Οποιοδήποτε καύσιμο, όταν καίγεται, απελευθερώνει θερμότητα (ενέργεια), ποσοτικοποιημένη σε joules ή θερμίδες (4,3 J = 1 cal). Στην πράξη, για να μετρήσουν την ποσότητα της θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση του καυσίμου, χρησιμοποιούν θερμιδομετρητές - πολύπλοκες εργαστηριακές συσκευές. Η θερμότητα της καύσης ονομάζεται επίσης θερμογόνος δύναμη.
Η ποσότητα θερμότητας που λαμβάνεται από την καύση του καυσίμου εξαρτάται όχι μόνο από τη θερμογόνο δύναμη του, αλλά και από τη μάζα του.
Για να συγκρίνουμε ουσίες με την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την καύση, η ειδική θερμότητα της καύσης είναι πιο βολική. Δείχνει την ποσότητα της θερμότητας που παράγεται κατά την καύση ενός κιλού (ειδική θερμότητα μάζας καύσης) ή ενός λίτρου, κυβικού μέτρου (όγκος ειδική θερμότητα καύσης) καυσίμου.
Οι μονάδες ειδικής θερμότητας καύσης καυσίμου που γίνονται δεκτές στο σύστημα SI είναι kcal/kg, MJ/kg, kcal/m³, MJ/m³, καθώς και τα παράγωγά τους.
Η ενεργειακή αξία ενός καυσίμου καθορίζεται ακριβώς από την τιμή της ειδικής θερμότητας καύσης του. Η σχέση μεταξύ της ποσότητας της θερμότητας που παράγεται κατά την καύση του καυσίμου, της μάζας του και της ειδικής θερμότητας καύσης εκφράζεται με έναν απλό τύπο:
Q = q m, όπου Q είναι η ποσότητα θερμότητας σε J, q είναι η ειδική θερμότητα καύσης σε J/kg, m είναι η μάζα της ουσίας σε kg.
Για όλους τους τύπους καυσίμων και των περισσότερων εύφλεκτων ουσιών, οι τιμές της ειδικής θερμότητας καύσης έχουν καθοριστεί και συγκεντρωθεί σε πίνακες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται από ειδικούς κατά τον υπολογισμό της θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση καυσίμου ή άλλων υλικών. Ενδέχεται να υπάρχουν μικρές αποκλίσεις σε διαφορετικούς πίνακες, οι οποίες προφανώς εξηγούνται από ελαφρώς διαφορετικές τεχνικές μέτρησης ή διαφορετικές θερμιδικές αξίες παρόμοιων εύφλεκτων υλικών που εξάγονται από διαφορετικά κοιτάσματα.
Ο άνθρακας έχει την υψηλότερη ενεργειακή ένταση μεταξύ των στερεών καυσίμων - 27 MJ/kg (ανθρακίτης - 28 MJ/kg). Το κάρβουνο έχει παρόμοιους δείκτες (27 MJ/kg). Ο καφές άνθρακας έχει πολύ χαμηλότερη θερμογόνο δύναμη - 13 MJ/kg. Επίσης συνήθως περιέχει πολλή υγρασία (έως και 60%), η οποία, όταν εξατμιστεί, μειώνει τη συνολική θερμότητα της καύσης.
Η τύρφη καίγεται με θερμότητα 14-17 MJ/kg (ανάλογα με την κατάστασή της - θρυμματισμένη, πιεσμένη, μπρικέτα). Τα καυσόξυλα αποξηραμένα σε 20% υγρασία απελευθερώνουν από 8 έως 15 MJ/kg. Ταυτόχρονα, η ποσότητα ενέργειας που λαμβάνεται από το λεύκωμα και τη σημύδα μπορεί να ποικίλλει σχεδόν δύο φορές. Τα πέλλετ από διαφορετικά υλικά δίνουν περίπου τους ίδιους δείκτες - από 14 έως 18 MJ/kg.
Τα υγρά καύσιμα διαφέρουν πολύ λιγότερο στην ειδική θερμότητα καύσης τους από τα στερεά καύσιμα. Έτσι, η ειδική θερμότητα καύσης του καυσίμου ντίζελ είναι 43 MJ/l, της βενζίνης - 44 MJ/l, της κηροζίνης - 43,5 MJ/l, του μαζούτ - 40,6 MJ/l.
Η ειδική θερμότητα καύσης φυσικού αερίου είναι 33,5 MJ/m³, προπάνιο - 45 MJ/m³. Το πιο ενεργοβόρα αέριο καύσιμο είναι το αέριο υδρογόνο (120 MJ/m³). Είναι πολλά υποσχόμενο για χρήση ως καύσιμο, αλλά μέχρι σήμερα δεν έχουν βρεθεί βέλτιστες επιλογές για την αποθήκευση και τη μεταφορά του.
Σύγκριση ενεργειακής έντασης διαφορετικών τύπων καυσίμων
Κατά τη σύγκριση της ενεργειακής αξίας των κύριων τύπων στερεών, υγρών και αέριων καυσίμων, μπορεί να διαπιστωθεί ότι ένα λίτρο βενζίνης ή ντίζελ αντιστοιχεί σε 1,3 m³ φυσικού αερίου, ένα κιλό άνθρακα - 0,8 m³ αερίου, ένα κιλό καυσόξυλα - 0,4 m³ αερίου.
Η θερμότητα της καύσης ενός καυσίμου είναι ο πιο σημαντικός δείκτης απόδοσης, αλλά το εύρος της κατανομής του σε τομείς ανθρώπινης δραστηριότητας εξαρτάται από τις τεχνικές δυνατότητες και τους οικονομικούς δείκτες χρήσης.
Πρόσφατα, λόγω της τακτικής αύξησης της τιμής του φυσικού αερίου, έχει γίνει επίκαιρο το θέμα τόσο της εγκατάστασης όσο και της μετατροπής/εκσυγχρονισμού συστημάτων θέρμανσης σε εναλλακτικές (ανανεώσιμες) πηγές ενέργειας, όπως άνθρακας, καυσόξυλα, pellets, ηλιακή και αιολική ενέργεια. .
Σε αυτή την ενότητα θα επικεντρωθούμε στους λέβητες στερεών καυσίμων.
Ανάλογα με το είδος του καυσίμου διακρίνονται σε λέβητες στερεών καυσίμων (καύσιμα - κάρβουνο, ξύλο) και λέβητες pellet (καύσιμο - πέλλετ). Με τη σειρά τους, οι λέβητες στερεών καυσίμων είναι κατασκευασμένοι από χυτοσίδηρο και χάλυβα. Κάθε ένα από αυτά έχει σχεδιαστεί για να καίει έναν συγκεκριμένο τύπο καυσίμου.
Στους λέβητες από χυτοσίδηρο, ο κύριος τύπος καυσίμου είναι ο άνθρακας. Επομένως, η ονομαστική ισχύς τέτοιων λεβήτων σύμφωνα με το διαβατήριο, κατά κανόνα, υποδεικνύεται με βάση την καύση άνθρακα σε λέβητες από χυτοσίδηρο. Αλλά, εκτός από τον άνθρακα, οι λέβητες από χυτοσίδηρο μπορούν να λειτουργήσουν σε ξύλο και μπρικέτες. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να καταλάβετε ότι η ονομαστική ισχύς του λέβητα bute είναι κάπως μικρότερη από αυτή που αναφέρεται στο διαβατήριο του κατασκευαστή.
Οι χαλύβδινοι λέβητες είναι σχεδιασμένοι για την καύση καφέ άνθρακα και ξύλου. Κατά κανόνα, η ονομαστική ισχύς τέτοιων λεβήτων υποδεικνύεται με βάση τη χρήση καφέ άνθρακα ως καυσίμου. Όταν χρησιμοποιείτε ξύλο, ανάλογα με τη θερμογόνο δύναμη του, η ονομαστική ισχύς ενός χαλύβδινου λέβητα μπορεί να διαφέρει ελαφρώς. Ο καφές άνθρακας ως καύσιμο είναι κατά κανόνα ευρέως διαδεδομένος στην Ευρώπη (Γερμανία, Πολωνία κ.λπ.) λόγω των αρκετά μεγάλων κοιτασμάτων του στην περιοχή αυτή. Δεδομένου του γεγονότος ότι ο καφές άνθρακας δεν είναι σχετικός με την Ουκρανία, θα πρέπει να ληφθεί ως βάση το ξύλο.
Δεδομένου ότι μιλάμε για τη θερμογόνο δύναμη του στερεού καυσίμου, προτείνω να εξετάσουμε αυτήν την έννοια και να συγκρίνουμε διαφορετικούς τύπους καυσίμων ανάλογα με τη θερμογόνο τους αξία.
Ειδική θερμογόνος δύναμη του καυσίμου είναι ένα φυσικό μέγεθος που δείχνει πόση θερμότητα απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση καυσίμου βάρους 1 kg ή όγκου 1 m3. Η ειδική θερμότητα καύσης μετριέται σε J/kg (J/m3) ή θερμίδες/kg (θερμίδες/m3). Για την πειραματική μέτρηση αυτής της ποσότητας, χρησιμοποιούνται θερμιδομετρικές μέθοδοι.
Όσο μεγαλύτερη είναι η ειδική θερμότητα καύσης του καυσίμου, τόσο μικρότερη είναι η ειδική κατανάλωση καυσίμου στην ίδια τιμή του συντελεστή απόδοσης (απόδοσης) του λέβητα.
Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τους κύριους τύπους καυσίμου λέβητα που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή, συνηθισμένοι στην Ουκρανία.
| Τύπος φορέα ενέργειας | Ειδική θερμογόνος δύναμη | Εφαρμοσμένα συστήματα | ||
| MJ |
Kcalories | kWh | ||
| (1MJ=0,239006 θερμίδες) | (1MJ=0,278 kWh) | |||
| Καφέ κάρβουνο, μπρικέτα | 21 | 5019 | 5,84 |
Θέρμανση, παροχή ζεστού νερού (ΖΝΧ) |
| Ακατέργαστος καφές άνθρακας | 14,7 | 3513 | 4,09 | |
| Ξυλάνθρακας | 31 | 7409 | 8,62 | |
| Δρυς | 13 | 3108 | 3,61 | |
| Σημύδα | 11,7 | 2804 | 3,25 | |
| Πεύκο | 8,90 | 2127 | 2,47 | |
| Κλήθρα | 8,77 | 2097 | 2,43 | |
| Ελατο | 7,72 | 1846 | 2,15 | |
| Τρομώδης | 7,40 | 1768 | 2,06 | |
| Κάρβουνο | 29,3 | 7003 | 8,14 | |
| Κοκ | 29 | 6931 | 8,06 | |
| Ξηρή τύρφη | 15 | 3585 | 4,17 | Θέρμανση |
Αυτός ο πίνακας δίνει μια ξεχωριστή ιδέα για το μέγιστο δυνατό επίπεδο αυτής της ενέργειας, που συχνά ονομάζεται ειδική θερμότητα καύσης για ξηρά (όταν έχει νόημα να το συζητήσουμε) καύσιμα.
Επίσης, από τις τιμές που παρουσιάζονται στον πίνακα, μπορείτε να προσδιορίσετε πόσο θα αλλάξει η ονομαστική ισχύς του λέβητα ανάλογα με τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται. Έτσι, για παράδειγμα, εάν η ονομαστική ισχύς ενός λέβητα που χρησιμοποιεί μη επεξεργασμένο καφέ άνθρακα είναι 20 kW, τότε εάν χρησιμοποιείται δρυς ως καύσιμο, η ονομαστική ισχύς του ίδιου λέβητα θα μειωθεί στα 17,7 kW.
Οι ουσίες οργανικής προέλευσης περιλαμβάνουν καύσιμα που, όταν καίγονται, απελευθερώνουν μια ορισμένη ποσότητα θερμικής ενέργειας. Η παραγωγή θερμότητας πρέπει να χαρακτηρίζεται από υψηλή απόδοση και απουσία παρενεργειών, ιδίως ουσιών επιβλαβών για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον.
Για ευκολία φόρτωσης στην εστία, το ξύλο κόβεται σε μεμονωμένα στοιχεία μήκους έως 30 cm Για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της χρήσης τους, τα καυσόξυλα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν στεγνά και η διαδικασία καύσης πρέπει να είναι σχετικά αργή. Από πολλές απόψεις, το ξύλο από σκληρά ξύλα όπως η βελανιδιά και η σημύδα, η φουντουκιά και η τέφρα και ο κράταιγος είναι κατάλληλα για θέρμανση χώρων. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε ρητίνη, του αυξημένου ρυθμού καύσης και της χαμηλής θερμογόνου δύναμης, τα κωνοφόρα δέντρα είναι σημαντικά κατώτερα από αυτή την άποψη.
Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι η τιμή της θερμογόνου δύναμης επηρεάζεται από την πυκνότητα του ξύλου.
Είναι φυσικό υλικό φυτικής προέλευσης, που εξάγεται από ιζηματογενή πετρώματα.
Αυτός ο τύπος στερεού καυσίμου περιέχει άνθρακα και άλλα χημικά στοιχεία. Υπάρχει διαχωρισμός του υλικού σε τύπους ανάλογα με την ηλικία του. Ο καφές άνθρακας θεωρείται ο νεότερος, ακολουθούμενος από τον λιθάνθρακα και ο ανθρακίτης είναι παλαιότερος από όλους τους άλλους τύπους. Η ηλικία μιας εύφλεκτης ουσίας καθορίζει επίσης την περιεκτικότητά της σε υγρασία, η οποία είναι περισσότερο παρούσα σε νεαρό υλικό.
Κατά την καύση του άνθρακα, εμφανίζεται περιβαλλοντική ρύπανση και σχηματίζεται σκωρία στις σχάρες του λέβητα, η οποία σε κάποιο βαθμό δημιουργεί εμπόδιο στην κανονική καύση. Η παρουσία θείου στο υλικό είναι επίσης δυσμενής παράγοντας για την ατμόσφαιρα, αφού στον εναέριο χώρο αυτό το στοιχείο μετατρέπεται σε θειικό οξύ.
Ωστόσο, οι καταναλωτές δεν πρέπει να φοβούνται για την υγεία τους. Οι κατασκευαστές αυτού του υλικού, φροντίζοντας τους ιδιώτες πελάτες, προσπαθούν να μειώσουν την περιεκτικότητα σε θείο σε αυτό. Η θερμαντική αξία του άνθρακα μπορεί να ποικίλλει ακόμη και στον ίδιο τύπο. Η διαφορά εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του υποείδους και την περιεκτικότητά του σε ορυκτά, καθώς και από τη γεωγραφία παραγωγής. Ως στερεό καύσιμο, δεν βρίσκεται μόνο καθαρός άνθρακας, αλλά και σκωρία άνθρακα χαμηλού εμπλουτισμού, συμπιεσμένη σε μπρικέτες.
Τα πέλλετ (κοκκία καυσίμου) είναι στερεά καύσιμα που δημιουργούνται βιομηχανικά από ξύλα και φυτικά απόβλητα: ρινίσματα, φλοιός, χαρτόνι, άχυρο.
Η πρώτη ύλη, θρυμματισμένη μέχρι σκόνης, ξηραίνεται και χύνεται σε κοκκοποιητή, από όπου βγαίνει με τη μορφή κόκκων ορισμένου σχήματος. Για να προσθέσετε ιξώδες στη μάζα, χρησιμοποιείται ένα φυτικό πολυμερές, η λιγνίνη. Η πολυπλοκότητα της παραγωγικής διαδικασίας και η υψηλή ζήτηση καθορίζουν το κόστος των pellet. Το υλικό χρησιμοποιείται σε ειδικά εξοπλισμένους λέβητες.
Οι τύποι καυσίμων καθορίζονται ανάλογα με το υλικό από το οποίο υποβάλλονται σε επεξεργασία:
- στρογγυλή ξυλεία δέντρων οποιουδήποτε είδους.
- άχυρο;
- τύρφη;
- φλοιό ηλίανθου.
Μεταξύ των πλεονεκτημάτων που έχουν τα πέλλετ καυσίμου, αξίζει να σημειωθούν οι ακόλουθες ιδιότητες:
- φιλικότητα προς το περιβάλλον·
- αδυναμία παραμόρφωσης και αντοχή σε μύκητες.
- εύκολη αποθήκευση ακόμα και σε εξωτερικούς χώρους.
- ομοιομορφία και διάρκεια καύσης·
- σχετικά χαμηλό κόστος?
- Δυνατότητα χρήσης για διάφορες συσκευές θέρμανσης.
- κατάλληλο μέγεθος κόκκου για αυτόματη φόρτωση σε ειδικά εξοπλισμένο λέβητα.
Μπρικέτες
Οι μπρικέτες είναι στερεά καύσιμα που είναι από πολλές απόψεις παρόμοια με τα πέλλετ. Για την κατασκευή τους χρησιμοποιούνται πανομοιότυπα υλικά: ροκανίδια, ροκανίδια, τύρφη, φλοιοί και άχυρο. Κατά τη διαδικασία παραγωγής, οι πρώτες ύλες θρυμματίζονται και διαμορφώνονται σε μπρικέτες με συμπίεση. Αυτό το υλικό είναι επίσης ένα φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο. Είναι βολικό για αποθήκευση ακόμη και σε εξωτερικό χώρο. Ομαλή, ομοιόμορφη και αργή καύση αυτού του καυσίμου μπορεί να παρατηρηθεί τόσο σε τζάκια και σόμπες, όσο και σε λέβητες θέρμανσης.
Οι τύποι φιλικών προς το περιβάλλον στερεών καυσίμων που συζητήθηκαν παραπάνω είναι μια καλή εναλλακτική για την παραγωγή θερμότητας. Σε σύγκριση με τις ορυκτές πηγές θερμικής ενέργειας, που έχουν δυσμενή επίδραση στο περιβάλλον όταν καίγονται και είναι, επιπλέον, μη ανανεώσιμα, τα εναλλακτικά καύσιμα έχουν σαφή πλεονεκτήματα και σχετικά χαμηλό κόστος, σημαντικό για ορισμένες κατηγορίες καταναλωτών.
Ταυτόχρονα, ο κίνδυνος πυρκαγιάς τέτοιων καυσίμων είναι πολύ υψηλότερος. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να ληφθούν ορισμένα μέτρα ασφαλείας σχετικά με την αποθήκευση τους και τη χρήση πυράντοχων υλικών για τοίχους.
Υγρά και αέρια καύσιμα
Όσον αφορά τις υγρές και αέριες εύφλεκτες ουσίες, η κατάσταση εδώ έχει ως εξής.
Οι πίνακες παρουσιάζουν την ειδική θερμότητα μάζας καύσης καυσίμου (υγρού, στερεού και αέριου) και κάποιων άλλων καύσιμων υλικών. Εξετάστηκαν τα ακόλουθα καύσιμα: άνθρακας, καυσόξυλα, οπτάνθρακα, τύρφη, κηροζίνη, πετρέλαιο, αλκοόλ, βενζίνη, φυσικό αέριο κ.λπ.
Λίστα πινάκων:
Κατά την εξώθερμη αντίδραση της οξείδωσης του καυσίμου, η χημική του ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια με την απελευθέρωση ορισμένης ποσότητας θερμότητας. Η θερμική ενέργεια που προκύπτει συνήθως ονομάζεται θερμότητα καύσης του καυσίμου. Εξαρτάται από τη χημική του σύσταση, την υγρασία και είναι το κυριότερο. Η θερμότητα καύσης του καυσίμου ανά 1 kg μάζας ή 1 m 3 όγκου σχηματίζει τη μάζα ή την ογκομετρική ειδική θερμότητα της καύσης.
Η ειδική θερμότητα καύσης ενός καυσίμου είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση μιας μονάδας μάζας ή όγκου στερεού, υγρού ή αερίου καυσίμου. Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων, αυτή η τιμή μετράται σε J/kg ή J/m 3.
Η ειδική θερμότητα καύσης του καυσίμου μπορεί να προσδιοριστεί πειραματικά ή να υπολογιστεί αναλυτικά.Οι πειραματικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό της θερμογόνου δύναμης βασίζονται στην πρακτική μέτρηση της ποσότητας θερμότητας που απελευθερώνεται όταν καίγεται ένα καύσιμο, για παράδειγμα σε θερμιδόμετρο με θερμοστάτη και βόμβα καύσης. Για καύσιμο με γνωστή χημική σύνθεση, η ειδική θερμότητα καύσης μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον περιοδικό τύπο.
Υπάρχουν υψηλότερες και χαμηλότερες ειδικές θερμότητες καύσης.Η υψηλότερη θερμογόνος δύναμη είναι ίση με τη μέγιστη ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση του καυσίμου, λαμβάνοντας υπόψη τη θερμότητα που δαπανάται για την εξάτμιση της υγρασίας που περιέχεται στο καύσιμο. Η χαμηλότερη θερμότητα καύσης είναι μικρότερη από την υψηλότερη τιμή από την ποσότητα θερμότητας συμπύκνωσης, η οποία σχηματίζεται από την υγρασία του καυσίμου και το υδρογόνο της οργανικής μάζας, το οποίο μετατρέπεται σε νερό κατά την καύση.
Για τον προσδιορισμό δεικτών ποιότητας καυσίμου, καθώς και σε θερμικούς υπολογισμούς συνήθως χρησιμοποιούν χαμηλότερη ειδική θερμότητα καύσης, το οποίο είναι το πιο σημαντικό θερμικό και χαρακτηριστικό απόδοσης του καυσίμου και φαίνεται στους παρακάτω πίνακες.
Ειδική θερμότητα καύσης στερεών καυσίμων (άνθρακας, καυσόξυλα, τύρφη, κοκ)
Ο πίνακας παρουσιάζει τις τιμές της ειδικής θερμότητας καύσης ξηρού στερεού καυσίμου στη διάσταση MJ/kg. Τα καύσιμα στον πίνακα ταξινομούνται ονομαστικά με αλφαβητική σειρά.
Από τα εξεταζόμενα στερεά καύσιμα, ο άνθρακας οπτανθρακοποίησης έχει την υψηλότερη θερμογόνο δύναμη - η ειδική θερμότητα καύσης του είναι 36,3 MJ/kg (ή σε μονάδες SI 36,3·10 6 J/kg). Επιπλέον, η υψηλή θερμιδική αξία είναι χαρακτηριστική του άνθρακα, του ανθρακίτη, του άνθρακα και του καφέ άνθρακα.
Τα καύσιμα με χαμηλή ενεργειακή απόδοση περιλαμβάνουν ξύλο, καυσόξυλα, πυρίτιδα, τύρφη άλεσης και σχιστόλιθο πετρελαίου. Για παράδειγμα, η ειδική θερμότητα καύσης των καυσόξυλων είναι 8,4...12,5, και αυτή της πυρίτιδας είναι μόνο 3,8 MJ/kg.
| Καύσιμα | |
|---|---|
| Ανθρακίτης | 26,8…34,8 |
| Πέλλετ ξύλου (σφαιρίδια) | 18,5 |
| Ξηρά καυσόξυλα | 8,4…11 |
| Ξηρά καυσόξυλα σημύδας | 12,5 |
| Οπτάνθρακα αερίου | 26,9 |
| Blast coke | 30,4 |
| Ημι-κοκ | 27,3 |
| Σκόνη | 3,8 |
| Σχιστόλιθος | 4,6…9 |
| Σχιστόλιθος πετρελαίου | 5,9…15 |
| Στερεό καύσιμο πυραύλων | 4,2…10,5 |
| Τύρφη | 16,3 |
| Ινώδης τύρφη | 21,8 |
| Αλεσμένη τύρφη | 8,1…10,5 |
| Ψίχα τύρφης | 10,8 |
| Λιγνίτης | 13…25 |
| Καφέ άνθρακας (μπρικέτες) | 20,2 |
| Καφέ άνθρακας (σκόνη) | 25 |
| Άνθρακας του Ντόνετσκ | 19,7…24 |
| Ξυλάνθρακας | 31,5…34,4 |
| Κάρβουνο | 27 |
| Άνθρακας οπτανθρακοποίησης | 36,3 |
| Άνθρακας Kuznetsk | 22,8…25,1 |
| Άνθρακα Chelyabinsk | 12,8 |
| Άνθρακα Ekibastuz | 16,7 |
| Frestorf | 8,1 |
| Σκωρία | 27,5 |
Ειδική θερμότητα καύσης υγρών καυσίμων (οινόπνευμα, βενζίνη, κηροζίνη, λάδι)
Δίνεται πίνακας της ειδικής θερμότητας καύσης υγρού καυσίμου και κάποιων άλλων οργανικών υγρών. Πρέπει να σημειωθεί ότι καύσιμα όπως η βενζίνη, το ντίζελ και το πετρέλαιο έχουν υψηλή απελευθέρωση θερμότητας κατά την καύση.
Η ειδική θερμότητα καύσης αλκοόλης και ακετόνης είναι σημαντικά χαμηλότερη από τα παραδοσιακά καύσιμα κινητήρων. Επιπλέον, το υγρό καύσιμο πυραύλων έχει σχετικά χαμηλή θερμογόνο δύναμη και, με την πλήρη καύση 1 kg αυτών των υδρογονανθράκων, θα απελευθερωθεί ποσότητα θερμότητας ίση με 9,2 και 13,3 MJ, αντίστοιχα.
| Καύσιμα | Ειδική θερμότητα καύσης, MJ/kg |
|---|---|
| Ακετόνη | 31,4 |
| Βενζίνη A-72 (GOST 2084-67) | 44,2 |
| Αεροπορική βενζίνη B-70 (GOST 1012-72) | 44,1 |
| Βενζίνη AI-93 (GOST 2084-67) | 43,6 |
| Βενζόλιο | 40,6 |
| Χειμερινό καύσιμο ντίζελ (GOST 305-73) | 43,6 |
| Θερινό καύσιμο ντίζελ (GOST 305-73) | 43,4 |
| Υγρό καύσιμο πυραύλων (κηροζίνη + υγρό οξυγόνο) | 9,2 |
| Αεροπορική κηροζίνη | 42,9 |
| Κηροζίνη για φωτισμό (GOST 4753-68) | 43,7 |
| Ξυλένιο | 43,2 |
| Μαζούτ υψηλής περιεκτικότητας σε θείο | 39 |
| Μαζούτ χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο | 40,5 |
| Μαζούτ χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο | 41,7 |
| Θειούχο μαζούτ | 39,6 |
| Μεθυλική αλκοόλη (μεθανόλη) | 21,1 |
| n-Βουτυλική αλκοόλη | 36,8 |
| Λάδι | 43,5…46 |
| Μεθανέλαιο | 21,5 |
| Τολουΐνη | 40,9 |
| White spirit (GOST 313452) | 44 |
| Αιθυλενογλυκόλη | 13,3 |
| Αιθυλική αλκοόλη (αιθανόλη) | 30,6 |
Ειδική θερμότητα καύσης αερίων καυσίμων και καύσιμων αερίων
Παρουσιάζεται πίνακας της ειδικής θερμότητας καύσης αερίου καυσίμου και κάποιων άλλων καύσιμων αερίων σε διάσταση MJ/kg. Από τα αέρια που εξετάζονται, έχει την υψηλότερη ειδική μάζα θερμότητας καύσης. Η πλήρης καύση ενός κιλού αυτού του αερίου θα απελευθερώσει 119,83 MJ θερμότητας. Επίσης, καύσιμο όπως το φυσικό αέριο έχει υψηλή θερμογόνο δύναμη - η ειδική θερμότητα καύσης του φυσικού αερίου είναι 41...49 MJ/kg (για καθαρό αέριο είναι 50 MJ/kg).
| Καύσιμα | Ειδική θερμότητα καύσης, MJ/kg |
|---|---|
| 1-Βουτένιο | 45,3 |
| Αμμωνία | 18,6 |
| Ασετυλίνη | 48,3 |
| Υδρογόνο | 119,83 |
| Υδρογόνο, μείγμα με μεθάνιο (50% H 2 και 50% CH 4 κατά βάρος) | 85 |
| Υδρογόνο, μείγμα με μεθάνιο και μονοξείδιο του άνθρακα (33-33-33% κατά βάρος) | 60 |
| Υδρογόνο, μείγμα με μονοξείδιο του άνθρακα (50% H 2 50% CO 2 κατά βάρος) | 65 |
| Αέριο υψικαμίνου | 3 |
| Αέριο φούρνου οπτάνθρακα | 38,5 |
| Υγροποιημένο αέριο υδρογονάνθρακα LPG (προπάνιο-βουτάνιο) | 43,8 |
| Ισοβουτάνιο | 45,6 |
| Μεθάνιο | 50 |
| n-βουτάνιο | 45,7 |
| η-εξάνιο | 45,1 |
| ν-πεντάνιο | 45,4 |
| Σχετικό αέριο | 40,6…43 |
| Φυσικό αέριο | 41…49 |
| Προπαδιένη | 46,3 |
| Προπάνιο | 46,3 |
| Προπυλένιο | 45,8 |
| Προπυλένιο, μείγμα με υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα (90%-9%-1% κατά βάρος) | 52 |
| Ίθαν | 47,5 |
| Αιθυλένιο | 47,2 |
Ειδική θερμότητα καύσης ορισμένων εύφλεκτων υλικών
Παρέχεται πίνακας της ειδικής θερμότητας καύσης ορισμένων εύφλεκτων υλικών (ξύλο, χαρτί, πλαστικό, άχυρο, καουτσούκ κ.λπ.). Πρέπει να σημειωθούν υλικά με υψηλή απελευθέρωση θερμότητας κατά την καύση. Τέτοια υλικά περιλαμβάνουν: καουτσούκ διαφόρων τύπων, διογκωμένη πολυστερίνη (αφρός), πολυπροπυλένιο και πολυαιθυλένιο.
| Καύσιμα | Ειδική θερμότητα καύσης, MJ/kg |
|---|---|
| Χαρτί | 17,6 |
| Δερματίνη | 21,5 |
| Ξύλο (ράβδοι με περιεκτικότητα σε υγρασία 14%) | 13,8 |
| Ξύλο σε στοίβες | 16,6 |
| ξύλο βελανιδιάς | 19,9 |
| Ξύλο ελάτης | 20,3 |
| Ξύλο πράσινο | 6,3 |
| ξύλο πεύκου | 20,9 |
| Capron | 31,1 |
| Προϊόντα καρβολίτη | 26,9 |
| Χαρτόνι | 16,5 |
| Καουτσούκ στυρενίου βουταδιενίου SKS-30AR | 43,9 |
| Φυσικό καουτσούκ | 44,8 |
| Συνθετικό λάστιχο | 40,2 |
| Καουτσούκ SKS | 43,9 |
| Καουτσούκ χλωροπρενίου | 28 |
| Πολυβινυλοχλωρίδιο λινέλαιο | 14,3 |
| Λινοτάπητα διπλής στρώσης πολυβινυλοχλωριδίου | 17,9 |
| Πολυβινυλοχλωρίδιο λινέλαιο σε βάση από τσόχα | 16,6 |
| Λινοτάπητα πολυβινυλοχλωριδίου με θερμή βάση | 17,6 |
| Λινοτάπητα πολυβινυλοχλωρίδιο με βάση το ύφασμα | 20,3 |
| Λινοτάπητες από καουτσούκ (Relin) | 27,2 |
| Παραφίνη παραφίνη | 11,2 |
| Αφρώδες πλαστικό PVC-1 | 19,5 |
| Αφρώδες πλαστικό FS-7 | 24,4 |
| Αφρώδες πλαστικό FF | 31,4 |
| Διογκωμένη πολυστερίνη PSB-S | 41,6 |
| Αφρό πολυουρεθάνης | 24,3 |
| Σκληρό υλικό από πεπιεσμένες ίνες | 20,9 |
| Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) | 20,7 |
| Πολυανθρακικό | 31 |
| Πολυπροπυλένιο | 45,7 |
| Πολυστυρένιο | 39 |
| Πολυαιθυλένιο υψηλής πίεσης | 47 |
| Πολυαιθυλένιο χαμηλής πίεσης | 46,7 |
| Καουτσούκ | 33,5 |
| Ruberoid | 29,5 |
| αιθάλη καναλιού | 28,3 |
| Σανός | 16,7 |
| Αχυρο | 17 |
| Οργανικό γυαλί (πλεξιγκλάς) | 27,7 |
| Textolite | 20,9 |
| Τολ | 16 |
| TNT | 15 |
| Βαμβάκι | 17,5 |
| Κυτταρίνη | 16,4 |
| Μαλλί και ίνες μαλλιού | 23,1 |
Πηγές:
- GOST 147-2013 Στερεό ορυκτό καύσιμο. Προσδιορισμός της υψηλότερης θερμογόνου δύναμης και υπολογισμός της χαμηλότερης θερμογόνου δύναμης.
- GOST 21261-91 Προϊόντα πετρελαίου. Μέθοδος προσδιορισμού της υψηλότερης θερμογόνου δύναμης και υπολογισμού της χαμηλότερης θερμογόνου δύναμης.
- GOST 22667-82 Φυσικά εύφλεκτα αέρια. Μέθοδος υπολογισμού για τον προσδιορισμό της θερμογόνου δύναμης, της σχετικής πυκνότητας και του αριθμού Wobbe.
- GOST 31369-2008 Φυσικό αέριο. Υπολογισμός θερμογόνου δύναμης, πυκνότητας, σχετικής πυκνότητας και αριθμού Wobbe με βάση τη σύνθεση των συστατικών.
- Zemsky G. T. Εύφλεκτες ιδιότητες ανόργανων και οργανικών υλικών: βιβλίο αναφοράς M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.
(Εικ. 14.1 - Θερμιδική αξία
χωρητικότητα καύσιμου)
Δώστε προσοχή στη θερμογόνο δύναμη (ειδική θερμότητα καύσης) διαφόρων τύπων καυσίμου, συγκρίνετε τους δείκτες. Η θερμογόνος δύναμη του καυσίμου χαρακτηρίζει την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση καυσίμου βάρους 1 kg ή όγκου 1 m³ (1 l). Τις περισσότερες φορές, η θερμογόνος δύναμη μετριέται σε J/kg (J/m³, J/l). Όσο μεγαλύτερη είναι η ειδική θερμότητα καύσης του καυσίμου, τόσο μικρότερη είναι η κατανάλωσή του. Επομένως, η θερμογόνος δύναμη είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του καυσίμου.
Η ειδική θερμότητα καύσης κάθε τύπου καυσίμου εξαρτάται από:
- Από τα εύφλεκτα συστατικά του (άνθρακας, υδρογόνο, πτητικό εύφλεκτο θείο κ.λπ.).
- Από την περιεκτικότητά του σε υγρασία και τέφρα.
| Πίνακας 4 - Ειδική θερμότητα καύσης διαφόρων φορέων ενέργειας, συγκριτική ανάλυση κόστους. | |||||||||
| Τύπος φορέα ενέργειας | Θερμιδική αξία | Ογκομετρικοό πυκνότητα της ύλης (ρ=m/V) | Τιμή μονάδας τυπικό καύσιμο | Συντ. χρήσιμη δράση (αποτελεσματικότητα) του συστήματος θέρμανση, % | Τιμή ανά 1 kWh | Εφαρμοσμένα συστήματα | |||
| MJ | kWh | ||||||||
| (1MJ=0,278kWh) | |||||||||
| Ηλεκτρική ενέργεια | - | 1,0 kWh | - | 3,70 τρίψτε. ανά kWh | 98% | 3,78 τρίψτε. | Θέρμανση, παροχή ζεστού νερού (ΖΝΧ), κλιματισμός, μαγείρεμα | ||
| Μεθάνιο (CH4, θερμοκρασία σημείο βρασμού: -161,6 °C) | 39,8 MJ/m³ | 11,1 kWh/m³ | 0,72 kg/m³ | 5,20 τρίψτε. ανά m³ | 94% | 0,50 τρίψτε. | |||
| Προπάνιο (C3H8, θερμοκρασία σημείο βρασμού: -42,1 °C) | 46,34 MJ/kg | 23,63 MJ/l | 12,88 kWh/kg | 6,57 kWh/l | 0,51 kg/l | 18.00 τρίψτε. αίθουσα | 94% | 2,91 τρίψτε. | Θέρμανση, παροχή ζεστού νερού (ΖΝΧ), μαγείρεμα, εφεδρική και μόνιμη παροχή ρεύματος, αυτόνομη σηπτική δεξαμενή (αποχέτευση), θερμάστρες εξωτερικού χώρου, ψησταριές εξωτερικού χώρου, τζάκια, μπάνια, επώνυμα φωτιστικά |
| Βουτάνιο C4H10, θερμοκρασία σημείο βρασμού: -0,5 °C) | 47,20 MJ/kg | 27,38 MJ/l | 13,12 kWh/kg | 7,61 kWh/l | 0,58 kg/l | 14.00 τρίψτε. αίθουσα | 94% | 1,96 τρίψτε. | Θέρμανση, παροχή ζεστού νερού (ΖΝΧ), μαγείρεμα, εφεδρική και μόνιμη παροχή ρεύματος, αυτόνομη σηπτική δεξαμενή (αποχέτευση), θερμάστρες εξωτερικού χώρου, ψησταριές εξωτερικού χώρου, τζάκια, μπάνια, επώνυμα φωτιστικά |
| Προπάνιο-βουτάνιο (LPG - υγροποιημένο αέριο υδρογονάνθρακα) | 46,8 MJ/kg | 25,3 MJ/l | 13,0 kWh/kg | 7,0 kWh/l | 0,54 kg/l | 16.00 τρίψτε. αίθουσα | 94% | 2,42 τρίψτε. | Θέρμανση, παροχή ζεστού νερού (ΖΝΧ), μαγείρεμα, εφεδρική και μόνιμη παροχή ρεύματος, αυτόνομη σηπτική δεξαμενή (αποχέτευση), θερμάστρες εξωτερικού χώρου, ψησταριές εξωτερικού χώρου, τζάκια, μπάνια, επώνυμα φωτιστικά |
| Καύσιμο πετρελαίου | 42,7 MJ/kg | 11,9 kWh/kg | 0,85 kg/l | 30,00 τρίψτε. ανά κιλό | 92% | 2,75 τρίψτε. | Θέρμανση (η θέρμανση του νερού και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύ ακριβή) | ||
| Καυσόξυλα (σημύδα, υγρασία - 12%) | 15,0 MJ/kg | 4,2 kWh/kg | 0,47-0,72 kg/dm³ | 3,00 τρίψτε. ανά κιλό | 90% | 0,80 τρίψτε. | Θέρμανση (άβολο για το μαγείρεμα φαγητού, σχεδόν αδύνατο να πάρει ζεστό νερό) | ||
| Κάρβουνο | 22,0 MJ/kg | 6,1 kWh/kg | 1200-1500 kg/m³ | 7,70 τρίψτε. ανά κιλό | 90% | 1,40 τρίψτε. | Θέρμανση | ||
| Αέριο MAPP (μείγμα υγραερίου - 56% με μεθυλοακετυλένιο-προπαδιένιο - 44%) | 89,6 MJ/kg | 24,9 kWh/m³ | 0,1137 kg/dm³ | -Ρ. | 0% | Θέρμανση, παροχή ζεστού νερού (ΖΝΧ), μαγείρεμα, εφεδρική και μόνιμη παροχή ρεύματος, αυτόνομη σηπτική δεξαμενή (αποχέτευση), θερμάστρες εξωτερικού χώρου, ψησταριές εξωτερικού χώρου, τζάκια, μπάνια, επώνυμα φωτιστικά | |||
ανά m³
(Εικ. 14.2 - Ειδική θερμότητα καύσης)
Σύμφωνα με τον πίνακα «Ειδική Θερμότητα Καύσης Διάφορων Φορέων Ενέργειας, Συγκριτική Ανάλυση Κόστους», το προπάνιο-βουτάνιο (υγροποιημένο αέριο πετρελαίου) είναι κατώτερο σε οικονομικά οφέλη και προοπτικές χρήσης μόνο από το φυσικό αέριο (μεθάνιο). Ωστόσο, πρέπει να δοθεί προσοχή στην τάση για αναπόφευκτη αύξηση του κόστους του κύριου φυσικού αερίου, η οποία σήμερα είναι σημαντικά υποτιμημένη. Οι αναλυτές προβλέπουν μια αναπόφευκτη αναδιοργάνωση του κλάδου, η οποία θα οδηγήσει σε σημαντική αύξηση της τιμής του φυσικού αερίου, υπερβαίνοντας ίσως και το κόστος του ντίζελ.
