گرمای احتراق گاز طبیعی. گرمای ویژه احتراق سوخت و مواد قابل احتراق. سوخت های مایع و گازی

مواد با منشاء آلی شامل سوخت هایی هستند که با سوزاندن مقدار معینی انرژی حرارتی آزاد می کنند. تولید گرما باید با راندمان بالا و عدم وجود عوارض جانبی، به ویژه مواد مضر برای سلامت انسان و محیط زیست مشخص شود.

برای سهولت در بارگیری در جعبه آتش، مواد چوب را به صورت عناصر جداگانه تا 30 سانتی متر برش می دهند تا کارایی استفاده از آنها افزایش یابد، هیزم باید تا حد امکان خشک باشد و فرآیند احتراق باید نسبتاً کند باشد. از بسیاری جهات، چوب های چوب های سخت مانند بلوط و توس، فندق و زبان گنجشک و زالزالک برای گرم کردن محل مناسب هستند. درختان سوزنی برگ به دلیل دارا بودن رزین بالا، افزایش سرعت سوختن و ارزش حرارتی پایین به طور قابل توجهی از این نظر پایین تر هستند.

باید درک کرد که ارزش حرارتی تحت تأثیر چگالی چوب است.

این ماده طبیعی با منشا گیاهی است که از سنگ های رسوبی استخراج می شود.

این نوع سوخت جامد حاوی کربن و سایر عناصر شیمیایی است. بسته به سن مواد به انواع مختلف تقسیم می شود. زغال سنگ قهوه ای جوان ترین و پس از آن زغال سنگ سخت در نظر گرفته می شود و آنتراسیت از همه انواع دیگر قدیمی تر است. سن یک ماده قابل احتراق نیز میزان رطوبت آن را تعیین می کند که در مواد جوان بیشتر وجود دارد.

در هنگام احتراق زغال سنگ آلودگی محیطی ایجاد می شود و سرباره روی رنده های دیگ ایجاد می شود که تا حدی مانعی برای احتراق عادی ایجاد می کند. وجود گوگرد در مواد نیز یک عامل نامطلوب برای جو است، زیرا در فضای هوا این عنصر به اسید سولفوریک تبدیل می شود.

با این حال، مصرف کنندگان نباید برای سلامتی خود بترسند. تولید کنندگان این ماده با مراقبت از مشتریان خصوصی، سعی در کاهش محتوای گوگرد در آن دارند. ارزش حرارتی زغال سنگ حتی در یک نوع می تواند متفاوت باشد. این تفاوت به ویژگی های زیرگونه و محتوای مواد معدنی آن و همچنین جغرافیای تولید بستگی دارد. به عنوان یک سوخت جامد، نه تنها زغال سنگ خالص یافت می شود، بلکه سرباره زغال سنگ با غنای پایین نیز یافت می شود که به صورت بریکت فشرده می شود.

گلوله ها (گرانول های سوخت) سوخت های جامدی هستند که به صورت صنعتی از ضایعات چوب و گیاهان ایجاد می شوند: براده ها، پوست، مقوا، کاه.

مواد خام خرد شده به صورت گرد و غبار، خشک می شود و در گرانولاتور ریخته می شود و از آنجا به شکل دانه های یک شکل خاص خارج می شود. برای افزودن ویسکوزیته به جرم، از یک پلیمر گیاهی، لیگنین، استفاده می شود. پیچیدگی فرآیند تولید و تقاضای بالا تعیین کننده قیمت گلوله است. این ماده در بویلرهای مجهز به ویژه استفاده می شود.

انواع سوخت بسته به ماده ای که از آن پردازش می شود تعیین می شود:

• چوب گرد درختان از هر گونه؛
• پوشال؛
• ذغال سنگ نارس؛
• پوسته آفتابگردان

از جمله مزایایی که گلوله های سوختی دارند، می توان به ویژگی های زیر اشاره کرد:

• دوستی با محیط زیست؛
• ناتوانی در تغییر شکل و مقاومت در برابر قارچ؛
• ذخیره سازی آسان حتی در خارج از منزل؛
• یکنواختی و مدت زمان احتراق؛
• هزینه نسبتا کم؛
• امکان استفاده برای وسایل گرمایشی مختلف;
• اندازه گرانول مناسب برای بارگیری خودکار در دیگ بخار مجهز.

بریکت

بریکت ها سوخت جامدی هستند که از بسیاری جهات شبیه گلوله ها هستند. برای ساخت آنها از مواد یکسان استفاده می شود: تراشه های چوب، براده ها، ذغال سنگ نارس، پوسته و کاه. در طی فرآیند تولید، مواد خام خرد شده و با فشرده سازی به شکل بریکت در می آیند. این ماده همچنین یک سوخت سازگار با محیط زیست است. حتی در فضای باز هم نگهداری راحت است. احتراق صاف، یکنواخت و کند این سوخت را می توان هم در شومینه و اجاق گاز و هم در دیگ های گرمایش مشاهده کرد.

انواع سوخت جامد سازگار با محیط زیست که در بالا مورد بحث قرار گرفت، جایگزین خوبی برای تولید گرما هستند. در مقایسه با منابع فسیلی انرژی حرارتی، که در هنگام سوزاندن تأثیر منفی بر محیط زیست می‌گذارند و علاوه بر این، غیرقابل تجدید هستند، سوخت‌های جایگزین دارای مزایای واضح و هزینه نسبتاً پایینی هستند که برای دسته‌های خاصی از مصرف‌کنندگان مهم است.

در عین حال، خطر آتش سوزی چنین سوخت هایی بسیار بیشتر است. بنابراین لازم است در خصوص نگهداری آنها و استفاده از مصالح مقاوم در برابر آتش برای دیوارها اقدامات ایمنی انجام شود.

سوخت های مایع و گازی

در مورد مواد قابل اشتعال مایع و گاز وضعیت به شرح زیر است.

خواص فیزیکی و شیمیایی گازهای طبیعی

گازهای طبیعی رنگ، بو و مزه ندارند.

شاخص های اصلی گازهای طبیعی عبارتند از: ترکیب، ارزش حرارتی، چگالی، دمای احتراق و احتراق، حدود انفجار و فشار انفجار.

گازهای طبیعی حاصل از میادین گاز خالص عمدتاً متان (98-82 درصد) و سایر هیدروکربن ها هستند.

گاز قابل احتراق حاوی مواد قابل اشتعال و غیر قابل اشتعال است. گازهای قابل احتراق عبارتند از: هیدروکربن ها، هیدروژن، سولفید هیدروژن. گازهای غیر قابل اشتعال عبارتند از: دی اکسید کربن، اکسیژن، نیتروژن و بخار آب. ترکیب آنها کم است و 0.1-0.3٪ C0 2 و 1-14٪ N 2 است. پس از استخراج، گاز سمی سولفید هیدروژن از گاز خارج می شود که مقدار آن نباید بیشتر از 0.02 گرم در متر مکعب باشد.

گرمای احتراق مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل 1 متر مکعب گاز آزاد می شود. گرمای احتراق بر حسب kcal/m3، kJ/m3 گاز اندازه گیری می شود. ارزش حرارتی گاز طبیعی خشک 8000-8500 کیلو کالری بر متر مکعب است.

مقدار محاسبه شده با نسبت جرم یک ماده به حجم آن را چگالی ماده می گویند. چگالی بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب اندازه گیری می شود. چگالی گاز طبیعی کاملاً به ترکیب آن بستگی دارد و در محدوده c = 0.73-0.85 کیلوگرم بر متر مکعب است.

مهم ترین ویژگی هر گاز قابل احتراق خروجی حرارت آن است، یعنی حداکثر دمایی که در حین احتراق کامل گاز حاصل می شود در صورتی که مقدار هوای مورد نیاز برای احتراق دقیقاً مطابق با فرمول های شیمیایی احتراق و دمای اولیه گاز و دمای اولیه باشد. هوا صفر است

خروجی حرارت گازهای طبیعی حدود 2000 -2100 درجه سانتیگراد، متان - 2043 درجه سانتیگراد است. دمای واقعی احتراق در کوره ها به طور قابل توجهی کمتر از حرارت خروجی است و به شرایط احتراق بستگی دارد.

دمای احتراق دمای مخلوط هوا و سوخت است که در آن مخلوط بدون منبع اشتعال مشتعل می شود. برای گاز طبیعی در محدوده 645-700 درجه سانتیگراد است.

همه گازهای قابل اشتعال قابل انفجار هستند و در صورت قرار گرفتن در معرض شعله باز یا جرقه می توانند مشتعل شوند. تمیز دادن حد غلظت پایین و بالای انتشار شعله ، یعنی غلظت پایین و بالایی که در آن امکان انفجار مخلوط وجود دارد. حد پایین انفجاری گازها 3÷6 درصد، بالای 12÷16 درصد است.

محدودیت های انفجاری.

مخلوط گاز و هوا حاوی مقدار گاز زیر:

تا 5٪ - روشن نمی شود.

از 5 تا 15٪ - منفجر می شود.

بیش از 15٪ - هنگام تامین هوا می سوزد.

فشار در هنگام انفجار گاز طبیعی 0.8-1.0 مگاپاسکال است.

همه گازهای قابل اشتعال می توانند باعث مسمومیت بدن انسان شوند. مواد سمی اصلی عبارتند از: مونوکسید کربن (CO)، سولفید هیدروژن (H2S)، آمونیاک (NH3).

گاز طبیعی بویی ندارد. برای تشخیص نشت گاز بو داده می شود (یعنی بوی خاصی به آن می دهند). بو دادن با استفاده از اتیل مرکاپتان انجام می شود. بو دادن در ایستگاه های توزیع گاز (GDS) انجام می شود. وقتی 1 درصد گاز طبیعی وارد هوا می شود، شروع به بو کردن می کند. عمل نشان می دهد که میانگین نرخ اتیل مرکاپتان برای بو کردن گاز طبیعی که وارد شبکه های شهری می شود باید 16 گرم در هر 1000 متر مکعب گاز باشد.

در مقایسه با سوخت جامد و مایع، گاز طبیعی مزایای بسیاری دارد:

ارزانی نسبی، که با روش آسان تر استخراج و حمل و نقل توضیح داده شده است.

بدون خاکستر یا انتشار ذرات جامد در جو؛

ارزش حرارتی بالا؛

هیچ آماده سازی سوخت برای احتراق لازم نیست.

کار کارگران خدماتی آسانتر شده و شرایط بهداشتی و بهداشتی کار آنها بهبود می یابد.

شرایط برای خودکارسازی فرآیندهای کاری ساده شده است.

با توجه به نشتی های احتمالی از طریق نشتی در اتصالات و اتصالات خطوط لوله گاز، استفاده از گاز طبیعی نیاز به مراقبت و احتیاط خاصی دارد. نفوذ بیش از 20 درصد گاز به داخل اتاق می تواند منجر به خفگی شود و اگر در حجم بسته وجود داشته باشد از 5 تا 15 درصد می تواند باعث انفجار مخلوط گاز و هوا شود. احتراق ناقص CO2 سمی مونوکسید کربن تولید می کند که حتی در غلظت های پایین منجر به مسمومیت پرسنل عملیاتی می شود.

گازهای طبیعی با توجه به منشا آنها به دو گروه خشک و چرب تقسیم می شوند.

خشکگازها گازهایی با منشاء معدنی هستند و در مناطق مرتبط با فعالیت های آتشفشانی فعلی یا گذشته یافت می شوند. گازهای خشک تقریباً منحصراً از متان با محتوای ناچیز اجزای بالاست (نیتروژن، دی اکسید کربن) تشکیل شده و دارای ارزش حرارتی Qn = 7000 ÷ 9000 کیلوکالری بر نانومتر مکعب هستند.

چربیگازها همراه میادین نفتی هستند و معمولاً در لایه های بالایی تجمع می یابند. گازهای مرطوب با منشأ خود نزدیک به نفت هستند و حاوی بسیاری از هیدروکربن های به راحتی قابل تراکم هستند. ارزش حرارتی گازهای مایع Qn=8000-15000 kcal/nm3

از مزایای سوخت گازی می توان به سهولت حمل و نقل و احتراق، عدم وجود خاکستر و رطوبت و سادگی قابل توجه تجهیزات دیگ بخار اشاره کرد.

همراه با گازهای طبیعی، گازهای قابل احتراق مصنوعی نیز استفاده می شود که در طی فرآوری سوخت جامد یا در نتیجه کار کارخانه های صنعتی به عنوان گازهای زائد به دست می آیند. گازهای مصنوعی متشکل از گازهای قابل اشتعال ناشی از احتراق ناقص سوخت، گازهای بالاست و بخار آب هستند که به ترتیب به غنی و ضعیف تقسیم می شوند که دارای ارزش حرارتی متوسط ​​به ترتیب 4500 کیلو کالری بر متر مکعب و 1300 کیلو کالری بر متر مکعب هستند. ترکیب گازها: هیدروژن، متان، سایر ترکیبات هیدروکربنی CmHn، سولفید هیدروژن H 2 S، گازهای غیر قابل اشتعال، دی اکسید کربن، اکسیژن، نیتروژن و مقدار کمی بخار آب. بالاست - نیتروژن و دی اکسید کربن.

بنابراین، ترکیب سوخت گازی خشک را می توان به صورت ترکیبی از عناصر زیر نشان داد:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%.

ترکیب سوخت گازی مرطوب به صورت زیر بیان می شود:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O = 100%.

گرمای احتراق خشک سوخت گازی kJ/m3 (kcal/m3) به ازای هر 1 m3 گاز در شرایط عادی به شرح زیر تعیین می شود:

Qn = 0.01،

جایی که Qi گرمای احتراق گاز مربوطه است.

ارزش حرارتی سوخت گازی در جدول 3 آورده شده است.

گاز انفجاردر طی ذوب چدن در کوره بلند ایجاد می شود. عملکرد و ترکیب شیمیایی آن به خواص شارژ و سوخت، حالت کار کوره، روش های تشدید فرآیند و سایر عوامل بستگی دارد. خروجی گاز از 1500-2500 متر مکعب در هر تن چدن متغیر است. سهم اجزای غیر قابل احتراق (N 2 و CO 2) در گاز کوره بلند حدود 70٪ است که عملکرد حرارتی پایین آن را تعیین می کند (مقدار حرارتی کمتر گاز 3-5 MJ/m3 است).

هنگام سوزاندن گاز کوره بلند، حداکثر دمای محصولات احتراق (بدون در نظر گرفتن تلفات حرارتی و مصرف حرارت برای تفکیک CO 2 و H 2 O) 400-1500 0 C است. اگر گاز و هوا قبل از احتراق گرم شوند. ، دمای محصولات احتراق را می توان به طور قابل توجهی افزایش داد.

گاز فروآلیاژدر طی ذوب فروآلیاژها در کوره های احیاء سنگ معدن تشکیل می شود. گاز خروجی از کوره های بسته می تواند به عنوان سوخت SER (منابع انرژی ثانویه) استفاده شود. در کوره های باز به دلیل دسترسی آزاد هوا، گاز در قسمت بالا می سوزد. بازده و ترکیب گاز فروآلیاژ به عیار ذوب شده بستگی دارد

آلیاژ، ترکیب شارژ، حالت کار کوره، قدرت آن و غیره ترکیب گاز: 50-90٪ CO، 2-8٪ H2، 0.3-1٪ CH4، O2<1%, 2-5% CO 2 , остальное N 2 . Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 ^0 C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м^3 .

گاز مبدلدر هنگام ذوب فولاد در مبدل های اکسیژن تشکیل می شود. گاز عمدتاً از مونوکسید کربن تشکیل شده است، عملکرد و ترکیب آن در طول ذوب به طور قابل توجهی متفاوت است. پس از تصفیه، ترکیب گاز تقریباً به شرح زیر است: 70-80٪ CO. 15-20٪ CO 2؛ 0.5-0.8٪ O 2; 3-12% N 2. گرمای احتراق گاز 8.4-9.2 MJ/m 3 است. حداکثر دمای احتراق به 2000 0 C می رسد.

گاز ککدر طی کک شدن مخلوط زغال سنگ تشکیل می شود. در متالورژی آهنی پس از استخراج محصولات شیمیایی استفاده می شود. ترکیب گاز کوره کک به خواص بار زغال سنگ و شرایط کک سازی بستگی دارد. کسر حجمی اجزای گاز در حدود زیر است، %: 52-62H2; 0.3-0.6 O 2; 23.5-26.5 CH 4; 5.5-7.7 CO; 1.8-2.6 CO 2 . گرمای احتراق 17-17.6 MJ/m^3 است، حداکثر دمای محصولات احتراق 2070 0 C است.

هر روز با روشن کردن مشعل روی اجاق گاز، تعداد کمی از مردم به این فکر می کنند که تولید گاز از چه زمانی آغاز شده است. در کشور ما توسعه آن از قرن بیستم آغاز شد. قبل از این، به سادگی در هنگام استخراج فرآورده های نفتی یافت می شد. ارزش حرارتی گاز طبیعی به قدری بالا است که امروزه این ماده خام به سادگی غیر قابل تعویض است و آنالوگ های با کیفیت آن هنوز ساخته نشده اند.

جدول ارزش کالری به شما در انتخاب سوخت برای گرم کردن خانه کمک می کند

ویژگی های سوخت های فسیلی

گاز طبیعی یک سوخت فسیلی مهم است که جایگاه پیشرو در تعادل سوخت و انرژی بسیاری از کشورها را به خود اختصاص داده است. برای تأمین سوخت شهرها و شرکت های فنی مختلف، آنها گازهای قابل اشتعال مختلفی را مصرف می کنند، زیرا گاز طبیعی خطرناک تلقی می شود.

متخصصان محیط زیست معتقدند که گاز تمیزترین سوخت است که نسبت به هیزم، زغال سنگ و نفت، مواد سمی بسیار کمتری آزاد می کند. این سوخت روزانه مورد استفاده افراد قرار می گیرد و حاوی مواد افزودنی مانند ماده خوشبو کننده است که در تاسیسات مجهز به نسبت 16 میلی گرم به ازای هر هزار متر مکعب گاز اضافه می شود.

یکی از اجزای مهم این ماده متان است (تقریباً 88-96٪)، بقیه مواد شیمیایی دیگر هستند:

• بوتان
• سولفید هیدروژن؛
• پروپان؛
• نیتروژن؛
• اکسیژن.

در این ویدیو به نقش زغال سنگ می پردازیم:

مقدار متان در سوخت طبیعی به طور مستقیم به رسوب آن بستگی دارد.

نوع سوخت توصیف شده از اجزای هیدروکربنی و غیر هیدروکربنی تشکیل شده است. سوخت های فسیلی طبیعی در درجه اول متان است که شامل بوتان و پروپان می شود. جدا از اجزای هیدروکربنی، سوخت فسیلی توصیف شده حاوی نیتروژن، گوگرد، هلیوم و آرگون است. بخارات مایع نیز یافت می شود، اما فقط در میادین گاز و نفت.

انواع سپرده ها

انواع مختلفی از رسوبات گاز وجود دارد. آنها به انواع زیر تقسیم می شوند:

• گاز؛
• روغن

ویژگی متمایز آنها محتوای هیدروکربنی آنها است. ذخایر گاز تقریباً 85 تا 90 درصد ماده حاضر را در خود جای داده است، میادین نفتی بیش از 50 درصد را شامل نمی شود. درصدهای باقیمانده را موادی مانند بوتان، پروپان و روغن اشغال می کنند.

یک عیب بزرگ تولید روغن، شستشوی آن از مواد افزودنی مختلف است. گوگرد به عنوان ناخالصی در شرکت های فنی استفاده می شود.

مصرف گاز طبیعی

بوتان به عنوان سوخت در پمپ بنزین خودروها مصرف می شود و از ماده آلی به نام پروپان برای پر کردن فندک استفاده می شود. استیلن ماده ای بسیار قابل اشتعال است و در جوشکاری و برش فلز استفاده می شود.

از سوخت های فسیلی در زندگی روزمره استفاده می شود:

• ستون ها؛
• اجاق گاز؛

این نوع سوخت ارزان‌ترین و بی‌ضررترین ایراد آن انتشار دی اکسید کربن در جو است. دانشمندان در سراسر سیاره به دنبال جایگزینی برای انرژی حرارتی هستند.

ارزش کالری

ارزش حرارتی گاز طبیعی مقدار گرمایی است که وقتی یک واحد سوخت به اندازه کافی سوزانده شود، تولید می شود. مقدار گرمای آزاد شده در حین احتراق به یک متر مکعب در شرایط طبیعی گفته می شود.

ظرفیت حرارتی گاز طبیعی در شاخص های زیر اندازه گیری می شود:

• kcal/nm 3;
• کیلو کالری بر متر مکعب

ارزش کالری بالا و پایین وجود دارد:

1. بالا گرمای بخار آب تولید شده در طی احتراق سوخت را در نظر می گیرد.
2. کم. گرمای موجود در بخار آب را در نظر نمی گیرد، زیرا چنین بخارهایی نمی توانند متراکم شوند، اما با محصولات احتراق ترک می کنند. به دلیل تجمع بخار آب، مقدار حرارتی معادل 540 کیلو کالری بر کیلوگرم تشکیل می دهد. علاوه بر این، هنگامی که میعانات سرد می شود، گرما از 80 تا 100 کیلو کالری بر کیلوگرم خارج می شود. به طور کلی به دلیل تجمع بخار آب بیش از 600 کیلو کالری بر کیلوگرم تشکیل می شود که این وجه تمایز بین حرارت خروجی بالا و کم است.

برای اکثریت قریب به اتفاق گازهای مصرف شده در سیستم توزیع سوخت شهری، این تفاوت برابر با 10 درصد است. برای تامین گاز شهرها، ارزش حرارتی آن باید بیش از 3500 کیلوکالری در نانومتر مکعب باشد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که عرضه از طریق یک خط لوله در فواصل طولانی انجام می شود. اگر ارزش حرارتی کم باشد، عرضه آن افزایش می یابد.

اگر ارزش حرارتی گاز طبیعی کمتر از 3500 کیلوکالری بر نانومتر باشد، بیشتر در صنعت استفاده می شود. نیازی به حمل و نقل در مسافت های طولانی نیست و احتراق بسیار آسان تر می شود. تغییرات جدی در ارزش حرارتی گاز نیاز به تنظیم مکرر و گاهی اوقات تعویض تعداد زیادی مشعل استاندارد سنسورهای خانگی دارد که منجر به مشکلاتی می شود.

این وضعیت منجر به افزایش قطر خطوط لوله گاز و همچنین افزایش هزینه های فلزی، نصب و راه اندازی شبکه می شود. یکی از معایب بزرگ سوخت‌های فسیلی کم کالری، محتوای عظیم مونوکسید کربن است که به نوبه خود و همچنین تجهیزات، سطح تهدید را در طول عملیات سوخت و تعمیر و نگهداری خط لوله افزایش می‌دهد.

گرمای آزاد شده در حین احتراق، که از 3500 کیلوکالری بر نانومتر 3 تجاوز نمی کند، بیشتر در تولیدات صنعتی استفاده می شود، جایی که نیازی به انتقال آن در مسافت طولانی نیست و به راحتی احتراق ایجاد می شود.

سوخت گاز به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می شود و مخلوطی از گازهای قابل اشتعال و غیر قابل اشتعال حاوی مقدار معینی بخار آب و گاهی گرد و غبار و قطران است. مقدار سوخت گاز در شرایط عادی (760 میلی متر جیوه و 0 درجه سانتیگراد) بر حسب متر مکعب بیان می شود و ترکیب به صورت درصد حجمی بیان می شود. ترکیب سوخت به عنوان ترکیب قسمت گازی خشک آن درک می شود.

سوخت گاز طبیعی

متداول ترین سوخت گاز، گاز طبیعی است که ارزش حرارتی بالایی دارد. اساس گاز طبیعی متان است که محتوای آن 76.7-98٪ است. سایر ترکیبات هیدروکربنی گازی شامل گاز طبیعی از 0.1 تا 4.5٪ است.

گاز مایع محصول پالایش نفت است - عمدتاً از مخلوطی از پروپان و بوتان تشکیل شده است.

ترکیب گازهای قابل اشتعال شامل: هیدروژن H2، متان CH4، سایر ترکیبات هیدروکربنی CmHn، سولفید هیدروژن H2S و گازهای غیر قابل اشتعال، دی اکسید کربن CO2، اکسیژن O2، نیتروژن N2 و مقدار کمی بخار آب شاخص H2O می باشد مترو پدر C و H ترکیبات هیدروکربن های مختلف را مشخص می کند، به عنوان مثال برای متان CH 4 t = 1 و n= 4، برای اتان C 2 N b t = 2و n= b و غیره

ترکیب سوخت گازی خشک (درصد حجمی):

CO + H 2 + 2 C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%.

بخش غیر قابل احتراق سوخت گاز خشک - بالاست - از نیتروژن N و دی اکسید کربن CO 2 تشکیل شده است.

ترکیب سوخت گازی مرطوب به صورت زیر بیان می شود:

CO + H 2 + Σ C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O = 100%.

گرمای احتراق، kJ/m (kcal/m3)، 1 m3 گاز خشک خالص در شرایط عادی به صورت زیر تعیین می شود:

Q n s = 0.01،

جایی که Qso، Q n 2، Q c m n n Q n 2 س - گرمای احتراق گازهای جداگانه موجود در مخلوط، kJ/m 3 (kcal/m 3)؛ CO، H 2،سانتی متر H n، H 2 S - اجزای تشکیل دهنده مخلوط گاز، درصد حجمی.

ارزش حرارتی 1 متر مکعب گاز طبیعی خشک در شرایط عادی برای اکثر میادین خانگی 33.29 - 35.87 MJ/m3 (7946 - 8560 kcal/m3) است. مشخصات سوخت گازی در جدول 1 آورده شده است.

مثال.ارزش حرارتی کمتر گاز طبیعی (در شرایط عادی) از ترکیب زیر را تعیین کنید:

H 2 S = 1٪; CH 4 = 76.7٪; C 2 H 6 = 4.5٪; C 3 H 8 = 1.7٪. C 4 H 10 = 0.8٪. C 5 H 12 = 0.6٪.

با جایگزینی مشخصات گازها از جدول 1 به فرمول (26)، به دست می آوریم:

Q ns = 0.01 = 33981 kJ/m3 یا

Q ns = 0.01 (5585.1 + 8555 76.7 + 15 226 4.5 + 21 795 1.7 + 28 338 0.8 + 34 890 0.6) = 8109 kcal/m3.

میز 1. ویژگی های سوخت گازی

فرآیند تبدیل به گاز سوخت جامد در یک آزمایش آزمایشگاهی نشان داده شده است (شکل 1). با پر کردن لوله نسوز با تکه های زغال، آن را بسیار گرم می کنیم و اجازه می دهیم اکسیژن از گازومتر جریان یابد. گازهای خارج شده از لوله را از واشر با آب آهک عبور می دهیم و سپس آن را آتش می زنیم. آب آهک کدر می شود و گاز با شعله ای مایل به آبی می سوزد. این نشان دهنده وجود دی اکسید CO2 و مونوکسید کربن CO در محصولات واکنش است.

تشکیل این مواد را می توان با این واقعیت توضیح داد که هنگام تماس اکسیژن با زغال سنگ داغ، دومی ابتدا به دی اکسید کربن اکسید می شود: C + O 2 = CO 2

سپس با عبور از زغال سنگ داغ، دی اکسید کربن تا حدی به مونوکسید کربن کاهش می یابد: CO 2 + C = 2 CO

گرمای احتراق با ترکیب شیمیایی ماده قابل احتراق تعیین می شود. عناصر شیمیایی موجود در یک ماده قابل اشتعال با نمادهای پذیرفته شده نشان داده می شوند با , ن , در باره , ن , اس، و خاکستر و آب نماد هستند آو دبلیوبه ترتیب.

یوتیوب دایره المعارفی

• 1 / 5

  گرمای احتراق را می توان با جرم کاری ماده قابل احتراق مرتبط کرد Q P (\displaystyle Q^(P))یعنی به ماده قابل اشتعال به شکلی که به دست مصرف کننده می رسد. به وزن خشک ماده Q C (\displaystyle Q^(C)); به یک توده مواد قابل اشتعال Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma ))یعنی به ماده ای قابل اشتعال که رطوبت و خاکستر نداشته باشد.

  بالاتر وجود دارد ( Q B (\displaystyle Q_(B))) و پایین تر ( Q H (\displaystyle Q_(H))) گرمای احتراق.

  زیر ارزش کالری بالاتردرک مقدار گرمایی که در طی احتراق کامل یک ماده آزاد می شود، از جمله گرمای تراکم بخار آب هنگام خنک کردن محصولات احتراق.

  ارزش کالری خالصمربوط به مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل بدون در نظر گرفتن گرمای تراکم بخار آب آزاد می شود. گرمای تراکم بخار آب نیز نامیده می شود گرمای نهان تبخیر (تراکم).

  مقادیر کالری کمتر و بالاتر با این رابطه مرتبط هستند: Q B = Q H + k (W + 9 H) (\displaystyle Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),

  که در آن k ضریب برابر با 25 کیلوژول بر کیلوگرم (6 کیلو کالری بر کیلوگرم) است. W مقدار آب موجود در ماده قابل اشتعال، % (بر حسب جرم) است. H مقدار هیدروژن در یک ماده قابل احتراق، % (بر حسب جرم) است.

  محاسبه ارزش حرارتی

  بنابراین، ارزش حرارتی بالاتر، مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل یک واحد جرم یا حجم (برای گاز) یک ماده قابل احتراق و خنک شدن محصولات احتراق تا دمای نقطه شبنم آزاد می شود. در محاسبات مهندسی حرارتی، ارزش حرارتی بالاتر 100 درصد در نظر گرفته می شود. گرمای نهان احتراق گاز، گرمایی است که در طی تراکم بخار آب موجود در محصولات احتراق آزاد می شود. از نظر تئوری، می تواند به 11٪ برسد.

  در عمل، خنک کردن محصولات احتراق تا زمان تراکم کامل امکان پذیر نیست و بنابراین مفهوم ارزش حرارتی کمتر (QHp) معرفی شده است که با کم کردن گرمای تبخیر بخار آب موجود در هر دو از ارزش حرارتی بالاتر، به دست می آید. ماده و آنهایی که در طی احتراق آن تشکیل می شوند. تبخیر 1 کیلوگرم بخار آب به 2514 کیلوژول بر کیلوگرم (600 کیلو کالری بر کیلوگرم) نیاز دارد. مقدار کالری کمتر با فرمول (kJ/kg یا kcal/kg) تعیین می شود:

  Q H P = Q B P - 2514 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-2514\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(برای ماده جامد)

  Q H P = Q B P - 600 ⋅ ((9 H P + W P) / 100) (\displaystyle Q_(H)^(P)=Q_(B)^(P)-600\cdot ((9H^(P)+W^ (P))/100))(برای یک ماده مایع)، که در آن:

  2514 - گرمای تبخیر در دمای 0 درجه سانتیگراد و فشار اتمسفر، kJ/kg.

  H P (\displaystyle H^(P))و W P (\displaystyle W^(P))- محتوای هیدروژن و بخار آب در سوخت کار،٪؛

  9 ضریبی است که نشان می دهد احتراق 1 کیلوگرم هیدروژن در ترکیب با اکسیژن 9 کیلوگرم آب تولید می کند.

  گرمای احتراق مهمترین مشخصه سوخت است، زیرا مقدار گرمای حاصل از سوزاندن 1 کیلوگرم سوخت جامد یا مایع یا 1 متر مکعب سوخت گازی را بر حسب کیلوژول بر کیلوگرم (کیلو کالری بر کیلوگرم) تعیین می کند. 1 کیلو کالری = 4.1868 یا 4.19 کیلوژول.

  ارزش حرارتی کمتر به صورت تجربی برای هر ماده تعیین می شود و یک مقدار مرجع است. همچنین می توان آن را برای مواد جامد و مایع، با ترکیب عنصری شناخته شده، با محاسبه مطابق با فرمول D.I. Mendeleev، kJ/kg یا kcal/kg تعیین کرد:

  Q H P = 339 ⋅ C P + 1256 ⋅ H P − 109 ⋅ (O P − S L P) − 25.14 ⋅ (9 ⋅ H P + W P) (\displaystyle Q_(H)^(P)=339\cdot C^(P) cdot H^(P)-109\cdot (O^(P)-S_(L)^(P))-25.14\cdot (9\cdot H^(P)+W^(P)))

  Q H P = 81 ⋅ C P + 246 ⋅ H P − 26 ⋅ (O P + S L P) − 6 ⋅ W P (\displaystyle Q_(H)^(P)=81\cdot C^(P)+246\cdot H^(P) -26\cdot (O^(P)+S_(L)^(P))-6\cdot W^(P))، جایی که:

  C P (\displaystyle C_(P)), H P (\displaystyle H_(P)), O P (\displaystyle O_(P)), S L P (\displaystyle S_(L)^(P)), W P (\displaystyle W_(P))- محتوای توده کار سوخت کربن، هیدروژن، اکسیژن، گوگرد فرار و رطوبت بر حسب درصد (وزنی).

  برای محاسبات مقایسه ای، از سوخت به اصطلاح معمولی استفاده می شود که دارای گرمای ویژه احتراق برابر با 29308 کیلوژول بر کیلوگرم (7000 کیلو کالری بر کیلوگرم) است.

  در روسیه، محاسبات حرارتی (به عنوان مثال، محاسبه بار حرارتی برای تعیین طبقه بندی یک اتاق از نظر انفجار و خطر آتش سوزی) معمولاً با استفاده از کمترین ارزش حرارتی، در ایالات متحده آمریکا، بریتانیا و فرانسه انجام می شود - با توجه به به بالاترین در بریتانیا و ایالات متحده، قبل از معرفی سیستم متریک، گرمای ویژه احتراق بر حسب واحد حرارتی بریتانیا (BTU) در هر پوند (پوند) (1Btu/lb = 2.326 کیلوژول بر کیلوگرم) اندازه‌گیری می‌شد.

  مواد و مواد	ارزش کالری خالص Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)) MJ/kg
  بنزین	41,87
  نفت سفید	43,54
  مقاله: کتاب، مجلات	13,4
  چوب (بلوک W = 14%)	13,8
  لاستیک طبیعی	44,73
  مشمع کف اتاق پلی وینیل کلراید	14,31
  لاستیک	33,52
  فیبر منگنه	13,8
  پلی اتیلن	47,14
  پلی استایرن منبسط شده	41,6
  پنبه شل شد	15,7
  پلاستیک	41,87

  تایپ کنید