Posted on

Содержание

Удельная теплота сгорания — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 ноября 2016; проверки требуют 38 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 ноября 2016; проверки требуют 38 правок.

Уде́льная теплота́ сгора́ния то́плива — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг.

Удельная теплота сгорания измеряется в Дж/кг или калория/кг (1 Дж = 0,2388459 кал). Для экспериментального измерения этой величины используются методы калориметрии.

Определить удельную теплоту сгорания топлива можно по формуле

q=Qm,{\displaystyle q={\frac {Q}{m}},}

где q{\displaystyle q} — удельная теплота, Q{\displaystyle Q} — количество теплоты, выделяющееся при сгорании этого топлива, m{\displaystyle m} — масса топлива

Чем больше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше удельный расход топлива при той же величине коэффициента полезного действия (КПД) двигателя.

Удельная теплота сгорания веществ в воздухе
Вещество Теплота сгорания, МДж/кг
Водород 141[1]
Бериллий 66[2]
Бор 58[2]
Ацетилен 50,4[1]
Метан (лабораторный) 50,1[1]
Этилен 48,0[1]
Пропан 47,54[1]
Бытовой газ 46,1[3]
Пропан-бутан (балонный) 43,8[4]
Бензин 43,6[4] 44[5], 42[6]
Литий 43[2]
Дизельное топливо 42,7[6]
Нефть 41[6]
Керосин 40,8[6]
Рапсовое масло 39,6[7]
Подсолнечное масло 39,5[7]
Мазут 39,2[5]
Химически чистый углерод 32,8[2]
Древесный уголь 31[6]
Каменный уголь антрацит 31[6]
Алюминий 31[2]
Условное топливо 29,308 (7000 ккал)[5]
Этанол 30[8]
Каменный уголь 29,3[6]
Магний 24,7[2]
Метанол 22,7[6]
Топливные брикеты 19—20,5[источник не указан 260 дней]
Дрова сухие (березовые, сосновые) 15[8]
Бурый уголь 15[5], 14,7[6]
Пиролизный газ 12,0[1]
Торф 8,1[5], 15[6][8]
Порох 3.8[9]

Смесь пропан-бутан для газовых котлов (сжиженный газ)

Состав газа, который используется при отоплении в автономном режиме и при центральном газоснабжении имеет некоторые отличия по химическому составу и физическим свойствам. Эти отличия влекут за собой некоторые конструктивные особенности горелок для газовых котлов. В центральном газопроводе подается природный газ, в состав которого в основном входит метан, он значительно легче воздуха. Для автономного газоснабжения используется сжиженный газ, который представляет собой пропан-бутановую смесь, она несколько тяжелее воздуха (котлы на сжиженном газе). Другим отличием этих двух видов топлива является калорийность смеси – пропан-бутан при сжигании 1 м3 дает 28,4 кВт, в то время как метан — 9,4 кВт. В зависимости от процентного содержания пропана и бутана в смеси варьируется ее расход и давление при хранении. Природный газ (метан) значительно превышает показатели по температуре сжижения и давлению, поэтому он имеет более сложную процедуру хранения и эксплуатации.

Как правило, для автономного отопления жилого загородного дома строятся специальные подземные резервуары – газгольдеры, которые периодически можно дозаправляться у специальных компаний. В случае использования баллонов необходимо помнить про меры безопасности и условия эксплуатации:

1. В зимний период при заполнении баллона на морозе полнота баллона не должна превышать 95%; иначе при нагреве даже до комнатной температуры произойдет естественное расширение смеси и возможен разрыв баллона;

2. В идеале баллон должен иметь в своей конструкции отсечную арматуру, уровнемер и клапан сброса.

Очень часто в процессе эксплуатации баллона зимой внутри остается конденсат, который может препятствовать дальнейшему выходу газа. Это происходит из-за того, что температура испарения бутана выше. Сама по себе пропан-бутановая смесь может содержать и более тяжелые фракции углеводородов, но их процент не велик. Содержание других примесей в топливе регламентируется ГОСТом Р 52087-2003 (Газы углеводородные сжиженные топливные), который определяет марки сжиженного топлива и их физико-химические и эксплуатационные показатели. Соответственно каждая примесь имеет свою температуру сжижения, поэтому при морозе на улице эти компоненты могут переходить так же в конденсат. Если баллон естественным образом подогреть – поставить в теплое место, то бутан будет испаряться дольше. Что бы конденсат возникал в минимальных количествах, необходимо утеплить помещение с баллонами и продумать схему безопасного подогрева баллона.

Следует различать конденсат в виде нелетучих маслянистых примесей, которые осадком выпадают вниз баллона и не испарившуюся газовую смесь. Для избавления от примесей после определенного количества заправок, отработанный баллон нужно отключить, отвезти на безлюдный пустырь, убедиться, что рядом нет открытых источников огня или искр и слить конденсат просто перевернув баллон.

На самом баллоне есть маркировка его пустого веса, поэтому один из способов – взвесить баллон. Если под рукой нет промышленных весов, то при перекатывании баллона конденсат будет плескаться. Отличить примерный объем оставшегося сжиженного газа можно и на ощупь по разной температуре стенок баллона. На границе, где уже образуется летучий газ, баллон будет значительно теплее. Существуют так же датчики, которые могут приблизительно

измерить объем газа в баллоне, которые работают по принципу анализа распространения ультразвуковых волн в различных средах.

При заправке газа всегда стоит интересоваться % содержания бутана в смеси, если он больше 50%, то качество топлива будет низкое и его физические и тепловые свойства значительно ухудшатся, но при этом снизится и цена. Бутан имеет температуру сжижения -0.5С, поэтому он быстро конденсируется и происходит частичная потеря газового топлива. Современные конструкции газгольдеров имеет специальный сборник для повторного испарения бутана. Кроме того существуют специальные маркировки пропана-бутановой смеси: летняя, зимняя и арктическая (отличаются содержанием бутана и температурой сжижения). Поэтому в зимнее время лучше всего использовать более качественную смесь. Все баллоны по технике безопасности должны храниться в специальном газовом шкафу, который имеет хорошую вентиляцию, поэтому утеплять его, что бы использовать летнюю смесь зимой нет никакого смысла.

Что бы измерить объем газового топлива и определить его расход, необходимо перевести литры, которые обычно используются для сжиженного газа, в кубометры (для обычного магистрального). Процедура перевода очень простая, известная многим из школьного курса: ориентировочно перевести вес сжиженного газа в баллоне (50 л) в объем (для сравнения с природным)

1 литр = 1дм3 = 0,001 м3

Далее следует учесть объем наполнения баллона (80-95%) и тот факт, что при испарении 1л жидкого газа образуется 200 л газообразного (справедливо для пропана).

Для стандартного баллона в 50 л (21 кг) перевод получается 50*200/1000 = 10м3. Эти данные носят приблизительный характер, поскольку в баллоне помимо пропана содержаться еще бутан и другие примеси каждая из которых имеет свою молекулярную массу.

Для того, что бы адаптировать (перевести) газовый котел под работу на пропан-бутановой смеси в зависимости от марки производителей котлов изменения будут минимальны. В первую очередь необходимо произвести замену сопла (жиклеров) горелки для работы с более высоким давлением сжиженного газа. Жиклеры должны быть меньшего диаметра примерно раза в 2 от установленных в котле первоначально. Это необходимо сделать для того, что бы изменить пропорции подаваемого воздуха и газовой смеси для ее оптимального горения. На некоторых котлах имеет возможность регулировки подачи воздуха – его должно быть больше, чем для метана.

Зачастую при низком качестве газа образуется копоть и сажа на жиклере, поэтому его пропускная способность уменьшается. Самый щадящий вариант чистки в домашних условиях – замочить на ночь в растворителе и выдуть грязь компрессором. Самостоятельно чистить жиклеры не рекомендуется, поскольку можно нарушить его калибровку. Для этого лучше обратиться к специалистам.

Температура обычного пламени у пропан-бутановой смеси выше, чем у природного газа (метана), а цвет пламени более насыщенный и яркий. Поэтому уже по внешнему виду пламени можно определить, как происходит процесс горения.

СООТНОШЕНИЕ КАЛОРИЙНОСТИ БЕНЗИНА МЕТАНА И ПРОПАН-БУТАНА — Мои статьи — Каталог статей

Сейчас широкое распространение имеют три вида топлива для автомобилей: бензин, пропан бутан, метан.
Рассмотрим двигатель, в котором на каждом из трех видов топлива выдерживается стехиометрическое соотношение топливовоздушной смеси. Это позволяет нам сделать вывод о том, что КПД двигателя на этих видах топлива одинаково.

Как известно теплотворная способность:
Метана составляет 13175 ккал/кг, а если учесть, что плотность метана равна 0,71 кг/м3, то путем несложных вычислений получаем, что энергия единицы объема метана (соотнесенная к м3) составляет 9354 ккал/м3.

Аналогичным образом вычисляем

1. Для пропана: Теплотворная способность 11961 ккал/кг Плотность 0,51 кг/л. Энергия единицы обьема (соотнесенного к л) составляет 6100 ккал/л.

2. Для бутана: Теплотворная способность 11783 ккал/кг. Плотность 0,58 кг/л. Энергия единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 6834 ккал/л

3. Для бензина: Теплотворная способность 10572 ккал/кг. Плотность 0,73 кг/л. Энергия единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 7718 ккал/л.

4. Пропан-бутановая смесь летняя (50х50 Теплотворная способность 11872 ккал/кг. Плотность 0,545 кг/л. Энергия единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 6470 ккал/л.

5. Пропан-бутановая смесь — зимняя (90% пропана, 10% бутана). Теплотворная способность 11943 ккал/кг. Плотность 0,517 кг/л Энергия единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 6175 ккал/л. единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 6628 ккал/л.

Теперь остается самое простое — посчитать насколько расход на этих газах отличается от расхода на бензине:

1. Метан 0,83 м3 эквивалентно 1л бензина.

2. Пропан 1,27л эквивалентно 1л бензина.

3. Бутан 1,13л эквивалентно 1л бензина.

4. Пропан-бутан летняя смесь 1,19л эквивалентно 1л бензина.

5. Пропан-бутан зимняя смесь 1,25л эквивалентно 1л бензина.
Из материалов журнала «За Рулем»

Теплотехнические х-ки горючих газов. Низшая теплота сгорания. Потребность в воздухе для сгорания. Объем продуктов горения. Плотность. Метан, Этан, Пропан, Бутан, Пентан, Этилен, Ацетилен, Окись углерода (угарный газ), Сероводород, Пропилен, Бутилен.


ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ:

БОНУСЫ ИНЖЕНЕРАМ!:

МЫ В СОЦ.СЕТЯХ:

Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины, включая температуры кипения, плавления, пламени и т.д …… / / Удельная теплота сгорания (теплотворная способность). Высшая и низшая теплота сгорания. Потребность в кислороде.  / / Теплотехнические х-ки горючих газов. Низшая теплота сгорания. Потребность в воздухе для сгорания. Объем продуктов горения. Плотность. Метан, Этан, Пропан, Бутан, Пентан, Этилен, Ацетилен, Окись углерода (угарный газ), Сероводород, Пропилен, Бутилен.

Теплотехнические характеристики горючих газов. Низшая теплота сгорания (теплотворная споcобность). Потребность в воздухе для сгорания. Объем продуктов горения. Плотность. Метан, Этан, Пропан, Бутан, Пентан, Этилен, Ацетилен, Окись углерода (угарный газ), Сероводород, Пропилен, Бутилен.

Теплотехнические характеристики горючих газов. Низшая теплота сгорания (теплотворная споcобность). Потребность в воздухе для сгорания. Объем продуктов горения. Плотность. Метан, Этан, Пропан, Бутан, Пентан, Этилен, Ацетилен, Окись углерода (угарный газ), Сероводород, Пропилен, Бутилен.

Наименование газа

Плотность газа (при 0 °С и 0,1 МПа = 1 атм абс),
кг/м3

Химическая формула

Низшая теплота сгорания QPH ,
МДж/м3 / ккал/м3

Теоретическое количество воздуха для сгорания V0,
м33

Теоретическое количество продуктов горения V0Г ,
м33

Метан 0,716 Ch5 35,83 /8558 9,52 10,52
Этан 1,342 C2H6 63,77 /15230 16,66 18,16
Пропан 1,967 C3H8 91,27 /21800 23,80 25,80
Бутан 2,598 C4h20 118,68 /28345 30,94 33,44
Пентан 3,218 C5h22 145,12 /34900 30,08 41,08
Этилен 1,251 C2h5 59,08 /14110 14,28 15,28
Ацетилен 1,173 C2h3 56,04 /13385 11,90 12,40
Водород 0,09 h3 10,78 /2576 2,38 2,88
Оксид углерода 1,250 CO 12,63 /3016 2,38 2,88
Сероводород 1,520 h3S 23,38 /5585 7,14 7,64
Пропилен (пропен) 1,877 C2H6 86,00 /20541
Бутилен 2,503 C2H8 113,51 /27111
↓Поиск на сайте TehTab.ru — Введите свой запрос в форму

Теплотворная способность (теплотворность) природного газа: высокая и низкая, разница

Ежедневно включая горелку на кухонной плите, мало кто задумывается о том, насколько давно начали добывать газ. В нашей стране его разработка была начата в двадцатом веке. Перед этим же его просто находили при добывании нефтепродуктов. Теплотворная способность природного газа настолько велика, что сегодня это сырьё просто незаменимо, а его качественные аналоги ещё не разработаны.

ТопливоТаблица теплотворности поможет подобрать топливо для отопления дома

Особенность горючего ископаемого

Природный газ — это важное горючее ископаемое, которое занимает ведущие позиции в топливно-энергетических балансах многих государств. В целях снабжения топливом города и всевозможных технических предприятий потребляют различный горючий газ, поскольку природный считается опасным.

Экологи считают, что газ — это чистейшее топливо, при сгорании он выпускает намного меньше ядовитых веществ, чем дрова, уголь, нефть. Это топливо ежедневно используется людьми и содержит в себе такую добавку, как одорант, её добавление происходит на оборудованных установках в соотношении 16 миллиграмм на 1 тысячу кубометров газа.

Важной составляющей вещества является метан (примерно 88-96%), остальное — это прочие химические вещества:

  • бутан;
  • сероводород;
  • пропан;
  • азот;
  • кислород.

В данном видео рассмотрим роль угля:

Количество метана в природном топливе напрямую зависит от его месторождения.

Описываемый вид топлива состоит из углеводородных и неуглеводородных компонентов. Природное горючее ископаемое — это прежде всего метан, включающий в себя бутан и пропан. Не считая углеводородные составляющие, в описываемом горючем ископаемом присутствуют азот, сера, гелий и аргон. А также встречаются жидкие пары, но лишь в газонефтяных месторождениях.

Виды залежей

Отмечается наличие несколько разновидностей залежей газа. Они подразделяются на такие виды:

  • газовые;
  • нефтяные.

Их отличительной чертой является содержание углеводорода. В газовых залежах содержится примерно 85-90% представленного вещества, в нефтяных месторождениях содержится не больше 50%. Остальные проценты занимают такие вещества, как бутан, пропан и нефть.

Огромным недостатком нефтяного зарождения считается его промывка от разного рода добавок. Сера в качестве примеси эксплуатируется на технических предприятиях.

Потребление природного газа

Бутан потребляется в качестве топлива на заправках для машин, а органическое вещество, именуемое «пропан», применяют для заправки зажигалок. Ацетилен является высокогорючим веществом и используется при сварке и при резке металла.

Горючее ископаемое применяется в быту:

Такого рода топливо считается самым бюджетным и невредным, единственным минусом является выброс углекислого газа при сжигании в атмосферу. Ученые всей планеты ищут замену тепловой энергии.

Теплотворная способность

Теплотворной способностью природного газа именуется величина тепла, образующаяся при достаточном выгорании единицы величины топлива. Количество теплоты, выделяемое при сгорании, относят к одному кубическому метру, взятому в естественных условиях.

Тепловая способность природного газа измеряется в следующих показателях:

  • ккал/нм3;
  • ккал/м3.

Существует высокая и низкая теплотворная способность:

  1. Высокая. Рассматривает теплоту водяных паров, возникающих при сжигании топлива.
  2. Низкая. Не учитывает тепло, содержащееся в водных парах, так как такие пары не поддаются конденсации, а уходят с продуктами горения. Ввиду скопления водяных паров образует количество тепла, равное 540 ккал/кг. К тому же при остывании конденсата выходит тепло от 80 до ста ккал/кг. В общем, за счет скопления водяных паров образуется больше 600 ккал/кг, это и является отличительной чертой между высокой и низкой теплопроизводительностью.

Для подавляющего большинства газов, потребляемых в городской системе распределения топлива, разность приравнивается к 10%. Для того чтобы обеспечить города газом, его теплотворность должна быть больше 3500 ккал/нм3. Объясняется это тем, что подача осуществляется по трубопроводу на большие расстояния. Если теплотворность мала, то его подача увеличивается.

Если теплотворность природного газа меньше 3500 ккал/нм3, его чаще применяют в промышленности. Его не нужно переправлять на длинные отрезки пути, и осуществить горение становится намного легче. Серьезные изменения теплотворной способности газа нуждаются в частой регулировке, а порой и замене большого количества стандартизированных горелок бытовых датчиков, что приводит к трудностям.

Такая ситуация приводит к увеличению диаметров газопровода, а также увеличиваются затраты на металл, прокладывание сетей и эксплуатацию. Большим недостатком низкокалорийных горючих ископаемых является огромное содержание угарного газа, в связи с этим увеличивается уровень угрозы при эксплуатации топлива и при техобслуживании трубопровода, в свою очередь, как и оборудования.

Выделяющееся тепло при горении, не превышающее 3500 ккал/нм3, чаще всего применяют в промышленном производстве, где не приходится перебрасывать его на большую протяженность и без труда образовывать сгорание.

товарищи, кто ездит на метане, не 4 поколения, скажите, 1 куб метана сколько примерно заменяет бензина?

СООТНОШЕНИЕ КАЛОРИЙНОСТИ БЕНЗИНА МЕТАНА И ПРОПАН-БУТАНА Сейчас широкое распространение имеют три вида топлива для автомобилей: бензин, пропан бутан, метан. Рассмотрим двигатель, в котором на каждом из трех видов топлива выдерживается стехиометрическое соотношение топливовоздушной смеси. Это позволяет нам сделать вывод о том, что КПД двигателя на этих видах топлива одинаково. Как известно теплотворная способность: Метана составляет 13175 ккал/кг, а если учесть, что плотность метана равна 0,71 кг/м3, то путем несложных вычислений получаем, что энергия единицы объема метана (соотнесенная к м3) составляет 9354 ккал/м3. Аналогичным образом вычисляем 1. Для пропана: Теплотворная способность 11961 ккал/кг Плотность 0,51 кг/л. Энергия единицы обьема (соотнесенного к л) составляет 6100 ккал/л. 2. Для бутана: Теплотворная способность 11783 ккал/кг. Плотность 0,58 кг/л. Энергия единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 6834 ккал/л 3. Для бензина: Теплотворная способность 10572 ккал/кг. Плотность 0,73 кг/л. Энергия единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 7718 ккал/л. 4. Пропан-бутановая смесь летняя (50х50 Теплотворная способность 11872 ккал/кг. Плотность 0,545 кг/л. Энергия единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 6470 ккал/л. 5. Пропан-бутановая смесь — зимняя (90% пропана, 10% бутана) . Теплотворная способность 11943 ккал/кг. Плотность 0,517 кг/л Энергия единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 6175 ккал/л. единицы обьема (соотнесенная к л) составляет 6628 ккал/л. Теперь остается самое простое — посчитать насколько расход на этих газах отличается от расхода на бензине: 1. Метан 0,83 м3 эквивалентно 1л бензина. 2. Пропан 1,27л эквивалентно 1л бензина. 3. Бутан 1,13л эквивалентно 1л бензина. 4. Пропан-бутан летняя смесь 1,19л эквивалентно 1л бензина. 5. Пропан-бутан зимняя смесь 1,25л эквивалентно 1л бензина.

Физико-химические свойства пропан-бутановой смеси. Пропан. Бутан. Пропан-бутан vs бензин.

Физико-химические свойства пропан-бутановой смеси. Пропан. Бутан. Пропан-бутан vs бензин.

Углеводороды, входящие в состав попутного нефтяного газа, при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, но при увеличении внешнего давления меняют свое агрегатное состояние и превращаются в жидкость. Это свойство позволяет добиться высокой энергетической плотности и хранить сжиженный углеводородный газ (СУГ) в сравнительно простых по конструкции резервуарах. В отличие от попутного нефтяного газа, углеводороды, входящие в состав природного газа, при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии и не меняют своего агрегатного состояния даже при значительном изменении давления. Поэтому хранение сжатого (компримированного) природного газа (КПГ) сопряжено со значительными сложностями — так, резервуар должен выдерживать значительное давление до 200 атмосфер.

Интенсивно продвигаются технологии получения и использования сжиженного природного газа (СПГ), который можно хранить в специальных изотермических сосудах при температуре ниже -160°С и давлении около 40 бар. Во многом преимущества высокой энергетической плотности СПГ теряются из-за сложности криогенного оборудования, значительно более дорогого и требующего постоянного контроля высококвалифицированного персонала.

Производство СУГ
Основными компонентами сжиженного углеводородного газа являются пропан С3Н8 и бутан С4Н10. Главным образом промышленное производство сжиженного газа осуществляется из следующих источников:

  • попутные нефтяные газы; 
  • конденсатные фракции природного газа; 
  • газы процессов стабилизации нефти и конденсата; 
  • нефтезаводские газы, получаемые с установок переработки нефти.
Таблица 1. Физико-химические показатели сжиженного углеводородного газа (ПА  и ПБА)  по ГОСТ 27578-87
Показатель Марка ГСН
ПА ПБА
Массовая доля компонентов, %:
метан и этан Не нормируется
пропан 90±10 50±10
углеводороды С4 и выше Не нормируется
непредельные углеводороды, (не более) 6 6
Объем жидкого остатка при +40°С, % Отсутствует
Давление насыщенных паров, МПа:
при +45°С, не более 1,6
при -20°С, не менее 0,07
при -35°С, не менее 0,07
Массовая доля серы и сернистых соединений, %, не более 0,01 0,01
В том числе сероводорода, %, не более 0,003 0,003
Содержание свободной воды и щелочи Отсутствует

Компонентный состав сжиженного газа регламентируется техническими нормами ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта. Технические условия» и ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия». Первый стандарт описывает состав сжиженного газа, используемом в автомобильном

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о