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»
| 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.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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.
Таблица теплотворности поможет подобрать топливо для отопления домаОсобенность 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:
- Высокая. Рассматривает теплоту водяных паров, возникающих при сжигании топлива.
- 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.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
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 | ||