3. Теплота сгорания топлива

При сжигании топлива выделяется теп­ловая энергия. Количество выделившегося тепла связано с химическим составом топлива.

Под теплотворной способностью понимают количество теплоты выделяемой при сжигании единицы топлива (кДж/кг; кДж/м³ или кДж/кмоль). В технике различают высшую и низшую теплоты сгора­ния топлива.

Высшая теплота сгорания Q_в^р соответствует условию, что все во­дяные пары,

образовавшиеся при горении, доводятся до жидкого состо­яния при 273 К.

Низшая теплота сгорания Q_н^р соответствует условию, что содержа­щийся в продуктах

сгорания водяной пар охлажден с 373 до 293 К.

Низшая теплота сгорания топлива больше соответствует действи­тельности, так как практически при сжигании топлива пары воды в газообразном состоянии уносятся с продуктами сгорания.

Формула пере­счета Q_B на Q_H может быть использована для любого вида топлива

Q_B – Q_H = 25 (W^Р + 9Н^Р), кДж/кг,

где W^Р и Н^Р - в %.

Теплоту сгорания твердого и жидкого топлива на основании эле­ментарного анализа обычно определяют по формулам, полученным эм­пирически. Для отечественных видов твердого и жидкого топлива до­статочно точные результаты дает формула Д.И.Менделеева (кДж/кг)

Q^Р _H =339С^Р + 1256Н^Р – 109(О^Р - S^Р) – 25(W^Р+9Н^Р).

Теплота сгорания сухого газа (кДж/м³) определяют по объемному процентному составу, и известной теплоте сгорания компонентов

Q^Р _H = 126CO + 108Н₂ + 358СН₄ + 590С₂Н₄ + 638С₂Н₆ + 913С₃Н₈ + 1187С₄Н₁₀ + 234H₂S,

где СО, Н₂, СН₄, С₂Н₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, H₂S — содержание их в сухом газообразном топливе, об. %.

Технический анализ топлива.

1. Минимальное содержание золы – А.

2. Минимальное содержание влаги – W.

3. Теплотворная способность.

4. Процентное содержание серы – S.

5. Коксуемость.

Таблица 1.2

Тепловые эффекты реакций горения некоторых веществ

Реакция	Тепловой эффект реакции Q, кДж/моль
С+ О2 =СО2	408860
С+ 0,5О2 =СО	123233
СО+ 0,5О2 =СО2	285640
Н2+ 0,5О2 = Н2 О жидк.	286223
Н2 О+0,5О2 = Н2 О пар	241800
С Н4 + 2О2 = СО2 +2Н2 О пар Метан	805560
С3Н8 + 5О2 = 3СО2 +4Н2 О пар Пропан	2026508
Н2S + 0,5О2 = Н2 О пар +SO2 минер. соед	519188
Sорг + O2=SO2	292253
FeS+ 2,5О 2 = FeO +2SO2	715194

4. Условное топливо

Если в состав газа входят неизвестные углеводородные компоненты (при условии, что содержание метана известно), то сумму углеводородов условно принимают как содержание этана С₂Н₄ и теплоту сгорания рассчитывают по формулам, аналогичным уравнениям для расчета теплоты сгорания сухого газа. В технике количество топлива принято измерять количеством условного топлива. Условным считают топливо, теп­лота сгорания которого 29 300 кДж/кг. Приблизительно такую теплоту сгорания имеет коксовый уголь Донецкого бассейна. Реальное топливо переводят в условное с помощью теплового эквивалента - Э. Тепловой эквивалент представляет собой частное от деления теплоты сгорания реального топлива на теплоту сгора­ния условного топлива. Например, если теплота сгорания данного топлива составляет 27 400 кДж/кг, то это соответствует 27 400 : 29 300 = 0,94 кг условного топлива, т. е. в данном примере тепловой эквивалент равен 0,94.

Контрольные вопросы

1. По каким критериям классифицируется топливо?

2. Каким образом получают искусственное газообразное топливо?

3. Перечислите основные химические составляющие топлива?

4. Какие компоненты входят в элементарный состав топлива?

5. Что обозначают понятия высшая и низшая теплоты сгорания топлива?

6. В чем заключается физический смысл топливного эквивалента?