Теплотворная способность топлива

Теплотворная способность топлива

При проектировании котельной установки нужно учитывать такой показатель, как теплотворная способность топлива. Он показывает количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход. 

Как уже указывалось, горючими элементами в топливе являются углерод С, водород Н и летучая горючая сера S. Элементарно их горение может быть представлено следующими уравнениями:

C+0₂ = C0₂; 2Н₂+0₂=2Н₂0; S+0₂=S0₂. (6)

В процессе горения горючих элементов топлива выделяется при сжигании 1 кг:

углерода — 7854 ккал/кг

серы — 2181

водорода — 34180 (при условии образования воды, а не водяного пара, в противном случае — 28905 ккал/кг)

Если предположить, что элементы, входящие в состав топлива, находятся в нем в виде механической смеси, то теплотворная способность топлива может быть подсчитана как сумма на основании сведений о сгорании горючих элементов.

Однако определение теплотворной способности подобными методами дает значительное расхождение с действительной теплотворной способностью, определенной методом калориметрирования. Происходит это вследствие того, что нельзя топливо рассматривать как механическую смесь отдельных элементов. Молекулы топлива имеют весьма сложное строение, и в процессе горения происходит химическое разложение молекул с затратой на эти процессы тепла.

Таким образом, зная элементарный состав топлива, его теплотворную способность можно только приблизительно определить по эмпирическим формулам; из них наиболее точная принадлежит Д. И. Менделееву и выражается так:

Q^р_в = 81С^Р+300Н^Р — 26 (О^р — S^р_л) ккал/кг. (7)

Непосредственное определение теплотворпроизводится путем сжигания навески топлива в атмосфере кислорода. Для этих целей служит так называемая калориметрическая бомба, представляющая собой толстостенный сосуд, в котором помещается топливо и нагнетается кислород до давления в 25-30 ати.

Бомба (рис. б) имеет емкость около 300 смг в выполняется из кислотоупорной стали. В крышке бомбы располагаются краны для подвода кислорода и выпуска сгоревших газов. Подвод кислорода производится по трубке в нижнюю часть бомбы; отводятся газы сверху. С крышкой бомбы соединяется стержень, к которому прикрепляется платиновая или кварцевая чашечка, в нее помещают навеску твердого топлива или наливают жидкое. Стержень и трубка, подводящая кислород, образуют электрическую цепь с топливом, причем стержень электрически изолируется от тела бомбы. По цепи пропускается электрический ток. Замыкание цепи производится стальной тонкой проволокой.

Рис. 6

Навеску твердого топлива берут равной 0,8-1,5 г, жидкого — 0,6-0,8 г. Из навески твердого топлива часто образуют брикетик, в который и впрессовывается замыкающая сеть запальная проволока, сгорающая при пропускании через нее электрического тока напряжением 12-15 в. Проволока, сгорая, поджигает и навеску топлива. Небрикетирующееся топливо (антрацит, тощий уголь, сланцы, очаговые остатки) сжигают в порошкообразном виде. Запальную проволоку изгибают так, чтобы она соприкасалась с топливом (с порошком твердого топлива или с жидким топливом).

Бомбу погружают в сосуд, наполненный водой и имеющий емкость 2000-2500 см³. Этот калориметр в свою очередь помещают в металлический футляр с двойными стенками, пространство между которыми заполняют водой. Этот футляр в значительной степени защищает калориметр от теплообмена с окружающей средой.

Калориметр снабжают особыми мешалками, приводимыми в движение от электродвигателя и служащими для выравнивания температуры воды.

Комната для калориметрирования должна быть обособленной, окна по возможности выходить на север, чтобы избежать воздействия лучей солнца.

После того как в бомбу положена навеска топлива и впущен кислород с давлением до 25-30 ати, через электрическую цепь пропускается ток, запальная проволока и навеска сгорают.

Выделяющееся тепло нагревает воду калориметра; повышение температуры воды отмечается по специальному термометру с точностью до 0,001°.

Деления термометра рассматривают через оптическую трубу, прочно прикрепленную к штативу, чем исключается возможность известных индивидуальных ошибок в определении отметки стояния ртути.

В топливе и в баллоне с кислородом, откуда последний поступает в бомбу, имеется некоторое количество азота, способствующее образованию в бомбе азотной кислоты; точно так же летучая сера сгорает в присутствии воды в серную кислоту. Образование этих кислот сопровождается тепловыделением, которое нужно подсчитать и вычесть из полученной теплотворной способности, так как в эксплуатационной практике сжигания топлива таких кислот не образуется. Вода, образующая кислоты, получается в бомбе за счет конденсации водяных паров; чтобы полностью обеспечить растворение кислот, в бомбу наливают 10 см

3 дистиллированной воды.

При сгорании навески топлива тепло воспринимается не только водой калориметра, но и всей установкой, состоящей из калориметрического сосуда с налитой в него водой, мешалки, термометра и бомбы с ее содержимым. Теплоемкости отдетьных частей разные, поэтому предварительно бомбу тарируют, сжигая в ней вещество, теплотворная способность которого точно известна и не изменяется. При этом опыте выясняется водный эквивалент бомбы, т. е. тепловосприятие всех перечисленных частей установки заменяется тепловосприятием эквивалентного весового количества воды. В качестве вещества, сжигаемого при тарировке, обычно используется навеска бензойной кислоты.

Калориметр, находясь в комнате, даже без сжигания топлива в зависимости от температурных условий будет отдавать или воспринимать тепло окружающей среды. Поэтому разность температур, найденная в интервале от начала сжигания до конца повышения температуры воды в калориметре, еще не будет характеризовать теплотворную способность топлива. Надо ввести поправку на теплообмен прибора с окружающей средой, так как за это время он в свою очередь мог отдавать или воспринимать тепло. Систематически записывая температуру воды в течение некоторого времени до опыта, во время опыта и после, можно получить эту поправку.

Поправка определится на основании выявления величины изменения температуры воды в калориметре только вследствие воздействия с окружающей средой. Зная вес запальной проволоки и ее теплотворную способность, можно внести поправку и на горение проволоки.

В итоге теплотворная способность топлива по бомбе определяется следующей формулой:

Q_б=K[(t_n+h)-(t_o+h_o)+Δt]-∑qв/а (8)

где Q_б -теплотворная способность по бомбе аналитической пробы в кал/г;

а — вес навески топлива в г;

К — водный эквивалент калориметра в г;

t_n — конечная температура воды после сжигания пробы в град.;

t_o— начальная температура воды перед сжиганием в град.;

h и h_o — поправки к показаниям термометров (по тарировоч- ным графикам) в град.;

b — вес запальной проволоки в г;

q- теплота горения запала; принимается: для стальной проволоки — 1600 кал/г, для никелиновой — 775 кал/г, для бумажной швейной нити — 4000 кал/г;

∑qв — сумма теплоты горения запала при применении проволоки с ниткой в кал;

Δt — поправка на теплообмен прибора с окружающей средой в град.

Азот в калориметрическую бомбу попадает вместе с кислородом из баллона, а также из навески топлива. В результате окисления азота кислородом при наличии воды образуется азотная кислота.

Основываясь на результатах многолетних опытов, А. И. Карелин предложил следующую эмпирическую формулу поправки на образование азотной кислоты в заданных условиях:

Q_N = 0,0015Q₆ кал/г. (9)

Поправка утверждена соответствующим ГОСТ.

При сжигании горючей серы, находящейся в топливе, образуется SO₂ и при наличии воды — серная кислота H₂S0₄. На каждый грамм летучей серы, находящейся в топливе, при образовании серной кислоты выделяется 2250 кал, или на 1 %-22,5 кал. Таким образом, поправка на образование серной кислоты может быть выражена так:

Qs=22,5S_л кал/г (10)

Вычитая из величины теплотворной способности, полученной по бомбе, затрату тепла на образование кислот, определяется теплотворная способность топлива по так называемому высшему пределу:

Q_в = Q_б — 0,0015Q_б — 22,5S_л кал/г. (11)

Если производилось определение теплотворной способности рабочего топлива, то можно написать

Q^p_b= Q^p_b — 0,0015Q^p_b-22,5S^p_л ккал/кг. (12)

При экспериментальном определении теплотворной способности топлива путем калориметрирования пары воды, получившиеся в результате реакции сгорания, конденсируются на относительно холодных стенках бомбы, возвращая скрытую теплоту парообразования. Поэтому теплотворная способность топлива, определенная в калориметрической бомбе, будет выше того количества тепла, которое можно реализовать в практических условиях сжигания топлива в топках котлов или печей.

Связь между теплотворной способностью по высшему и низшему пределам, учитывая потерю скрытой теплоты парообразования, может быть определена следующим образом.

Весовое количество водяных паров, образовавшееся в результате горения водорода, подсчитывается умножением веса водорода, находящегося в 1 кг топлива (H^p/100) [см. формулу (1)], на 9, так как при сгорании 1 кг водорода образуется 9 кг воды. Сюда прибавляется вес воды (W^p/100), находящейся в топливе и испарившейся при его сгорании. Цифровое значение скрытой теплоты парообразования должно приниматься с учетом парциального давления водяных паров в отходящих газах и округленно принимается равным 600 ккал/кг.

Теплотворная способность рабочего топлива определяется по формуле

Q^p_n=Q^p_b-600(9H_p+W_p/100)=Q^p_b-6(9H_p+W_p) ккал/кг. (13)

Теплотворная способность газообразного топлива также может определяться в бомбе, но технически такой способ получается сложным, и для исследований часто пользуются калориметрами специально приспособленными для сжигания газа.

Взаимный пересчет теплотворной способности одного состава топлива на другой производится аналогично с пересчетами элементарного состава, только необходимо учитывать затрату тепла на испарение воды.

какой вид топлива выгоднее для современных котлов?

В современных твердотопливных котлах используются различные виды топлива: дрова, пеллеты и каменный уголь. Их основное отличие – в количестве тепловой энергии, выделяемой при сжигании единицы объёма (массы), то есть в калорийности. Чем выше калорийность твёрдого топлива, тем меньше его расход в отопительных целях.

В таблице приведена теплоотдача альтернативных источников энергии

Вид топлива	Ккал/кг
Дрова, влажность 50%	2 800
Дрова, влажность 30%	3 000
Дрова, влажность 20%	3 300
Торф	3 500
Торфяные брикеты	4 000
Бурый уголь	4 500
Каменный уголь (среднего качества)	6 000
Антрацит	7 000
Нефть	7 500
Природный газ	8 300
Мазут	8 500
Дизельное топливо	10 000

Преимущества угля для котлов и печей перед дровами очевидны. Низшая теплота сгорания каменного угля в среднем достигает 6000 ккал/кг, тогда как среднее значение дров держится на уровне 3000 ккал/кг при условии хорошо просушенного дерева. Соответственно, чтобы достичь желаемой температуры, угля необходимо сжечь в разы меньше, чем дров. При сжигании менее калорийного топлива, указанного производителем оборудования, тепловая мощность может упасть до 30% при рекомендованной влажности и ещё больше – при естественной. Например, если в инструкции по эксплуатации котла в качестве основного топлива указан каменный уголь, то для получения номинальной тепловой мощности следует топить его каменным углем.

С увеличением влажности уменьшается теплота сгорания рабочего топлива. Теплотворная способность дров зависит от степени их сырости. Рекомендованная влажность для них – не более 15-20%. Расход дров в твердотопливном котле будет тем меньше, чем суше дрова. Так, дрова с 40% влаги дают только 61% того количества теплоты, какое дают те же дрова с 10% влаги, а дрова с 50% влаги – всего 51%. От уровня влажности дров зависит не только тепловая мощность котла, но и срок его службы. При влажности твёрдого топлива выше 60% сжигание его в большинстве случаев становится невозможным, так как количество выделенного тепла не может нагреть продукты горения даже до температуры 900 °С, при которой ещё возможен устойчивый топочный процесс. Повышенная влажность топлива приводит к коррозии водяных экономайзеров и воздухоподогревателей, а также к их засорению вследствие прилипания к этим поверхностям нагрева влажной золы.

На расход топлива влияют и другие факторы: климатические условия местности, материал стен, перекрытий и крыши здания, материал изготовления окон, количество этажей, год постройки и роза ветров.

Очевидно, что отопление дома угольным топливом наиболее выгодно как с экономической точки зрения, так и с точки зрения трудозатрат. В современных котлах расход угля намного экономичнее по сравнению со старыми аналогами. Поскольку котёл оснащён большой камерой горения, в которую можно засыпать сразу большое количество угля, он будет гореть на протяжении 10-12 часов. Принудительная подача воздуха обеспечивает максимальное выгорание топлива, что позволяет снизить расход угля на обогрев помещения.

Справочник коэффициентов для пересчета в тонны условного топлива (т у.т.)

20.01.2020. Консорциум ЛОГИКА-ТЕПЛОЭНЕРГОМОНТАЖ завершил строительство котельной в Пскове

Консорциум ЛОГИКА-ТЕПЛОЭНЕРГОМОНТАЖ построил газовую блочно-модульную котельную в Пскове для нужд «Псковских тепловых сетей».

Проектно-монтажная структура консорциума АО «Теплоэнергомонтаж» выполнила строительство газовой блочно-модульной котельной мощностью 4,7 МВт по заказу МП г. Пскова «Псковские тепловые сети» по адресу: г. Псков, ул. Яна Райниса, 53. Строительно-монтажные работы продолжались в период с июня по декабрь 2020 года.

Подробнее…

20.01.2021. Выдача свидетельства (допуска) саморегулируемой организации в области энергетического обследования (СРО энергоаудиторов)

СВИДЕТЕЛЬСТВО СРО НП «МАЭ»

№0209-7811552260-20012021-Э0150

Выдано на основании Решения Правления Партнерства члену саморегулируемой организации:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «НОВАЯ ЭНЕРГИЯ»

ОГРН 1137847203526 ИНН 7811552260

197375, ГОРОД САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, УЛИЦА МАРШАЛА НОВИКОВА, ДОМ 41, КОРПУС 1 ЛИТЕР А, ПОМЕЩЕНИЕ №116/О

Настоящим Свидетельством подтверждается право осуществлять деятельность по проведению энергетического обследования в соответствии с Федеральным законом РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ.

Свидетельство выдано без ограничения срока действия и действительно на всей территории Российской Федерации. Подлежит возврату при выходе из членов саморегулируемой организации.

Подробнее…

19.01.2021. Энерогоинноваторы представили энергоэффективные решения для крупных индустриальных парков и особых экономических зон

Представители РКДС, Ассоциации инновационных предприятий в энергетике «ЭнергоИнновация» и регионального бизнес-сообщества обсудили перспективы развития зоны производственно-промышленного типа «Авангард» в Омской области.

Организатор встречи – Российско-казахстанский Деловой совет при поддержке Омской ТПП.

Участники встречи обсудили возможности сотрудничества в сфере обеспечения эффективного энергоснабжения уже существующих и будущих резидентов. Представители «Восточной техники», входящей в «ЭнергоИнновацию», презентовали комплексное решение для обеспечения предприятий автономной энергией от компании Caterpillar. Речь шла о газопоршневых агрегатах и силовых установках с дополнительными энергоемкими накопителями. Энергоинноваторы предложили обсудить возможность выступить соинвестором в поставках энергии на территории площадки «Авангард».

Подробнее…

19.01.2021. «Газпром энергосбыт Тюмень» модернизировала системы отопления в семи образовательных учреждениях Сургута

Компания «Газпром энергосбыт Тюмень» модернизировала системы отопления в семи образовательных учреждениях Сургута.

Работы по автоматизации индивидуальных тепловых пунктов были проведены в рамках энергосервисных контрактов по результатам открытых конкурсных процедур в двух детских садах — «Веснушка» и «Колокольчик», гимназии «Лаборатория Салахова», гимназии №2, средних школах № 12, 15 и 25.

Современная и эффективная система энергосбережения, направленная на рациональное использование тепловой энергии, значительно сократила затраты на отопление корпусов детских садов, школ и гимназий.

Подробнее…

19.01.2021. Минэнерго РФ зафиксировало максимум потребления мощности

Москва, 19 января. – Минэнерго РФ 18 января зафиксировало максимальный уровень потребления мощности в Единой энергосистеме России в объеме 154,8 ГВт, что на 4,36 ГВт (2,9%) выше максимального значения за 2020 год.

По объединенной энергосистеме Центра и по энергосистеме Крыма были установлены исторические максимумы.

С начала года потребление электроэнергии в России выросло на 4,3% по сравнению с показателем за аналогичный период прошлого года.

Подробнее…

18.01.2021. Александр Новак: «Проблема парникового эффекта стала большим вызовом для человечества»

Те решения, которые сегодня принимаются на уровне правительств разных стран, в том числе Правительства РФ, обусловлены осознанием проблемы парникового эффекта.

Об этом заявил вице-премьер РФ Александр Новак в ходе Гайдаровского форума-2021.

При этом его словам потребление энергии, особенно в последнее столетие, очень сильно выросло, и, по различным оценкам, средняя температура в перспективе может увеличиться на несколько градусов, причем не в длинном цикле, а в короткий период.

Подробнее…

15.01.2021. 5-я всероссийская конференция «ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ. Умный город. Цифровой регион»

25-26 февраля 2021 г., на ГК «Архыз» состоится 5-я всероссийская конференция «ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ. Умный город. Цифровой регион», посвященная вопросам современного развития энергоснабжения и инвестиционной привлекательности Северо-Кавказского Федерального Округа (СКФО).

Ежегодно площадка собирает региональные органы власти и муниципалитеты. Ресурсоснабжающие и промышленные предприятия. Компании жилищно-коммунального хозяйства, институты и всех кому интересно энергоснабжение, энергоэффективность, энергосервисные контракты, цифровая промышленность и смежные темы, согласованные в рамках проекта программы. Подробная программа на сайте мероприятия.

Подробнее…

Теплотворная способность топлива

Теплотворная способность топлива — это количество тепла, выделяемого при его сгорании — при постоянном давлении и в «нормальных» (стандартных) условиях (т.е. при 0 ^o C и при давлении 1013 мбар).


В процессе сгорания образуется водяной пар, и можно использовать определенные методы для рекуперации количества тепла, содержащегося в этом водяном паре, путем его конденсации.

• Более высокая теплотворная способность (или высшая теплотворная способность — GCV, или более высокая теплотворная способность — HHV) — вода сгорания полностью конденсируется, а тепло, содержащееся в водяном паре, рекуперируется;
• Нижняя теплотворная способность (или низшая теплотворная способность — NCV, или более низкая теплотворная способность — LHV) — продукты сгорания содержат водяной пар, и тепло, содержащееся в водяном паре, не восстанавливается.

Теплотворная способность топлива

Природный газ	12500 ккал / кг
Пропан-бутан	11950 ккал / кг
Дизель	10000 ккал / кг
Мазут	9520 ккал / кг
Бурый уголь	3500 ккал / кг
Вудс	2500 ккал / кг
Электричество	860 ккал / кВт · ч

1 кубический метр Метана весит 0.717 кг / м³


1 кВт получается из:

0,072 кг	природный газ
0,073 кг	пропан-бутан
0,083 кг	бензин
0,085 кг	дизель
0,092 кг	мазут
0,124 кг	уголь
0,144 кг	уголь
0,218 кг	бурый уголь

Состав природного газа

Метан CH 4	70-90%
Этан C 2 H 6	0-20%
Пропан C 3 H 8	Бутан C 4 H 10 Двуокись углерода CO 2 0-8%
Кислород O 2	0-0. 2%
Азот N 2	0-5%
Сероводород H 2	S 0-5%
Редкие газы A, He, Ne, Xe	след

Теплотворная способность

Wikipedia

Теплотворная способность (или энергетическая ценность или теплотворная способность ) вещества, обычно топлива или пищи (см. Пищевая энергия), представляет собой количество тепла, выделяемое при сгорании определенного количество этого.

Теплотворная способность — это общая энергия, выделяемая в виде тепла, когда вещество полностью сгорает с кислородом при стандартных условиях. Химическая реакция обычно представляет собой реакцию углеводорода или другой органической молекулы с кислородом с образованием диоксида углерода и воды с выделением тепла. Это может быть выражено в количествах:

• энергии / моль топлива
• энергия / масса топлива
• энергия / объем топлива

Существует два вида теплоты сгорания, называемые более высокой и более низкой теплотворной способностью, в зависимости от того, сколько продуктов позволяет остыть, и от того, разрешено ли охлаждение таких соединений, как H
^{₂ O конденсировать. Значения обычно измеряются калориметром бомбы. Их также можно рассчитать как разницу между теплотой образования Δ H ⦵
_f продуктов и реагентов (хотя этот подход несколько искусственен, так как большинство теплоты образования обычно рассчитывается на основе измеренных теплот сгорания) . Для топлива состава C _c H _h O _o N _n (высшая) теплота сгорания составляет 418 кДж / моль ( c + 0.3 h — 0,5 o ) обычно с хорошим приближением (± 3%), [1] , хотя это может быть совершенно неверно, если o + n > c (например, в случае нитроглицерина (C
₃ H
₅ N
₃ O
₉ ) эта формула предсказывает теплоту сгорания 0 [2] ). Это значение соответствует экзотермической реакции (отрицательное изменение энтальпии), потому что двойная связь в молекулярном кислороде намного слабее, чем другие двойные связи или пары одинарных связей, особенно в продуктах сгорания диоксида углерода и воды; преобразование слабых связей в кислороде в более сильные связи в диоксиде углерода и воде выделяет энергию в виде тепла. [1]}

По соглашению (более высокая) теплота сгорания определяется как тепло, выделяемое для полного сгорания соединения в его стандартном состоянии с образованием стабильных продуктов в их стандартных состояниях: водород превращается в воду ( в жидком состоянии) углерод преобразуется в газообразный диоксид углерода, а азот — в газообразный азот. То есть теплота сгорания, Δ H ° _comb , представляет собой теплоту реакции следующего процесса:

C _x H _y N _z O _n (std.) + O ₂ (г, xs.) → x CO ₂ (г) + ^y ⁄ ₂ H ₂ O (l) + ^z ⁄ ₂ N ₂ (г)

Хлор и сера не совсем стандартизированы; Обычно предполагается, что они превращаются в газообразный хлористый водород и газ SO ₂ или SO ₃ , соответственно, или в разбавленные водные соляные и серные кислоты, соответственно, когда сжигание проводится в бомбе, содержащей некоторое количество воды. ^{[3] [ устаревший источник ]}

Способы определения []

Высшая теплота сгорания []

Определяется величина, известная как высшая теплотворная способность ( HHV ) (или валовая энергия или верхняя теплотворная способность или высшая теплотворная способность ( GCV ) или высшая теплотворная способность ( HCV )). путем доведения всех продуктов сгорания до исходной температуры перед сгоранием и, в частности, конденсации любого образующегося пара.В таких измерениях часто используется стандартная температура 25 ° C (77 ° F; 298 K) ^{[ требуется ссылка ]} . Это то же самое, что и термодинамическая теплота сгорания, поскольку изменение энтальпии для реакции предполагает общую температуру соединений до и после сгорания, и в этом случае вода, образующаяся при сгорании, конденсируется в жидкость. Более высокая теплотворная способность учитывает скрытую теплоту испарения воды в продуктах сгорания и полезна при расчете теплотворной способности топлива, где практически возможна конденсация продуктов реакции (например,г. , в газовом котле, используемом для отопления помещений). Другими словами, HHV предполагает, что весь водный компонент в конце сгорания находится в жидком состоянии (в продукте сгорания) и что тепло, выделяемое при температурах ниже 150 ° C (302 ° F), может быть использовано.

Нижняя теплотворная способность []

Величина, известная как нижняя теплотворная способность ( LHV ) ( низшая теплотворная способность ( NCV ) или нижняя теплотворная способность ( LCV )), не так однозначно определена.Одно определение — просто вычесть теплоту испарения воды из более высокой теплотворной способности. При этом любой образующийся H ₂ O рассматривается как пар. Таким образом, энергия, необходимая для испарения воды, не выделяется в виде тепла.

Расчеты LHV предполагают, что водный компонент процесса сгорания находится в парообразном состоянии в конце сгорания, в отличие от более высокой теплотворной способности (HHV) (также известной как высшая теплотворная способность или брутто CV ), которая предполагает, что все воды в процессе сгорания находится в жидком состоянии после процесса сгорания.

Другое определение LHV — это количество тепла, выделяемого при охлаждении продуктов до 150 ° C (302 ° F). Это означает, что скрытая теплота испарения воды и других продуктов реакции не восстанавливается. Это полезно при сравнении видов топлива, в которых конденсация продуктов сгорания нецелесообразна или тепло при температуре ниже 150 ° C (302 ° F) не может использоваться.

Одно определение более низкой теплотворной способности, принятое Американским институтом нефти (API), использует стандартную температуру 60 ° F (15 ⁵ ⁄ ₉ ° C).

Другое определение, используемое Ассоциацией поставщиков газоперерабатывающих предприятий (GPSA) и первоначально используемое API (данные, собранные для исследовательского проекта API 44), — это энтальпия всех продуктов сгорания за вычетом энтальпии топлива при эталонной температуре (исследовательский проект API 44 используется 25 ° C. В настоящее время GPSA использует 60 ° F) за вычетом энтальпии стехиометрического кислорода (O ₂ ) при эталонной температуре за вычетом теплоты испарения паросодержащих продуктов сгорания.

Определение, в котором все продукты сгорания возвращаются к эталонной температуре, легче вычислить по более высокой теплотворной способности, чем при использовании других определений, и фактически даст несколько иной ответ.

Теплотворная способность брутто []

Полная теплотворная способность учитывает воду в выхлопе, выходящую в виде пара, и включает жидкую воду в топливе перед сгоранием. Это значение важно для таких видов топлива, как древесина или уголь, которые обычно перед сжиганием содержат некоторое количество воды.

Измерение теплотворной способности []

Более высокая теплотворная способность экспериментально определена в калориметре бомбы. Сгорание стехиометрической смеси топлива и окислителя (например, двух моль водорода и одного моля кислорода) в стальном контейнере при 25 ° C (77 ° F) инициируется устройством зажигания, и реакции позволяют завершиться. Когда водород и кислород вступают в реакцию во время горения, образуется водяной пар. Затем сосуд и его содержимое охлаждают до исходных 25 ° C, и более высокая теплотворная способность определяется как тепло, выделяющееся между идентичными начальной и конечной температурами.

Когда определяется нижняя теплотворная способность (LHV), охлаждение прекращается при 150 ° C и тепло реакции восстанавливается только частично. Предел 150 ° C основан на точке росы кислого газа.

Примечание: более высокая теплотворная способность (HHV) рассчитывается с произведением воды в жидкой форме , тогда как более низкая теплотворная способность (LHV) рассчитывается с произведением воды в паровой форме .

Связь между теплотворной способностью []

Разница между двумя значениями теплотворной способности зависит от химического состава топлива.В случае чистого углерода или монооксида углерода две величины нагрева почти идентичны, разница заключается в содержании явного тепла в диоксиде углерода между 150 ° C и 25 ° C (явный теплообмен вызывает изменение температуры. В отличие от скрытого тепло добавляется или вычитается для фазовых переходов при постоянной температуре. Примеры: теплота испарения или теплота плавления). Для водорода разница гораздо более значительна, поскольку она включает в себя явную теплоту водяного пара между 150 ° C и 100 ° C, скрытую теплоту конденсации при 100 ° C и явную теплоту конденсированной воды между 100 ° C и 25 ° C. ° C.В целом, более высокая теплотворная способность водорода на 18,2% выше его более низкой теплотворной способности (142 МДж / кг против 120 МДж / кг). Для углеводородов разница зависит от содержания водорода в топливе. Для бензина и дизельного топлива более высокая теплотворная способность превышает более низкую теплотворную способность примерно на 10% и 7% соответственно, а для природного газа примерно на 11%.

Распространенный метод соотнесения HHV с LHV:

HHV = LHV + Hv (nh3O, outnfuel, in) {\ displaystyle \ mathrm {HHV} = \ mathrm {LHV} + H _ {\ mathrm {v}} \ left ({\ frac {n _ {\ mathrm {H_ {2} O, out}}} {n _ {\ mathrm {fuel, in}}}} \ right)}

, где H _v — теплота испарения воды, n _{H 2 O, out} — это количество моль испаренной воды и n _{топлива, в} — количество молей сожженного топлива. ^[4]

• Большинство применений, сжигающих топливо, производят водяной пар, который не используется, и, таким образом, расходуется его теплосодержание. В таких приложениях необходимо использовать более низкую теплотворную способность, чтобы дать «ориентир» процесса.
• Однако для точных расчетов энергии в некоторых конкретных случаях более высокая теплотворная способность является правильной. Это особенно актуально для природного газа, в котором из-за высокого содержания водорода образуется много воды, когда он сжигается в конденсационных котлах и электростанциях с конденсацией дымовых газов, которые конденсируют водяной пар, образующийся при сжигании, с рекуперацией тепла, которое в противном случае было бы потрачено впустую.

Использование терминов []

Производители двигателей обычно оценивают расход топлива своих двигателей по более низким показателям нагрева, поскольку выхлопные газы никогда не конденсируются в двигателе. Американские потребители должны знать, что соответствующий показатель расхода топлива, основанный на более высокой теплотворной способности, будет несколько выше.

Разница между определениями HHV и LHV вызывает бесконечную путаницу, когда цитирующие не удосуживаются указать используемое соглашение. ^[5] , поскольку обычно существует 10% разница между двумя методами для электростанции, сжигающей природный газ.Для простого сравнительного анализа части реакции может быть подходящим LHV, но HHV следует использовать для общих расчетов энергоэффективности, хотя бы во избежание путаницы, и в любом случае значение или соглашение должны быть четко указаны.

Учет влажности []

И HHV, и LHV могут быть выражены в единицах AR (учитывается вся влажность), MF и MAF (только вода от сжигания водорода). AR, MF и MAF обычно используются для обозначения теплотворной способности угля:

• AR (как получено) указывает, что теплотворная способность топлива была измерена с учетом всех присутствующих минералов, образующих влагу и золу.
• MF (без влаги) или сухой. указывает, что теплотворная способность топлива была измерена после того, как топливо было высушено от всей присущей ему влаги, но все еще сохраняло золообразующие минералы.
• MAF (без влаги и золы) или DAF (сухой и беззольный) означает, что теплотворная способность топлива была измерена при отсутствии присущих ему минералов, образующих влагу и золу.

Таблицы теплоты сгорания []

Высокая (HHV) и более низкая (LHV) теплотворная способность
некоторых обычных видов топлива ^[6] при 25 ° C

Топливо	HHV МДж / кг	HHV БТЕ / фунт	HHV кДж / моль	LHV МДж / кг
Водород	141.80	61 000	286	119,96
Метан	55,50	23 900	889	50,00
Этан	51,90	22 400	1,560	47,62
Пропан	50,35	21 700	2,220	46,35
Бутан	49,50	20 900	2 877	45. 75
Пентан	48,60	21 876	3 507	45,35
Парафин	46,00	19 900		41,50
Керосин	46,20	19 862		43,00
Дизель	44,80	19 300		43,4
Уголь (антрацит)	32.50	14 000
Уголь (лигнит — США)	15,00	6 500
Дерево (MAF)	21,70	8,700
Древесное топливо	21,20	9 142		17,0
Торф (сухой)	15,00	6 500
Торф (влажный)	6. 00	2,500

Более высокая теплотворная способность
некоторых менее распространенных видов топлива ^[6]

Топливо	МДж / кг	БТЕ / фунт	кДж / моль
Метанол	22,7	9 800	726,0
Этанол	29,7	12 800	1 300,0
1-пропанол	33.6	14 500	2,020,0
Ацетилен	49,9	21 500	1 300,0
Бензол	41,8	18 000	3 270,0
Аммиак	22,5	9 690	382,6
Гидразин	19,4	8,370	622,0
Гексамин	30,0	12 900	4200.0
Углерод	32,8	14 100	393,5

Более низкая теплотворная способность для некоторых органических соединений
(при 25 ° C [77 ° F]) ^{[ требуется ссылка ]}

Топливо	МДж / кг	МДж / л	БТЕ / фунт	кДж / моль
Алканы
метан	50,009	6,9	21 504	802.34
этан	47,794	—	20 551	1 437,2
пропан	46,357	25,3	19 934	2 044,2
Бутан	45,752	—	19 673	2 659,3
пентан	45,357	28,39	21 706	3 272,6
гексан	44.752	29,30	19 504	3 856,7
гептан	44,566	30,48	19 163	4 465,8
октановое число	44,427	—	19,104	5 074,9
Нонан	44,311	31,82	19 054	5 683,3
декан	44,240	33.29	19 023	6 294,5
ундекан	44,194	32,70	19 003	6 908,0
додекан	44,147	33,11	18 983	7 519,6
Изопарафины
Изобутан	45,613	—	19 614	2 651,0
Изопентан	45.241	27,87	19 454	3 264,1
2-метилпентан	44,682	29,18	19 213	6 850,7
2,3-диметилбутан	44,659	29,56	19 203	3 848,7
2,3-диметилпентан	44,496	30,92	19 133	4 458,5
2,2,4-триметилпентан	44.310	30,49	19 053	5 061,5
Нафтен
Циклопентан	44,636	33,52	19 193	3,129,0
метилциклопентан	44,636?	33,43?	19 193?	3756,6?
Циклогексан	43,450	33,85	18 684	3 656.8
метилциклогексан	43,380	33,40	18 653	4 259,5
Моноолефины
Этилен	47,195	—	—	—
пропилен	45,799	—	—	—
1-бутен	45,334	—	—	—
цис -2-бутен	45.194	—	—	—
транс -2-бутен	45,124	—	—	—
изобутен	45,055	—	—	—
1-пентен	45,031	—	—	—
2-метил-1-пентен	44,799	—	—	—
1-гексен	44.426	—	—	—
Диолефины
1,3-Бутадиен	44,613	—	—	—
Изопрен	44,078	—	—	—
На основе азота
Нитрометан	10,513	—	—	—
Нитропропан	20.693	—	—	—
ацетилены
Ацетилен	48,241	—	—	—
метилацетилен	46,194	—	—	—
1-Бутыне	45,590	—	—	—
1-Pentyne	45,217	—	—	—
Ароматические углеводороды
Бензол	40.170	—	—	—
Толуол	40,589	—	—	—
o -ксилол	40,961	—	—	—
м -ксилол	40,961	—	—	—
p -ксилол	40,798	—	—	—
Этилбензол	40.938	—	—	—
1,2,4-триметилбензол	40,984	—	—	—
n -Пропилбензол	41,193	—	—	—
Кумол	41,217	—	—	—
Спирты
Метанол	19.930	15,78	8 570	638,55
этанол	26,70	22,77	12 412	1329,8
1-пропанол	30,680	24,65	13,192	1843,9
изопропанол	30,447	23,93	13 092	1829,9
n -бутанол	33.075	26,79	14 222	2 501,6
изобутанол	32,959	26,43	14 172	2442,9
трет -бутанол	32,587	25,45	14 012	2 415,3
n -Пентанол	34,727	28,28	14 933	3 061,2
изоамиловый спирт	31.416?	35,64?	13 509?	2 769,3?
эфиров
метоксиметан	28,703	—	12 342	1 322,3
этоксиэтан	33,867	24,16	14 563	2 510,2
пропоксипропан	36,355	26,76	15,633	3 568,0
Бутоксибутан	37.798	28,88	16 253	4 922,4
Альдегиды и кетоны
формальдегид	17,259	—	—	570,78 [7]
Ацетальдегид	24,156	—	—	—
пропионовый альдегид	28,889	—	—	—
бутиральдегид	31.610	—	—	—
Ацетон	28,548	22,62	—	—
Прочие виды
Углерод (графит)	32,808	—	—	—
Водород	120.971	1,8	52017	244
Окись углерода	10.112	—	4 348	283,24
Аммиак	18,646	—	8 018	317,56
Сера ( твердый )	9,163	—	3 940	293,82

Примечание

• Нет разницы между более низкой и высокой теплотворной способностью для сжигания углерода, монооксида углерода и серы, поскольку при горении этих веществ не образуется вода.
Значения
• БТЕ / фунт рассчитываются из МДж / кг (1 МДж / кг = 430 БТЕ / фунт).

Более высокая теплотворная способность природного газа из различных источников []

Международное энергетическое агентство сообщает о следующих типичных более высоких значениях теплотворной способности на стандартный кубический метр газа: ^[8]

Нижняя теплотворная способность природного газа обычно составляет около 90 процентов от его более высокой теплотворной способности. В этой таблице представлены стандартные кубические метры (1 атм, 15 ° C), чтобы преобразовать их в значения на нормальный кубический метр (1 атм, 0 ° C), умножьте приведенную выше таблицу на 1. «Ключевая статистика мировой энергетики (2016 г.)» (PDF). iea.org .

Внешние ссылки []

Цены на топливо в Европе в январе 2021 года • Autotraveler.ru

Ориентировочная цена бензина и дизельного топлива в Европе на начало января 2021 года . Информация обновляется два раза в месяц и должна использоваться только для справки.

Данные собираются из различных источников: официальных правительственных сайтов и сайтов топливных компаний. Имейте в виду, что цены на топливо внутри страны могут сильно различаться.

В таблице показаны средние цены на бензин и дизельное топливо в Европе и их изменение по сравнению с предыдущим обновлением. Для упрощения сравнения цены в таблице указаны в евро. Цены в местной валюте можно посмотреть на отдельной вкладке.

Более подробную информацию об изменении цен на бензин можно посмотреть, нажав на название соответствующей страны.

Как правило, цены на АЗС, расположенных вдоль автомагистралей, могут оказаться несколько выше (10–20 евроцентов), чем на АЗС, расположенных рядом с крупными торговыми комплексами.Но следует учитывать, что такие АЗС могут быть полностью автоматическими, а очереди на них впечатляют.

На тепловой карте ниже вы можете увидеть страну, в которой топливо дешевле. Зеленый означает дешевое топливо, красный — дороже.

1,13 € % 1.80

Средняя цена на LPG в Европе за последний месяц выросла на 0,02 евро и сейчас составляет 1,13 евро.

E5 (Super) — самый распространенный вид топлива в Европе, его можно найти на каждой заправочной станции.

Самые высокие цены наблюдаются в Нидерландах, Португалии и Норвегии. В этих странах E5 (Super) на 25-30% дороже, чем в среднем по Европе.

1,20 € % 0,00

Средняя цена на LPG в Европе за последний месяц не изменилась и сейчас составляет 1,20 евро.

E5 (Super Plus) гораздо реже встречается в Европе и встречается не везде. А в некоторых странах количество предложений очень ограничено.

Самые высокие цены в Италии, Нидерландах и Португалии. Разница со средней европейской ценой в этих странах может достигать 35-40%.

1,06 € % 1.92

Средняя цена на LPG в Европе за последний месяц выросла на 0,02 евро и сейчас составляет 1,06 евро.

Дизельное топливо B7, а также топливо E5 (Super) широко распространено в Европе и есть на каждой заправке.

В некоторых странах намного дешевле бензина. Например, в Нидерландах разница в цене между дизельным топливом B7 и бензином E5 (Super) достигает 20-25%.

В то же время примерно в четверти европейских стран дизельное топливо B7 дороже бензина.

Ниже представлены тенденции средних цен на топливо в Европе за последние три года.

Вы можете выбрать желаемый временной диапазон на графике, выделив его мышью, или включить / выключить соответствующий график, нажав на его название ниже.

Теплотворная способность топлива

Теплотворная способность (сокращенно CV) или теплота сгорания твердого или жидкого топлива может быть определена как количество тепла, выделяемого при полном сгорании 1 кг топлива. Выражается в кДж / кг топлива. Однако теплотворная способность газообразного топлива выражается в кДж / м3 при заданной температуре и давлении.

Ниже приведены два типа теплотворной способности топлива:

1. Высшая или более высокая теплотворная способность. Количество тепла, полученное при полном сгорании 1 кг топлива, когда продукты его сгорания охлаждаются до температуры подаваемого воздуха (обычно принимаемой за 15 ° C), называется высшей или более высокой теплотворной способностью. топлива. Если доступен химический анализ топлива, то более высокая теплотворная способность топлива определяется по следующей формуле, известной как формула Дюлонга:

, где C, h3 и S представляют собой массу углерода, водорода и серы в 1 кг топлива, а числовые значения указывают их соответствующую теплотворную способность.

Если топливо содержит кислород (O2), предполагается, что все его количество смешано с водородом, имеющим массу, равную 1/8 массы кислорода. Следовательно, при определении теплотворной способности топлива это количество водорода следует вычесть.

2. Низшая или низшая теплотворная способность. Когда тепло, поглощаемое или уносимое продуктами сгорания, не рекуперируется (что имеет место на практике) и пар, образующийся при сгорании, не конденсируется, тогда известно количество тепла, полученного на кг топлива. как низшая или низшая теплотворная способность.Кратко обозначается как LCV.

Если известна более высокая теплотворная способность, то более низкая теплотворная способность может быть получена путем вычитания количества тепла, уносимого продуктами сгорания (особенно паром) из HCV.

LCV = HCV — Теплота пара, образующегося при сгорании

Примечания:

1. Теплотворная способность твердого и жидкого топлива может быть определена с помощью калориметра бомбы.
2. Теплотворная способность газообразного и жидкого топлива может быть определена с помощью любого газового калориметра, например, газового калориметра Боя или газового калориметра Юнкера.

.