เมื่อเชื้อเพลิงใดๆ ที่ถูกเผาไหม้จะปล่อยความร้อน (พลังงาน) ออกมา ซึ่งมีหน่วยเป็นจูลหรือแคลอรี่ (4.3 J = 1 แคลอรี) ในทางปฏิบัติในการวัดปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะใช้แคลอรีมิเตอร์ซึ่งเป็นอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อน ความร้อนจากการเผาไหม้เรียกอีกอย่างว่าค่าความร้อน

ปริมาณความร้อนที่ได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับค่าความร้อนเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับมวลของมันด้วย

หากต้องการเปรียบเทียบสารด้วยปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้จะสะดวกกว่า โดยจะแสดงปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงหนึ่งกิโลกรัม (ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้โดยมวล) หรือหนึ่งลิตรลูกบาศก์เมตร (ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้โดยปริมาตร)

หน่วยความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ยอมรับในระบบ SI คือ kcal/kg, MJ/kg, kcal/m³, MJ/m³ รวมถึงอนุพันธ์ของพวกมันด้วย

ค่าพลังงานของเชื้อเพลิงถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดยค่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง มวลและความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้แสดงได้ด้วยสูตรง่ายๆ:

ถาม = คิว มโดยที่ Q คือปริมาณความร้อนใน J, q คือความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ในหน่วย J/kg, m คือมวลของสารในหน่วยกิโลกรัม

สำหรับเชื้อเพลิงทุกประเภทและสารที่ติดไฟได้ส่วนใหญ่ค่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ได้ถูกกำหนดและรวบรวมเป็นตารางมานานแล้วซึ่งผู้เชี่ยวชาญใช้เมื่อคำนวณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงหรือวัสดุอื่น ๆ อาจมีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยในตารางต่างๆ ซึ่งอธิบายได้อย่างชัดเจนด้วยเทคนิคการวัดที่แตกต่างกันเล็กน้อยหรือค่าความร้อนที่แตกต่างกันของวัสดุที่ติดไฟได้คล้ายกันซึ่งสกัดจากแหล่งสะสมที่แตกต่างกัน

ถ่านหินมีความเข้มข้นของพลังงานสูงสุดในบรรดาเชื้อเพลิงแข็ง - 27 MJ/kg (แอนทราไซต์ - 28 MJ/kg) ถ่านมีตัวบ่งชี้ที่คล้ายกัน (27 MJ/kg) ถ่านหินสีน้ำตาลมีค่าความร้อนต่ำกว่ามาก - 13 MJ/kg มันมักจะมีความชื้นจำนวนมาก (มากถึง 60%) ซึ่งเมื่อระเหยจะช่วยลดความร้อนรวมของการเผาไหม้

พีทเผาไหม้ด้วยความร้อน 14-17 MJ/กก. (ขึ้นอยู่กับสภาพของมัน - ร่วน กดอัดก้อน) ฟืนทำให้แห้งโดยมีความชื้น 20% ปล่อยความชื้นตั้งแต่ 8 ถึง 15 MJ/กก. ในเวลาเดียวกันปริมาณพลังงานที่ได้รับจากแอสเพนและเบิร์ชอาจแตกต่างกันเกือบสองเท่า เม็ดที่ทำจากวัสดุต่างกันจะให้ตัวบ่งชี้ที่เหมือนกันโดยประมาณ - ตั้งแต่ 14 ถึง 18 MJ/กก.

เชื้อเพลิงเหลวจะมีความร้อนจำเพาะในการเผาไหม้น้อยกว่าเชื้อเพลิงแข็งมาก ดังนั้น ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงดีเซลคือ 43 MJ/l น้ำมันเบนซิน - 44 MJ/l น้ำมันก๊าด - 43.5 MJ/l น้ำมันเตา - 40.6 MJ/l

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของก๊าซธรรมชาติคือ 33.5 MJ/m³ โพรเพน - 45 MJ/m³ เชื้อเพลิงก๊าซที่ใช้พลังงานมากที่สุดคือก๊าซไฮโดรเจน (120 MJ/m³) มีแนวโน้มดีมากที่จะใช้เป็นเชื้อเพลิง แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่พบทางเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการจัดเก็บและการขนส่ง

การเปรียบเทียบความเข้มข้นของพลังงานของเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ

เมื่อเปรียบเทียบค่าพลังงานของเชื้อเพลิงแข็ง ของเหลว และก๊าซประเภทหลัก สามารถระบุได้ว่าน้ำมันเบนซินหรือน้ำมันดีเซลหนึ่งลิตรสอดคล้องกับก๊าซธรรมชาติ 1.3 m³ ถ่านหินหนึ่งกิโลกรัม - ก๊าซ 0.8 m³ หนึ่งกิโลกรัม ฟืน - ก๊าซ 0.4 m³

ความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุด แต่ความกว้างของการกระจายในพื้นที่ของกิจกรรมของมนุษย์ขึ้นอยู่กับความสามารถทางเทคนิคและตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจของการใช้งาน

ในบทนี้ เราจะได้เรียนรู้วิธีคำนวณปริมาณความร้อนที่เชื้อเพลิงปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ นอกจากนี้เราจะพิจารณาลักษณะของเชื้อเพลิง - ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้

เนื่องจากทั้งชีวิตของเราขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหว และการเคลื่อนไหวส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง การศึกษาหัวข้อนี้จึงมีความสำคัญมากในการทำความเข้าใจหัวข้อ “ปรากฏการณ์ความร้อน”

หลังจากศึกษาประเด็นที่เกี่ยวข้องกับปริมาณความร้อนและความจุความร้อนจำเพาะแล้ว เรามาพิจารณากันต่อไป ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อการเผาไหม้เชื้อเพลิง.

คำนิยาม

เชื้อเพลิง- สารที่ก่อให้เกิดความร้อนในบางกระบวนการ (การเผาไหม้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์) เป็นแหล่งพลังงาน

น้ำมันเชื้อเพลิงเกิดขึ้น ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ(รูปที่ 1)

ข้าว. 1. ประเภทของน้ำมันเชื้อเพลิง

• เชื้อเพลิงแข็ง ได้แก่ ถ่านหินและพีท.
• เชื้อเพลิงเหลว ได้แก่ น้ำมัน น้ำมันเบนซิน และผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมอื่นๆ.
• เชื้อเพลิงที่เป็นก๊าซ ได้แก่ ก๊าซธรรมชาติ.
• แยกกันเราสามารถเน้นเรื่องธรรมดามากเมื่อเร็ว ๆ นี้ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์.

การเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นกระบวนการทางเคมีที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ในระหว่างการเผาไหม้ อะตอมของคาร์บอนจะรวมตัวกับอะตอมของออกซิเจนเพื่อสร้างโมเลกุล ด้วยเหตุนี้พลังงานจึงถูกปล่อยออกมาซึ่งบุคคลใช้เพื่อจุดประสงค์ของตนเอง (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. การก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์

เพื่อกำหนดลักษณะของเชื้อเพลิง จะใช้คุณลักษณะต่อไปนี้: ค่าความร้อน- ค่าความร้อนแสดงปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง (รูปที่ 3) ในวิชาฟิสิกส์ ค่าความร้อนสอดคล้องกับแนวคิดนี้ ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของสาร.

ข้าว. 3. ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้

คำนิยาม

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้- ปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะของเชื้อเพลิง ซึ่งเท่ากับตัวเลขของปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงโดยสมบูรณ์

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้มักจะแสดงด้วยตัวอักษร หน่วยวัด:

ไม่มีหน่วยวัด เนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเกือบคงที่

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยการทดลองโดยใช้เครื่องมือที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตามมีตารางพิเศษสำหรับการแก้ปัญหา ด้านล่างนี้เรานำเสนอค่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้สำหรับเชื้อเพลิงบางประเภท

สาร

ตารางที่ 4. ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของสารบางชนิด

จากค่าที่กำหนดเป็นที่ชัดเจนว่าในระหว่างการเผาไหม้ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาดังนั้นจึงใช้หน่วยวัด (เมกะจูล) และ (กิกะจูล)

ในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง จะใช้สูตรต่อไปนี้:

ที่นี่: - มวลเชื้อเพลิง (กก.) - ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิง ()

โดยสรุป เราทราบว่าเชื้อเพลิงส่วนใหญ่ที่มนุษยชาติใช้นั้นถูกเก็บไว้โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซ ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นบนโลกเนื่องจากอิทธิพลของดวงอาทิตย์ (รูปที่ 4)

ข้าว. 4. การก่อตัวของเชื้อเพลิง

ในบทต่อไปเราจะพูดถึงกฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงพลังงานในกระบวนการทางกลและทางความร้อน

รายการวรรณกรรม

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / เอ็ด. ออร์โลวา วี.เอ., รอยเซนา ไอ. ฟิสิกส์ 8. - อ.: ความจำ.
2. Peryshkin A.V. ฟิสิกส์ 8. - ม.: อีแร้ง, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. ฟิสิกส์ 8. - ม.: การตรัสรู้.

1. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "festival.1september.ru" ()
2. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "school.xvatit.com" ()
3. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "stringer46.narod.ru" ()

การบ้าน

นอกจากส่วนประกอบหลักแล้ว ถ่านหินยังมีสารเติมแต่งที่ก่อให้เกิดเถ้าที่ไม่ติดไฟหลายชนิด "หิน" เถ้าก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและถูกเผาเป็นตะกรันบนตะแกรงซึ่งทำให้การเผาถ่านหินทำได้ยาก นอกจากนี้การมีหินยังช่วยลดความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ถ่านหินอีกด้วย ปริมาณแร่ธาตุจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทและสภาพการขุด โดยปริมาณเถ้าของถ่านหินแข็งจะอยู่ที่ประมาณ 15% (10–20%)
องค์ประกอบที่เป็นอันตรายอีกประการหนึ่งของถ่านหินคือ กำมะถัน- ในระหว่างการเผาไหม้ของกำมะถันจะเกิดออกไซด์ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นกรดซัลฟิวริกในชั้นบรรยากาศ ปริมาณกำมะถันในถ่านหินที่เราจัดหาให้กับลูกค้าผ่านเครือข่ายตัวแทนของเราคือประมาณ 0.5% ซึ่งเป็นค่าที่ต่ำมาก ซึ่งหมายความว่าระบบนิเวศของบ้านของคุณจะได้รับการอนุรักษ์ไว้
ตัวบ่งชี้หลักของน้ำมันเชื้อเพลิงคือ ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้- สำหรับถ่านหิน ตัวเลขนี้คือ:

ตัวเลขเหล่านี้อ้างถึงความเข้มข้นของถ่านหิน ตัวเลขจริงอาจแตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้นสำหรับถ่านหินแข็งธรรมดาที่หาซื้อได้ที่โกดังถ่านหิน ค่าที่ระบุคือ 5,000-5500 กิโลแคลอรี/กก. เราใช้ 5300 กิโลแคลอรี/กก. ในการคำนวณ
ความหนาแน่นของถ่านหินอยู่ระหว่าง 1 ถึง 1.7 (ถ่านหินแข็ง - 1.3–1.4) g/cm 3 ขึ้นอยู่กับชนิดและเนื้อหาของแร่ธาตุ ในเทคโนโลยียังใช้ "ความหนาแน่นรวม" อีกด้วย โดยมีค่าประมาณ 800-1,000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร

ประเภทและเกรดของถ่านหิน

ถ่านหินถูกจัดประเภทตามพารามิเตอร์หลายอย่าง (ภูมิศาสตร์ของการสกัด องค์ประกอบทางเคมี) แต่จากมุมมอง "ในประเทศ" เมื่อซื้อถ่านหินเพื่อใช้ในเตาเผา ก็เพียงพอที่จะเข้าใจการติดฉลากและความเป็นไปได้ในการใช้งานใน ThermoRobot

ตามระดับของการทำให้เป็นถ่านหิน ถ่านหินสามประเภทมีความโดดเด่น: สีน้ำตาล, หินและ แอนทราไซต์ใช้ระบบการกำหนดถ่านหินต่อไปนี้: ความหลากหลาย = (ยี่ห้อ) + (ขนาด).

นอกเหนือจากเกรดหลักที่กำหนดในตารางแล้ว ถ่านหินระดับกลางยังโดดเด่นอีกด้วย: DG (ก๊าซเปลวไฟยาว), GZH (ไขมันก๊าซ), KZH (ไขมันโค้ก), PA (กึ่งแอนทราไซต์), ถ่านหินสีน้ำตาลก็เช่นกัน แบ่งออกเป็นกลุ่ม
เกรดถ่านหินโค้ก (G, โค้ก, Zh, K, OS) ไม่ได้ถูกนำมาใช้จริงในวิศวกรรมพลังงานความร้อนเนื่องจากเป็นวัตถุดิบที่หายากสำหรับอุตสาหกรรมโค้ก
ตามระดับขนาด (ขนาดชิ้น เศษส่วน) ถ่านหินที่คัดเกรดจะแบ่งออกเป็น:

นอกจากถ่านหินเกรดแล้ว ยังมีเศษส่วนและการคัดกรองแบบรวมจำหน่ายอีกด้วย (PK, KO, OM, MS, SSh, MSSh, OMSSh) ขนาดของถ่านหินจะพิจารณาจากค่าที่น้อยกว่าของเศษส่วนที่ดีที่สุดและค่าที่มากกว่าของเศษส่วนที่ใหญ่ที่สุดที่ระบุในชื่อของเกรดถ่านหิน
ตัวอย่างเช่นเศษส่วน OM (M - 13–25, O - 25-50) คือ 13–50 มม.

นอกจากถ่านหินประเภทที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว คุณยังสามารถหาซื้อถ่านหินอัดแท่งซึ่งสกัดจากตะกอนถ่านหินที่มีสมรรถนะต่ำ

ถ่านหินเผาไหม้อย่างไร

ถ่านหินประกอบด้วยส่วนประกอบที่ติดไฟได้ 2 ส่วน: สารระเหยและ สารตกค้างที่เป็นของแข็ง (โค้ก).

ในช่วงแรกของการเผาไหม้ สารระเหยจะถูกปล่อยออกมา เมื่อมีออกซิเจนมากเกินไป จะเผาไหม้อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดเปลวไฟยาวแต่ความร้อนน้อย

หลังจากนั้นโค้กที่ตกค้างก็จะไหม้หมด ความเข้มของอุณหภูมิการเผาไหม้และการจุดระเบิดขึ้นอยู่กับระดับของการเกิดถ่านหินนั่นคือตามประเภทของถ่านหิน (สีน้ำตาล, แข็ง, แอนทราไซต์)
ยิ่งระดับคาร์บอไนเซชันสูง (ค่าสูงสุดสำหรับแอนทราไซต์) อุณหภูมิการจุดระเบิดและความร้อนในการเผาไหม้ก็จะยิ่งสูงขึ้น แต่ความเข้มของการเผาไหม้ก็จะยิ่งต่ำลง

เกรดถ่านหิน D, G

เนื่องจากมีสารระเหยในปริมาณสูงถ่านหินดังกล่าวจึงลุกเป็นไฟอย่างรวดเร็วและเผาไหม้อย่างรวดเร็ว ถ่านหินเกรดเหล่านี้มีจำหน่ายและเหมาะสำหรับหม้อไอน้ำเกือบทุกประเภทอย่างไรก็ตามสำหรับการเผาไหม้ที่สมบูรณ์จะต้องจัดหาถ่านหินนี้ในส่วนเล็ก ๆ เพื่อให้สารระเหยที่ปล่อยออกมามีเวลารวมตัวกับออกซิเจนในอากาศอย่างสมบูรณ์ การเผาไหม้ถ่านหินโดยสมบูรณ์มีลักษณะเป็นเปลวไฟสีเหลืองและก๊าซไอเสียที่ชัดเจน การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของสารระเหยทำให้เกิดเปลวไฟสีม่วงและควันดำ
เพื่อการเผาไหม้ถ่านหินอย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการจะต้องได้รับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง โหมดการทำงานนี้จะถูกนำไปใช้ในห้องหม้อไอน้ำอัตโนมัติ Termorobot

ถ่านหินเกรด A

การจุดไฟทำได้ยากกว่า แต่จะเผาไหม้เป็นเวลานานและก่อให้เกิดความร้อนมากกว่ามาก สามารถบรรจุถ่านหินได้เป็นชุดใหญ่ เนื่องจากถ่านหินจะเผากากโค้กเป็นส่วนใหญ่ และไม่มีสารระเหยออกมาเป็นปริมาณมาก โหมดการเป่ามีความสำคัญมากเนื่องจากหากไม่มีอากาศการเผาไหม้จะเกิดขึ้นช้าๆอาจหยุดหรือในทางกลับกันอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นมากเกินไปทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนและความเหนื่อยหน่ายของหม้อไอน้ำ

เชื้อเพลิงคืออะไร?

นี่คือองค์ประกอบหนึ่งหรือส่วนผสมของสารที่สามารถเปลี่ยนรูปทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยความร้อน เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ ปริมาณของตัวออกซิไดเซอร์ซึ่งใช้ในการปล่อยพลังงานความร้อนมีความแตกต่างกันในปริมาณเชิงปริมาณ

ในความหมายกว้างๆ เชื้อเพลิงคือตัวพาพลังงาน ซึ่งก็คือพลังงานศักย์ประเภทหนึ่งที่มีศักยภาพ

การจำแนกประเภท

ปัจจุบันประเภทของเชื้อเพลิงจะถูกแบ่งตามสถานะการรวมตัวเป็นของเหลว ของแข็ง และก๊าซ

วัสดุแข็งตามธรรมชาติ ได้แก่ หิน ฟืน และแอนทราไซต์ ถ่านอัดแท่ง โค้ก เทอร์โมแอนทราไซต์เป็นเชื้อเพลิงแข็งสังเคราะห์ประเภทหนึ่ง

ของเหลว ได้แก่ สารที่มีสารที่มีต้นกำเนิดจากสารอินทรีย์ ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ซัลเฟอร์ เชื้อเพลิงเหลวเทียมจะเป็นเรซินและน้ำมันเชื้อเพลิงหลากหลายชนิด

เป็นส่วนผสมของก๊าซหลายชนิด: เอทิลีน มีเทน โพรเพน บิวเทน นอกจากนี้ เชื้อเพลิงที่เป็นก๊าซยังประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ไนโตรเจน ไอน้ำ และออกซิเจน

ตัวชี้วัดน้ำมันเชื้อเพลิง

ตัวบ่งชี้หลักของการเผาไหม้ สูตรในการกำหนดค่าความร้อนนั้นพิจารณาในอุณหเคมี ปล่อย “เชื้อเพลิงมาตรฐาน” ซึ่งหมายถึงค่าความร้อนของแอนทราไซต์ 1 กิโลกรัม

น้ำมันทำความร้อนในครัวเรือนมีไว้สำหรับการเผาไหม้ในอุปกรณ์ทำความร้อนที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งตั้งอยู่ในที่พักอาศัย เครื่องกำเนิดความร้อนที่ใช้ในการเกษตรสำหรับการอบแห้งอาหารสัตว์ การบรรจุกระป๋อง

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงคือค่าที่แสดงถึงปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงโดยสมบูรณ์โดยมีปริมาตร 1 ลบ.ม. 3 หรือมวลหนึ่งกิโลกรัม

ในการวัดค่านี้ จะใช้ J/kg, J/m3, แคลอรี่/m3 เพื่อตรวจสอบความร้อนของการเผาไหม้จะใช้วิธีแคลอรี่

เมื่อความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะจะลดลง และประสิทธิภาพยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

ความร้อนจากการเผาไหม้ของสารคือปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการออกซิเดชันของสารที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ

จะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบทางเคมีตลอดจนสถานะการรวมตัวของสารที่ติดไฟได้

คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

ค่าความร้อนที่สูงขึ้นและต่ำลงนั้นสัมพันธ์กับสถานะการรวมตัวของน้ำในสารที่ได้รับหลังการเผาไหม้เชื้อเพลิง

ค่าความร้อนที่สูงกว่าคือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้สารโดยสมบูรณ์ ค่านี้ยังรวมถึงความร้อนจากการควบแน่นของไอน้ำด้วย

ค่าความร้อนในการทำงานต่ำสุดคือค่าที่สอดคล้องกับการปล่อยความร้อนระหว่างการเผาไหม้โดยไม่คำนึงถึงความร้อนของการควบแน่นของไอน้ำ

ความร้อนแฝงของการควบแน่นคือปริมาณพลังงานของการควบแน่นของไอน้ำ

ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์

ค่าความร้อนสูงและต่ำมีความสัมพันธ์กันตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

QB = QH + k(W + 9H)

โดยที่ W คือปริมาณโดยน้ำหนัก (เป็น%) ของน้ำในสารไวไฟ

H คือปริมาณไฮโดรเจน (% โดยมวล) ในสารที่ติดไฟได้

k - สัมประสิทธิ์เท่ากับ 6 kcal/kg

วิธีการคำนวณ

ค่าความร้อนสูงและต่ำจะถูกกำหนดโดยสองวิธีหลัก: การคำนวณและการทดลอง

แคลอริมิเตอร์ใช้สำหรับการคำนวณเชิงทดลอง ขั้นแรกให้เผาตัวอย่างเชื้อเพลิงในนั้น ความร้อนที่จะปล่อยออกมาจะถูกน้ำดูดซับไว้จนหมด ด้วยความคิดเกี่ยวกับมวลของน้ำ คุณสามารถกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของค่าความร้อนของการเผาไหม้

เทคนิคนี้ถือว่าง่ายและมีประสิทธิภาพเพียงต้องใช้ความรู้เกี่ยวกับข้อมูลการวิเคราะห์ทางเทคนิคเท่านั้น

ในวิธีการคำนวณค่าความร้อนสูงและต่ำจะถูกคำนวณโดยใช้สูตร Mendeleev

Q p H = 339C p +1030H p -109(O p -S p) - 25 W p (กิโลจูล/กก.)

โดยคำนึงถึงปริมาณคาร์บอน, ออกซิเจน, ไฮโดรเจน, ไอน้ำ, ซัลเฟอร์ในองค์ประกอบการทำงาน (เป็นเปอร์เซ็นต์) ปริมาณความร้อนระหว่างการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยคำนึงถึงเชื้อเพลิงที่เท่ากัน

ความร้อนจากการเผาไหม้ของก๊าซทำให้สามารถคำนวณเบื้องต้นและกำหนดประสิทธิภาพของการใช้เชื้อเพลิงบางประเภทได้

คุณสมบัติของแหล่งกำเนิด

เพื่อทำความเข้าใจว่าเชื้อเพลิงบางชนิดถูกปล่อยออกมามีความร้อนเท่าใดจึงจำเป็นต้องมีแนวคิดเกี่ยวกับที่มาของมัน

โดยธรรมชาติแล้ว เชื้อเพลิงแข็งมีหลายประเภท ซึ่งมีองค์ประกอบและคุณสมบัติต่างกัน

การก่อตัวเกิดขึ้นหลายขั้นตอน ขั้นแรกเกิดพีทขึ้นจากนั้นจึงได้ถ่านหินสีน้ำตาลและแข็งจากนั้นจึงเกิดแอนทราไซต์ แหล่งที่มาหลักของการก่อตัวของเชื้อเพลิงแข็งคือ ใบไม้ ไม้ และเข็มสน เมื่อส่วนต่างๆ ของพืชตายและสัมผัสกับอากาศ พวกมันจะถูกทำลายโดยเชื้อราและก่อตัวเป็นพีรุ การสะสมของมันจะกลายเป็นมวลสีน้ำตาลจากนั้นจึงได้ก๊าซสีน้ำตาล

ที่ความดันและอุณหภูมิสูง ก๊าซสีน้ำตาลจะกลายเป็นถ่านหิน จากนั้นเชื้อเพลิงจะสะสมอยู่ในรูปของแอนทราไซต์

นอกจากอินทรียวัตถุแล้ว เชื้อเพลิงยังมีบัลลาสต์เพิ่มเติมอีกด้วย สารอินทรีย์ถือเป็นส่วนที่เกิดขึ้นจากสารอินทรีย์ ได้แก่ ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน นอกจากองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้แล้วยังมีบัลลาสต์: ความชื้นเถ้า

เทคโนโลยีการเผาไหม้เกี่ยวข้องกับการแยกมวลเชื้อเพลิงที่ใช้งานได้ แห้ง และที่ติดไฟได้ มวลการทำงานคือเชื้อเพลิงในรูปแบบดั้งเดิมที่จ่ายให้กับผู้บริโภค มวลแห้งเป็นองค์ประกอบที่ไม่มีน้ำ

สารประกอบ

ส่วนประกอบที่มีค่าที่สุดคือคาร์บอนและไฮโดรเจน

องค์ประกอบเหล่านี้มีอยู่ในเชื้อเพลิงทุกประเภท ในพีทและไม้เปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนสูงถึง 58 เปอร์เซ็นต์ในถ่านหินแข็งและสีน้ำตาล - 80% และในแอนทราไซต์จะมีถึง 95 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงการเผาไหม้เชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้นี้ ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดเป็นอันดับสองของเชื้อเพลิงใดๆ เมื่อจับกับออกซิเจนจะเกิดความชื้น ซึ่งลดค่าความร้อนของเชื้อเพลิงลงอย่างมาก

เปอร์เซ็นต์ของมันอยู่ในช่วงตั้งแต่ 3.8 ในชั้นหินน้ำมันถึง 11 ในน้ำมันเชื้อเพลิง ออกซิเจนที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงทำหน้าที่เป็นบัลลาสต์

ไม่ใช่องค์ประกอบทางเคมีที่สร้างความร้อนดังนั้นจึงส่งผลเสียต่อค่าความร้อนจากการเผาไหม้ การเผาไหม้ของไนโตรเจนซึ่งอยู่ในรูปแบบอิสระหรือพันธะในผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ถือเป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย ดังนั้นปริมาณของมันจึงถูกจำกัดอย่างเคร่งครัด

ซัลเฟอร์รวมอยู่ในเชื้อเพลิงในรูปของซัลเฟต ซัลไฟด์ และก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ด้วย เมื่อถูกน้ำ ซัลเฟอร์ออกไซด์จะก่อตัวเป็นกรดซัลฟิวริก ซึ่งทำลายอุปกรณ์หม้อไอน้ำและส่งผลเสียต่อพืชผักและสิ่งมีชีวิต

นั่นคือเหตุผลที่ซัลเฟอร์เป็นองค์ประกอบทางเคมีซึ่งมีอยู่ในเชื้อเพลิงธรรมชาติเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง หากสารประกอบซัลเฟอร์เข้าไปในพื้นที่ทำงาน จะทำให้เกิดพิษร้ายแรงต่อบุคลากรปฏิบัติการ

ขี้เถ้ามีสามประเภทขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด:

• หลัก;
• รอง;
• ระดับอุดมศึกษา

สายพันธุ์หลักนั้นเกิดจากแร่ธาตุที่มีอยู่ในพืช ขี้เถ้าทุติยภูมิเกิดขึ้นจากการที่เศษพืชเข้าไปในทรายและดินระหว่างการก่อตัว

เถ้าระดับตติยภูมิปรากฏในองค์ประกอบของเชื้อเพลิงในระหว่างการสกัด การจัดเก็บ และการขนส่ง ด้วยการสะสมของเถ้าอย่างมีนัยสำคัญ การถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวความร้อนของหน่วยหม้อไอน้ำจะลดลง ส่งผลให้ปริมาณการถ่ายเทความร้อนจากก๊าซไปยังน้ำลดลง เถ้าจำนวนมากส่งผลเสียต่อการทำงานของหม้อไอน้ำ

สรุปแล้ว

สารระเหยมีอิทธิพลสำคัญต่อกระบวนการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงทุกประเภท ยิ่งเอาท์พุตมากเท่าใด ปริมาตรของส่วนหน้าเปลวไฟก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ถ่านหินและพีทติดไฟได้ง่าย กระบวนการนี้มาพร้อมกับการสูญเสียความร้อนเล็กน้อย โค้กที่หลงเหลืออยู่หลังจากขจัดสิ่งเจือปนที่ระเหยออกไปแล้วจะมีเพียงแร่ธาตุและสารประกอบคาร์บอนเท่านั้น ปริมาณความร้อนจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากขึ้นอยู่กับลักษณะของเชื้อเพลิง

การก่อตัวของเชื้อเพลิงแข็งมีสามขั้นตอนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี: พีท ลิกไนต์ และถ่านหิน

ไม้ธรรมชาติใช้ในการติดตั้งหม้อไอน้ำขนาดเล็ก ส่วนใหญ่จะใช้เศษไม้ ขี้เลื่อย แผ่นคอนกรีต เปลือกไม้ และฟืนเองก็ใช้ในปริมาณน้อย ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของไม้

เมื่อความร้อนจากการเผาไหม้ลดลง ฟืนจะได้ประโยชน์บางประการ: ไวไฟได้รวดเร็ว มีปริมาณเถ้าน้อยที่สุด และไม่มีกำมะถันเพียงเล็กน้อย

ข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับองค์ประกอบของเชื้อเพลิงธรรมชาติหรือเชื้อเพลิงสังเคราะห์ รวมถึงค่าความร้อน เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการคำนวณเทอร์โมเคมี

ขณะนี้ มีโอกาสที่แท้จริงในการระบุตัวเลือกหลักเหล่านั้นสำหรับเชื้อเพลิงแข็ง ก๊าซ และของเหลวที่จะมีประสิทธิภาพสูงสุดและราคาไม่แพงในการใช้งานในบางสถานการณ์

การคำนวณต้นทุนสำหรับ 1 kW*ชั่วโมง:

• น้ำมันดีเซล.ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงดีเซลคือ 43 mJ/kg; หรือโดยคำนึงถึงความหนาแน่น 35 เมกะจูล/ลิตร เมื่อคำนึงถึงประสิทธิภาพของหม้อต้มเชื้อเพลิงดีเซล (89%) เราพบว่าเมื่อการเผาไหม้ 1 ลิตรจะเกิดพลังงาน 31 mJ หรือในหน่วยทั่วไป 8.6 kWh
  • ราคาน้ำมันดีเซล 1 ลิตรคือ 20 รูเบิล
  • ราคาพลังงานการเผาไหม้เชื้อเพลิงดีเซล 1 kWh คือ 2.33 รูเบิล

• ส่วนผสมโพรเพนบิวเทน SPBT(ก๊าซปิโตรเลียมเหลวแอลพีจี) ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของ LPG คือ 45.2 mJ/kg หรือเมื่อคำนึงถึงความหนาแน่น 27 mJ/ลิตร เมื่อคำนึงถึงประสิทธิภาพของหม้อต้มก๊าซ 95% เราจะได้ว่าเมื่อเผาไหม้พลังงาน 1 ลิตร จะได้พลังงาน 25.65 mJ ถูกสร้างขึ้นหรือในหน่วยทั่วไป - 7.125 kW* h
  • ราคา LPG 1 ลิตรคือ 11.8 รูเบิล
  • ค่าพลังงาน 1 kWh คือ 1.66 รูเบิล

ความแตกต่างของราคาความร้อน 1 kW ที่ได้จากการเผาไหม้ดีเซลและ LPG อยู่ที่ 29% จากตัวเลขที่กำหนดแสดงให้เห็นว่าจากแหล่งความร้อนที่ระบุไว้ ก๊าซเหลวจะประหยัดกว่า เพื่อให้คำนวณได้แม่นยำยิ่งขึ้น คุณต้องใส่ราคาพลังงานปัจจุบัน

คุณสมบัติของการใช้ก๊าซเหลวและน้ำมันดีเซล

เชื้อเพลิงดีเซลมีหลายสายพันธุ์ที่มีปริมาณกำมะถันต่างกัน แต่สำหรับหม้อไอน้ำสิ่งนี้ไม่สำคัญมาก แต่การแบ่งน้ำมันดีเซลในฤดูหนาวและฤดูร้อนเป็นสิ่งสำคัญ มาตรฐานนี้กำหนดเกรดน้ำมันดีเซลหลักสามเกรด ที่พบบ่อยที่สุดคือฤดูร้อน (L) ช่วงการใช้งานคือตั้งแต่ O°C ขึ้นไป น้ำมันดีเซลฤดูหนาว (3) ใช้ที่อุณหภูมิอากาศต่ำกว่าศูนย์ (สูงถึง -30°C) ที่อุณหภูมิต่ำกว่า ควรใช้น้ำมันดีเซลอาร์กติก (A) คุณลักษณะที่โดดเด่นของน้ำมันดีเซลคือจุดขุ่นมัว อันที่จริง นี่คืออุณหภูมิที่พาราฟินที่บรรจุอยู่ในเชื้อเพลิงดีเซลเริ่มตกผลึก มันจะกลายเป็นเมฆมาก และเมื่ออุณหภูมิลดลงอีก มันจะกลายเป็นเหมือนเยลลี่หรือซุปที่มีไขมันข้น ผลึกพาราฟินที่เล็กที่สุดอุดตันรูขุมขนของไส้กรองน้ำมันเชื้อเพลิงและตาข่ายนิรภัย ตกลงในช่องท่อและทำให้งานเป็นอัมพาต สำหรับน้ำมันเชื้อเพลิงในฤดูร้อน จุดเมฆคือ -5°C และสำหรับน้ำมันเชื้อเพลิงในฤดูหนาวจะมีอุณหภูมิ -25°C ตัวบ่งชี้สำคัญที่ต้องระบุในหนังสือเดินทางสำหรับน้ำมันดีเซลคืออุณหภูมิที่สามารถกรองได้สูงสุด น้ำมันดีเซลที่มีเมฆมากสามารถใช้ได้จนถึงอุณหภูมิที่สามารถกรองได้ จากนั้นตัวกรองจะอุดตันและการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงจะหยุดลง น้ำมันดีเซลฤดูหนาวไม่แตกต่างจากน้ำมันดีเซลฤดูร้อนทั้งสีหรือกลิ่น ปรากฎว่ามีเพียงพระเจ้าเท่านั้น (และเจ้าหน้าที่ปั๊มน้ำมัน) เท่านั้นที่รู้ว่าอะไรคือน้ำท่วมจริงๆ ช่างฝีมือบางคนผสมน้ำมันดีเซลฤดูร้อนกับ BGS (น้ำมันเบนซิน) และโคลนอื่นๆ ส่งผลให้อุณหภูมิในการกรองลดลง ซึ่งเสี่ยงต่อความล้มเหลวของปั๊มหรือการระเบิดเนื่องจากจุดวาบไฟของสิ่งที่ชั่วร้ายนี้ลดลง นอกจากนี้แทนที่จะใช้น้ำมันดีเซลสามารถจัดหาน้ำมันให้ความร้อนแบบเบาได้ซึ่งมีลักษณะไม่แตกต่างกัน แต่มีสิ่งเจือปนมากกว่าและที่ไม่มีอยู่ในน้ำมันดีเซลเลย ซึ่งอาจนำไปสู่การปนเปื้อนของอุปกรณ์เชื้อเพลิงและการทำความสะอาดที่มีราคาแพง จากที่กล่าวมาข้างต้น เราสามารถสรุปได้ว่าหากคุณซื้อดีเซลในราคาต่ำ จากบุคคลธรรมดาหรือองค์กรที่ไม่ผ่านการตรวจสอบ คุณอาจต้องซ่อมแซม หรือระบบทำความร้อนอาจละลายน้ำแข็งได้ ราคาน้ำมันดีเซลที่ส่งถึงบ้านของคุณผันผวนเป็นรูเบิลจากราคาที่ปั๊มน้ำมันทั้งขาลงและขาขึ้นขึ้นอยู่กับความห่างไกลของกระท่อมของคุณและปริมาณน้ำมันที่ขนส่ง อะไรที่ถูกกว่าควรแจ้งเตือนคุณ เว้นแต่คุณจะเป็นคนสุดโต่ง ผู้ชื่นชอบกีฬา และไม่กลัวที่จะค้างคืนในบ้านที่มีอุณหภูมิเย็นจัดถึง 30 องศา

ก๊าซเหลวเช่นเดียวกับน้ำมันดีเซล SPBT มีหลายเกรด ซึ่งมีองค์ประกอบของส่วนผสมโพรเพนและบิวเทนแตกต่างกัน ส่วนผสมฤดูหนาว ฤดูร้อน และอาร์กติก ส่วนผสมในฤดูหนาวประกอบด้วยโพรเพน 65% บิวเทน 30% และก๊าซเจือปน 5% ส่วนผสมฤดูร้อนประกอบด้วยโพรเพน 45%, บิวเทน 50%, ก๊าซเจือปน 5% ส่วนผสมของอาร์กติก - โพรเพน 95% และสิ่งสกปรก 5% สามารถผสมบิวเทน 95% และสิ่งสกปรก 5% ได้ส่วนผสมนี้เรียกว่าของใช้ในครัวเรือน สารกำมะถันซึ่งเป็นสารระงับกลิ่นจำนวนเล็กน้อยจะถูกเติมลงในแต่ละส่วนผสมเพื่อสร้าง "กลิ่นแก๊ส" จากมุมมองของการเผาไหม้และผลกระทบต่ออุปกรณ์องค์ประกอบของส่วนผสมแทบไม่มีผลกระทบใด ๆ บิวเทนถึงแม้จะถูกกว่ามาก แต่ก็ให้ความร้อนได้ดีกว่าโพรเพนเล็กน้อย แต่ก็มีแคลอรี่มากกว่า แต่มีข้อเสียเปรียบอย่างมากซึ่งทำให้ใช้งานในรัสเซียได้ยาก - บิวเทนหยุดระเหยและยังคงเป็นของเหลวที่อุณหภูมิศูนย์องศา หากคุณมีถังนำเข้าที่มีคอต่ำหรือแนวตั้ง (ความลึกของกระจกระเหยน้อยกว่า 1.5 เมตร) หรือตั้งอยู่ในโลงศพพลาสติกที่ทำให้การถ่ายเทความร้อนแย่ลงในระหว่างที่น้ำค้างแข็งเป็นเวลานานถังอาจหยุดการระเหยบิวเทน ไม่เพียงเพราะน้ำค้างแข็งเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะ -เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนไม่เพียงพอ (ในระหว่างการระเหยก๊าซจะเย็นลงเอง) ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 3 องศาเซลเซียส ภาชนะนำเข้าที่ผลิตขึ้นสำหรับสภาวะของเยอรมนี สาธารณรัฐเช็ก อิตาลี โปแลนด์ ที่มีการระเหยอย่างเข้มข้นจึงหยุดผลิตก๊าซหลังจากที่โพรเพนระเหยหมดแล้วและเหลือเพียงบิวเทนเท่านั้น

ทีนี้มาเปรียบเทียบคุณสมบัติผู้บริโภคของเชื้อเพลิง LPG และน้ำมันดีเซลกัน

การใช้ LPG ถูกกว่าน้ำมันดีเซลถึง 29% คุณภาพของ LPG ไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของผู้บริโภคเมื่อใช้ถัง AvtonomGaz ยิ่งปริมาณบิวเทนในส่วนผสมสูงเท่าไร อุปกรณ์แก๊สก็จะยิ่งทำงานได้ดีขึ้นเท่านั้น น้ำมันดีเซลคุณภาพต่ำอาจทำให้อุปกรณ์ทำความร้อนเสียหายร้ายแรงได้ การใช้ก๊าซเหลวจะกำจัดกลิ่นน้ำมันดีเซลในบ้านของคุณ ก๊าซเหลวมีสารประกอบกำมะถันที่เป็นพิษน้อยกว่า ส่งผลให้สวนของคุณไม่มีมลพิษทางอากาศ ไม่เพียงแต่หม้อต้มน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเตาแก๊ส เตาผิงแก๊ส และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้แก๊สด้วย ก๊าซเหลวสามารถทำงานจากก๊าซเหลวได้