Физические и эксплуатационные характеристики товарных топлив

Теплота сгорания топлива. Условное топливо

Теплота сгорания топлива — количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании 1 кг твердого (или жидкого) топлива или 1 м3 газообразного топлива (при нормальных физических условиях). Это главный показатель энергетической ценности топлива. Ее можно определять экспериментально и теоретически, если известен элементарный состав топлива.

Экспериментально теплоту сгорания топлива определяют в калориметрической установке. Точно взвешенную навеску испытуемого топлива сжигают в среде сжатого кислорода в калориметрической бомбе и определяют количество выделившейся теплоты. Однако условия сжигания топлива в калориметрической бомбе в значительной степени отличаются от реальных условий их использования в двигателях внутреннего сгорания, парогенераторах, печах и пр. При сгорании топлив в калориметрической бомбе образуются газообразные продукты, в состав которых входят водяные пары, образующиеся в результате окисления водорода топлива и испарения содержащейся в нем влаги. Температура продуктов сгорания в бомбе близка к температуре окружающей среды, т.е. значительно ниже температуры точки росы, поэтому происходит конденсация водяных паров, и, следовательно, выделяется соответствующее количество теплоты, при учете которой из опыта находят высшую теплоту сгорания Qр.

На практике обычно температура продуктов сгорания, покидающих теплоэнергетическую установку, выше температуры точки росы, и вода, содержащаяся в них, выходит в виде пара, с которым бесполезно теряется и теплота конденсации. Поэтому для оценки реальной теплотворной способности топлив используется понятие низшей теплоты сгорания QJJ, которая представляет собой количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании 1 кг твердого (или жидкого) топлива, без учета теплоты, выделившейся при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Она меньше высшей теплоты сгорания Qp на величину неиспользованной теплоты, выделяющейся при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания:

где (9НР + М) — общая теплота, выделяемая при конденсации водяных паров, образующихся в результате сгорания водорода топлива в количестве Нр (%) и испарившейся в процессе сгорания влаги топлива в количестве Wp (%), кДж/кг. Множитель 25 в формуле (14.10) — это энтальпия 1 кг паров при давлении/? = 0,1 МПа, исчисленная на 1% состава топлива.

Высшая теплота сгорания используется для сравнения тепловой ценности отдельных топлив (химической эксергии), низшая — во всех технических расчетах.

Теплоту сгорания твердого и жидкого топлив, кДж/кг, при известном их элементарном составе приближенно можно вычислить по эмпирическим формулам, из которых наиболее распространена формула Менделеева:

Низшая теплота сгорания сухого газообразного топлива, кДж/м3, подсчитывается как сумма теплоты сгорания составляющих его горючих газов.

Условное топливо. Различие теплот сгорания топлив разных видов, сортов и марок весьма велико. Так, теплота сгорания твердых топлив колеблется от (8^-12) • 103 МДж/кг у торфа до (25^-26)-103 кДж/кг у каменных углей; жидких топлив — от 40-103 кДж/кг у мазутов и до 47-103 кДж/кг у бензинов. Еще больший разброс в теплотах сгорания у газов: если у доменного газа О, = 33,3* 103 кДж/м3, то у попутных газов нефтяных месторождений она достигает 47 • 103 кДж/м3.

В силу этого обстоятельства учет и планирование расхода топлива, контроль за его экономным потреблением сильно затруднены не только в общегосударственных масштабах, но и в пределах любого предприятия. Поэтому для сравнения тепловой ценности различных топлив, вариантов замен одного топлива другим, составления норм расхода топлива и планирования его потребности введены такие технико-экономические понятия, как «условное топливо» и «топливные эквиваленты».

Условным называется топливо, имеющее теплоту сгорания Q, = 29 302 кДж/кг. Эта величина[1] принята как базовая для планирования расхода и отчета об использовании топлива.

Относительная ценность различных топлив рассматривается в сравнении с условным с помощью топливных эквивалентов. Топливным эквивалентом Эт называется отношение низшей теплоты сгорания рабочей массы реального топлива к теплоте сгорания условного топлива:

Топливные эквиваленты применяют при планировании расхода топлива и в отчетностях и позволяют производить перерасчеты расходов топлива из условного в реальное и наоборот на основании соотношений

где Вр и Ву расходы соответственно реального и условного топлив, кг/с (кг/ч, т/год и т.п.).

  • [1] При измерении количества теплоты в килокалориях (ккал) теплота сгорания условного топлива принималась равной 7000 ккал/кг. Учитывая, что 1 ккал = 4,186 кДж, Q,, == 7000 -4,186 = 29 302 кДж/кг.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >