1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания таблица теплотворности

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Когда определенное количество топлива сгорает, выделяется измеримое количество теплоты. Согласно Международной системе единиц величина выражается в Джоулях на кг или м 3 . Но параметры могут быть рассчитаны и в кКал или кВт. Если значение соотносится с единицей измерения топлива, оно называется удельным.

На что влияет теплотворность различного топлива? Каково значение показателя для жидких, твердых и газообразных веществ? Ответы на обозначенные вопросы подробно изложены в статье. Кроме того, мы подготовили таблицу с отображением удельной теплоты сгорания материалов – эта информация пригодится при выборе высокоэнергетического типа топлива.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

В таблице представлены значения удельной теплоты сгорания сухого твердого топлива в размерности МДж/кг. Топливо в таблице расположено по названию в алфавитном порядке.

Наибольшей теплотворной способностью из рассмотренных твердых видов топлива обладает коксующийся уголь — его удельная теплота сгорания равна 36,3 МДж/кг (или в единицах СИ 36,3·10 6 Дж/кг). Кроме того высокая теплота сгорания свойственна каменному углю, антрациту, древесному углю и углю бурому.

К топливам с низкой энергоэффективностью можно отнести древесину, дрова, порох, фрезторф, горючие сланцы. Например, удельная теплота сгорания дров составляет 8,4…12,5, а пороха — всего 3,8 МДж/кг.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

ТопливоУдельная теплота сгорания, МДж/кг
Антрацит26,8…34,8
Древесные гранулы (пиллеты)18,5
Дрова сухие8,4…11
Дрова березовые сухие12,5
Кокс газовый26,9
Кокс доменный30,4
Полукокс27,3
Порох3,8
Сланец4,6…9
Сланцы горючие5,9…15
Твердое ракетное топливо4,2…10,5
Торф16,3
Торф волокнистый21,8
Торф фрезерный8,1…10,5
Торфяная крошка10,8
Уголь бурый13…25
Уголь бурый (брикеты)20,2
Уголь бурый (пыль)25
Уголь донецкий19,7…24
Уголь древесный31,5…34,4
Уголь каменный27
Уголь коксующийся36,3
Уголь кузнецкий22,8…25,1
Уголь челябинский12,8
Уголь экибастузский16,7
Фрезторф8,1
Шлак27,5

Цены на топливо

Благодаря сводкам сравнительного анализа определяют перспективу использования метана или солярки. Цена газа в централизованном газопроводе имеет склонность к повышению. Она может оказаться выше даже дизельного топлива. Именно поэтому стоимость сжиженного углеводородного газа почти не поменяется, а его использование останется единственным решением при установке независимой системы газификации.

Существует несколько видов наименования горюче-смазочных материалов (ГСМ): твёрдого, жидкого, газообразного и некоторых других легковоспламеняющихся материалов, в которых при тепловыделяющей реакции закисления ГСМ его химическая теплоэнергия переходит в температурное излучение.

Выделяющаяся теплоэнергия называется теплотворностью различных видов топлива при полном выгорании любого легкогорючего вещества. Её зависимость от химсостава и влажности является основным показателем питания.

Пеллеты

Пеллетами (топливными гранулами) называется твердое топливо, созданное промышленным путем из древесных и растительных отходов: стружки, коры, картона, соломы.

Читать еще:  Работа водителя кто оплачивает бензин

Измельченное до состояния трухи сырье высушивается и засыпается в гранулятор, откуда уже выходит в виде гранул определенной формы. Для добавления массе вязкости применяют растительный полимер – лигнин. Сложность производственного процесса и высокий спрос формируют стоимость пеллетов. Материал используется в специально обустроенных котлах.

Разновидности топлива определяются в зависимости от того, из какого материала они переработаны:

  • кругляка деревьев любых пород;
  • соломы;
  • торфа;
  • подсолнечной шелухи.

Среди преимуществ, которыми обладают топливные гранулы, стоит отметить следующие качества:

  • экологичность;
  • неспособность к деформации и устойчивость к грибку;
  • удобство хранения даже под открытым небом;
  • равномерность и длительность горения;
  • относительно невысокая стоимость;
  • возможность использования для различных отопительных устройств;
  • подходящий размер гранул для автоматической загрузки в специально обустроенный котел.
Вид топливаТепловая способность, ккал/кг
Пеллеты4500
Дрова2500
Уголь древесный7500
Каменный уголь7400
Мазут9800
ДТ10200
Природный газ8300

КПД котла

Максимального КПД атмосферные котлы, использующие жидкое и твёрдое топливо, достигают при температурах теплоносителя выше 100°. При этом коэффициент утилизации тепла остается низким из-за высокой температуры дымовых газов.

Поскольку теплоносители (вода, антифриз) закипают при температурах выше 100°, теплоноситель не нагревается выше 90°. При рабочих температурах теплоносителя 40°-80°, среднегодовой КПД атмосферных котлов не превышает 85%.

Современные газовые котлы с принудительной тягой (вентиляторные, конденсационные) не нуждаются в поддержании тяги, поэтому достигают максимального КПД 97-98% при любых температурах теплоносителя.

Конденсационные котлы используют температуру конденсации пара для нагрева теплоносителя, и достигают максимального относительного (относительно котлов не использующих процесс конденсации пара) КПД до 110%, при низких температурах теплоносителя (40°).

Блог об энергетике

Топливом может быть названо любое вещество, способное при горении (окислении) выделять значительное количество теплоты. По определению, данному Д. И. Менделеевым, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения тепла».

В таблицах ниже представлены основные характеристики различных видов топлив: состав, низшая теплота сгорания, зольность, влажность и т. д.

Примерный состав и теплотехнические характеристики горючей массы твердого топлива

ТопливоСостав горючей массы, %Выход
летучих
веществ,
V Г , %
Низшая
теплота
сгорания,
МДж/кг
Жаро-
производи-
тельность,
tmax, °С
RO2 max*
продуктов
сгорания, %
C ГS ГH ГO ГN Г
Дрова516,142,20,68519198020,5
Торф580,3633,62,5708,12205019,5
Горючий сланец60—754—137—1012—170,3—1,280—907,66212016,7
Бурый уголь64—780,3—63,8—6,315,260,6—1,640—602719,5
Каменный уголь75—900,5—64—62—131-2,79—5033213018,72
Полуантрацит90—940,5—33—42—516—934213019,32
Антрацит93—942—321—213—433213020,2

Характеристики жидких топлив, получаемых из нефти

ТопливоСостав горючей массы, %Зольность
сухого
топлива,
A С , %
Влага
рабочего
топлива,
W Р , %
Низшая
теплота
сгорания
рабочего
топлива,
МДж/кг
Углерод C ГВодород H ГСера S ГКислород
и азот
O Г + N Г
Бензин8514,90,050,0543,8
Керосин8613,70,20,143,0
Дизельное86,313,30,30,1СледыСледы42,4
Солярное86,512,80,30,40,02Следы42,0
Моторное86,512,60,40,50,051,541,5
Мазут малосернистый86,512,50,50,50,11,041,3
Мазут сернистый8511,82,50,70,151,040,2
Мазут многосернистый8411,53,50,50,11,040,0
Читать еще:  Расчет нормы потребления бензина

Топливо в том виде, в каком оно поступает для сжигания в топки или в двигатели внутреннего сгорания, называется рабочим.

Название «горючей массы» носит условный характер, т. к. действительно горючими ее элементами являются только углерод, водород и сера. Горючую массу можно характеризовать как топливо, не содержащее золы и в абсолютно сухом состоянии.

Зольность топлива. Золой называют твердый негорючий остаток, остающийся после сжигания топлива в атмосфере воздуха. Зола может быть в виде сыпучей масы с плотностью в среднем 600 кг/м 3 и в виде сплавленный пластин и кусков, называемых шлаками, с плотностью до 800 кг/м 3 .

Влажность топлива определяется по ГОСТ 11014-2001 высушиванием навески при 105 — 110 °С. Максимальная влажность достигает 50% и более и определяет экономическую целесообразность использования данного топлива. Влага снижает температуру в топке и увеличивает обхем дымовых газов.

Для превращения 1 кг воды в пар комнатной температуры нужно затратить 2,5 МДж теплоты.

Состав и теплота сгорания горючих газов

Наименование газаСостав сухого газа, % по объемуНизшая
теплота
сгорания
сухого газа
Qн с , МДж/м 3
CH4H2COCnHmO2CO2H2CN2
Природный94,93,80,40,936,7
Коксовый (очищенный)22,557,56,81,90,82,30,47,816,6
Доменный0,32,72810,20,358,54,0
Сжиженный (ориентировочно)4Пропан 79, этан 6, изобутан 1188,5

Низшей теплотой сгорания рабочего топлива называют теплоту, выделяемую при полном сгорании 1 кг топлива, за вычетом теплоты, затраченной на испарение как влаги, содержащейся в топливе, так и влаги, образующейся от сгорания водорода.

Высшей теплотой сгорания рабочего топлива называю теплоту, выделяемую при полном сгорании 1 кг топлива, считая, что образующиеся при сгорании водяные пары конденсируются.

Источник: Основы энергетики : учебник / Г. Ф. Быстрицкий. — 2-е изд., испр. и доп. — М. :КНОРУС, 2011. — 352 с.

Самые высокие значения теплоты сгорания природных газов из различных источников [ | ]

  • Алжир: 42 000 кДж/м³
  • Бангладеш: 36 000 кДж/м³
  • Белоруссия: 33 000 кДж/м³
  • Великобритания: 39 710 кДж/м³
  • Вьетнам: 45 520 кДж/м³
  • Канада: 38 200 кДж/м³
  • Индонезия: 40 600 кДж/м³
  • Нидерланды: 33 320 кДж/м³
  • Норвегия: 39 877 кДж/м³
  • Россия: 38 231 кДж/м³
  • Саудовская Аравия: 38 000 кДж/м³
  • США: 38 416 кДж/м³
  • Узбекистан: 37 889 кДж/м³

Топливо и котельные установки

СЕБЕСТОИМОСТЬ ОТПУЩЕННОГО ТЕПЛА

Итоговым технико-экономическим показателем эксплуатации котельной является себестоимость 1 млн. ккал тепла, отпущен­ного котельной установкой. Анализ годовых затрат на выработку тепла в котельной установке позволяет выявить недостатки экс­плуатации и наметить мероприятия, …

КОМПОНОВКА ОТОПИТЕЛЬНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ КОТЕЛЬНЫХ

Под компоновкой котельной установки подразумевается раз­мещение котельных агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной. Компоновка должна обеспечить удоб­ство и безопасность обслуживания котельного оборудования и надлежащие условия труда, но не должна …

Трубопроводы

Паровые котельные установки снабжаются питательными ба­ками, емкость которых принимается равной двухчасовому рас­ходу воды при питании — всех работающих котлов. Обычно уста^- навливают два бака или один бак, разделенный перегородкой на …

Перспективы технологии

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.

Читать еще:  Расход бензина на ситроен джампер

Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.

С одной стороны, в Европе Toyota Mirai II стоит несколько дешевле, чем Tesla Model S (€64 тыс. против €77 тыс.) [18]. Полная зарядка водородного автомобиля занимает около 3 минут — против 30-75 минут для электрокара. Однако вся разница — в обслуживании: Toyota Mirai вмещает 5 кг водородного топлива [19] по цене $8-9 за кг. Таким образом, полный бак обойдется в $45, и его хватит на 500 км — получаем около $9 за 100 км пробега. Для Tesla Model S те же 100 км обойдутся всего в $3.

Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.

Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.

Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].

Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:

  1. Лобби со стороны развитых государств: в США [22], ЕС [23], Японии [24], России [25] и других странах приняты законы в поддержку экологичного транспорта.
  2. Удешевление аккумуляторов: согласно исследованию Bloomberg New Energy Finance, за последние десять лет цены на литий-ионные аккумуляторы упали с $1200 до $137 за кВт·ч.
  3. Развитие инфраструктуры: специальные электрозарядные станции и зарядки в крупных бизнес-центрах, на парковках ТЦ и аэропортов.

Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.

Согласно прогнозу Markets&Markets [28], к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector