloringumas nustatomas arba eksperimentiniu būdu, arba skaičiuojant. Eksperimentiškai nustatant kaloringumą, kalorimetrine bomba deginama tam tikra kietojo arba skystojo kuro masė, o dujinio kuro atveju – dujų kalorimetre. Šie prietaisai matuoja bendrą šilumą K 0, išsiskiriantis deginant kuro svėrimo pavyzdį m. Kaloringumas Q g randama pagal formulę

Ryšys tarp degimo šilumos ir
kuro kaloringumas

Norint nustatyti ryšį tarp degimo šilumos ir medžiagos šilumingumo, reikia užrašyti cheminės degimo reakcijos lygtį.

Visiško anglies degimo produktas yra anglies dioksidas:

C + O 2 → CO 2.

Visiško vandenilio degimo produktas yra vanduo:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

Visiško sieros degimo produktas yra sieros dioksidas:

S + O 2 → SO 2.

Tuo pačiu metu azotas, halogenidai ir kiti nedegūs elementai išsiskiria laisva forma.

degiųjų dujų

Kaip pavyzdį apskaičiuosime metano CH 4 šiluminę vertę, kurios degimo šiluma lygi Q g=882.6 .

Nustatykite metano molekulinę masę pagal jo cheminę formulę (CH 4):

М=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Nustatykite 1 kg metano kaloringumo vertę:

Raskime 1 kg metano tūrį, žinodami jo tankį ρ=0,717 kg/m 3 normaliomis sąlygomis:

.

Nustatykite 1 m 3 metano šiluminę vertę:

Bet kokių degiųjų dujų šilumingumas nustatomas panašiai. Daugelio įprastų medžiagų kaloringumas ir kaloringumas buvo išmatuoti labai tiksliai ir pateikiami atitinkamoje informacinėje literatūroje. Pateikiame kai kurių dujinių medžiagų šilumingumo verčių lentelę (5.1 lentelė). Vertė Kšioje lentelėje jis pateikiamas MJ / m 3 ir kcal / m 3, nes 1 kcal = 4,1868 kJ dažnai naudojamas kaip šilumos vienetas.

5.1 lentelė

Dujinio kuro kaloringumas

Medžiaga			Acetilenas
K

Degi medžiaga – skysta arba kieta

Kaip pavyzdį apskaičiuosime etilo alkoholio C 2 H 5 OH šiluminę vertę, kuriai degimo šiluma Q g= 1373,3 kJ/mol.

Nustatykite etilo alkoholio molekulinę masę pagal jo cheminę formulę (C 2 H 5 OH):

М = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 g/mol.

Nustatykite 1 kg etilo alkoholio kaloringumo vertę:

Bet kokių skystų ir kietų degiųjų medžiagų šilumingumas nustatomas panašiai. Lentelėje. 5.2 ir 5.3 rodo kaloringumo vertes K(MJ/kg ir kcal/kg) kai kurioms skystoms ir kietoms medžiagoms.

5.2 lentelė

Skysto kuro kaloringumas

Medžiaga		Metilo alkoholis	Etanolis			Mazutas, alyva
K

5.3 lentelė

Kietojo kuro kaloringumas

Medžiaga		mediena šviežia	mediena sausa	Rudos anglys	Durpės sausos	Antracitas, koksas
K

Mendelejevo formulė

Jei kuro šilumingumas nežinomas, jį galima apskaičiuoti naudojant D.I. pasiūlytą empirinę formulę. Mendelejevas. Norėdami tai padaryti, turite žinoti elementinę degalų sudėtį (lygiavertę degalų formulę), ty šių elementų procentinę dalį:

deguonis (O);

Vandenilis (H);

Anglis (C);

siera (S);

Pelenai (A);

Vanduo (W).

Kuro degimo produktuose visada yra vandens garų, kurie susidaro tiek dėl kuro drėgmės, tiek degant vandeniliui. Degimo atliekos iš pramonės įmonės iškeliauja aukštesnėje nei rasos taško temperatūroje. Todėl šiluma, kuri išsiskiria kondensuojantis vandens garams, negali būti naudingai panaudota ir į ją neturėtų būti atsižvelgiama atliekant šiluminius skaičiavimus.

Skaičiavimui paprastai naudojama grynoji kaloringumas. Q n kuro, kuriame atsižvelgiama į šilumos nuostolius su vandens garais. Kietojo ir skystojo kuro atveju vertė Q n(MJ / kg) apytiksliai nustatomas pagal Mendelejevo formulę:

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

kur skliausteliuose nurodomas atitinkamų degalų sudėties elementų kiekis procentais (masės %).

Šioje formulėje atsižvelgiama į egzoterminio anglies, vandenilio ir sieros degimo reakcijų šilumą (su pliuso ženklu). Deguonis, kuris yra kuro dalis, iš dalies pakeičia ore esantį deguonį, todėl atitinkamas terminas (5.1) formulėje imamas su minuso ženklu. Drėgmei išgaravus, sunaudojama šiluma, todėl atitinkamas terminas, kuriame yra W, taip pat imamas su minuso ženklu.

Palyginus skirtingų kuro rūšių (mediena, durpės, anglis, nafta) skaičiuojamuosius ir eksperimentinius duomenis, paaiškėjo, kad skaičiuojant pagal Mendelejevo formulę (5.1) gaunama paklaida ne didesnė kaip 10 proc.

Grynasis kaloringumas Q n(MJ / m 3) sausų degiųjų dujų galima pakankamai tiksliai apskaičiuoti kaip atskirų komponentų šilumingumo sandaugų ir jų procento 1 m 3 dujinio kuro sumą.

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)

kur skliausteliuose nurodomas atitinkamų dujų kiekis procentais (tūrio proc.) mišinyje.

Vidutinė gamtinių dujų šilumingumas yra apie 53,6 MJ/m 3 . Dirbtinai pagamintose degiosiose dujose CH 4 metano kiekis yra nereikšmingas. Pagrindiniai degūs komponentai yra vandenilis H2 ir anglies monoksidas CO. Pavyzdžiui, kokso krosnies dujose H 2 kiekis siekia (55 ÷ 60)%, o tokių dujų grynasis kaloringumas siekia 17,6 MJ/m 3 . Generatoriaus dujose CO kiekis ~ 30 % ir H 2 ~ 15 %, o generatoriaus dujų grynasis šilumingumas Q n= (5,2÷6,5) MJ/m 3 . Aukštakrosnių dujose CO ir H 2 kiekis yra mažesnis; dydžio Q n= (4,0÷4,2) MJ/m 3 .

Apsvarstykite pavyzdžius, kaip apskaičiuoti medžiagų šiluminę vertę naudojant Mendelejevo formulę.

Nustatykime anglies, kurios elementinė sudėtis pateikta lentelėje, šiluminę vertę. 5.4.

5.4 lentelė

Elementinė anglies sudėtis

Pakeiskime pateiktą skirtuke. 5.4 duomenys Mendelejevo formulėje (5.1) (azotas N ir pelenai A neįtraukti į šią formulę, nes jie yra inertinės medžiagos ir nedalyvauja degimo reakcijoje):

Q n=0,339∙37,2+1,025∙2,6+0,1085∙0,6–0,1085∙12–0,025∙40=13,04 MJ/kg.

Nustatykime, kiek malkų reikia pašildyti 50 litrų vandens nuo 10 °C iki 100 °C, jei šildymui išleidžiama 5% degimo metu išsiskiriančios šilumos, ir vandens šiluminę talpą. Su\u003d 1 kcal / (kg ∙ laipsnių) arba 4,1868 kJ / (kg ∙ laipsnių). Malkų elementinė sudėtis pateikta lentelėje. 5.5:

5.5 lentelė

Elementari malkų kompozicija

	Raskime malkų kaloringumą pagal Mendelejevo formulę (5.1): Q n=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Nustatykite šilumos kiekį, sunaudojamą vandeniui šildyti deginant 1 kg malkų (atsižvelgiant į tai, kad 5% degimo metu išsiskiriančios šilumos (a = 0,05) sunaudojama jai šildyti): K 2=a Q n=0,05 17,12 = 0,86 MJ/kg. Nustatykite malkų kiekį, reikalingą 50 litrų vandens pašildyti nuo 10°C iki 100°C: kilogramas. Taigi vandeniui pašildyti reikia apie 22 kg malkų.

Gana dažnai į kuro kaloringumą atsižvelgiama renkantis šildymo prietaisus namams ir vasarnamiams, renkantis šildymo sistemas butui. Šis parametras svarbus ir renkantis kuro sistemas automobiliams (pereinant nuo skystojo kuro prie dujų ar elektros).

Pažymėtina, kad šiuo metu daugelis mokslinių organizacijų, tyrimų institutų, laboratorijų ir net specializuotų įmonių kuria sistemas, kurios gali padidinti šį parametrą ir leisti optimaliau panaudoti degimo metu išsiskiriančią energiją. Paprastai tai pasiekiama didinant gamyklos efektyvumą.

Toks parametras yra dėl to, kad skirtingi tipai degimo proceso metu išskiria skirtingą šilumos (energijos) kiekį, o tai ypač svarbu pramonės įmonėms ir katilinėms, nes pasirinkus optimalų tipą, bus sutaupyta daug. finansinių išteklių pramonės įmonių veiklai.

Žemiau bus pateiktas kuro šilumingumo apibrėžimas, bus svarstoma, kokia yra savitoji kuro degimo šiluma ir kai kurių energijos išteklių vertės (malkų, anglies savitoji degimo šiluma, naftos produktai) pateikiami.

Įvairių rūšių energijos išteklių šilumingumas suprantamas kaip šiluminės energijos (kilokalorijų) kiekis, kai bus sudegintas vienas kuro medžiagos vienetas. Šiam parametrui nustatyti naudojamas specialus prietaisas, vadinamas kalorimetru. Yra dar vienas prietaisas – kalorimetrinė bomba.

Matavimo prietaisuose vanduo šildomas vienu kuro medžiagos vienetu, ko pasekoje gaunami vandens garai. Be to, garai kondensuojasi ir visiškai pereina į skystą būseną, kuri vadinama kondensacija. Tokiu atveju garai visiškai atiduoda šiluminę energiją matavimo prietaisui. Tačiau tokių matavimo priemonių trūkumas yra tas, kad išmatuojama ne visa kuro deginimo metu išsiskirianti šilumos energija. Taip yra dėl to, kad garavimo metu šiluminės energijos kiekis yra didesnis nei kondensacijos metu. Dėl to neįmanoma išmatuoti visos išleidžiamos energijos. Prietaisų trūkumai apima ne idealų medžiagų, iš kurių jie pagaminti, šilumos laidumą, o tai taip pat sumažina tikrąjį degimo greitį. Šie kriterijai yra gana svarbūs atliekant laboratorinius tyrimus, tačiau atliekant matavimus praktiniais tikslais į juos neatsižvelgiama. Eksploatuojant pramonės įrenginius, šie nuostoliai didėja dėl efektyvumo (ne 100%).

Tuo pačiu metu rodikliai, kurie buvo gauti kalorimetrinėje bomboje (kur matavimo procesas yra tikslesnis nei kalorimetro), vadinami didžiausia kuro medžiagos šilumingumo verte.

Kalorimetro rodikliai yra mažiausia kuro šilumingumas, kuris nuo didžiausios skiriasi 600x(9H + W)/100, kur H ir W yra vandenilio ir drėgmės kiekis, esantis tam tikros kuro medžiagos vienete. Reikėtų atsiminti, kad pagal Amerikos standartus skaičiavimams naudojama didžiausia vertė, o šalyse, kuriose taikoma metrinė sistema, mažiausia. Šiuo metu kyla klausimas dėl metrinės sistemos perėjimo prie aukščiausio rodiklio, nes daugelis mokslininkų jį pripažįsta optimalesniu.

Įvairių rūšių kuro medžiagų vertės

Neretai daug kas domisi kuro savitosios degimo šilumos verte tam tikros rūšies energijos nešikliui, o gana dažnai – malkų šilumingumo verte. Tai ypač aktualu pastaruoju metu, kai namuose apėjo klasikinių krosnelių mada. Malkų kaloringumas skirtingoms medienos rūšims yra skirtingas, dažnai pateikiama vidutinė vertė. Toliau pateikiamos šių degalų rūšių vertės:

1. Malkų (beržinių, spygliuočių) kaloringumas vidutiniškai siekia 14,5-15,5 MJ/kg. Rudosios anglies šilumos perdavimo greitis yra toks pat.
2. Akmens anglių šilumos perdavimas yra 22 MJ/kg.
3. Ši vertė durpėms svyruoja nuo 8 iki 15 MJ/kg.
4. Kuro briketų vertė yra 18,5-21 MJ/kg.
5. Į gyvenamuosius namus tiekiamos dujos turi 45,5 MJ / kg rodiklį.
6. Išpilstytų dujų (propano-butano) skaičius yra 36 MJ / kg.
7. Dyzelinio kuro rodiklis yra 42,8 MJ / kg.
8. Skirtingų markių benzino vertė svyruoja nuo 42–45 MJ / kg.

Konkrečios vertės

Daugeliui kuro medžiagų buvo apskaičiuotos specifinės degimo vertės. Tai fiziniai dydžiai, rodantys šiluminės energijos kiekį, susidarantį deginant vieną įrenginį. Paprastai jis matuojamas džauliais kilogramui (arba kubiniam metrui). JAV vertės nurodomos kalorijomis vienam kilogramui. Šie koeficientai yra šilumos perdavimo koeficientas. Jie išmatuojami laboratorijoje, po to duomenys suvedami į specialias lenteles, kurios yra viešai prieinamos. Kuo didesnis energijos resurso šilumos perdavimas (šiluma, kuri duoda kuro degimą), tuo efektyvesnis yra laikomas kuras. Tai yra, tame pačiame įrenginyje su vienu naudingumo koeficientu kuro, kurio šilumos perdavimo vertė yra didesnė, sąnaudos bus mažesnės.

Konkreti kuro degimo šiluma beveik visada naudojama projektuojant (projektuojant įvairius įrenginius), taip pat nustatant šildymo sistemas ir įrangą namui, butui, kotedžui ir kt.