Yra žinoma, kad energijos šaltinis, naudojamas pramonėje, transporte, Žemdirbystė, kasdieniame gyvenime, yra kuras. Tai yra anglis, nafta, durpės, malkos, gamtinių dujų tt Degant kurui išsiskiria energija. Pabandykime išsiaiškinti, kaip tokiu atveju išsiskiria energija.

Prisiminkime vandens molekulės sandarą (16 pav., a). Jį sudaro vienas deguonies atomas ir du vandenilio atomai. Jei vandens molekulė yra padalinta į atomus, tada reikia įveikti traukos jėgas tarp atomų, tai yra, reikia dirbti, todėl reikia išleisti energiją. Ir atvirkščiai, jei atomai susijungia ir sudaro molekulę, energija išsiskiria.

Kuro naudojimas pagrįstas būtent energijos išsiskyrimo reiškiniu, kai susijungia atomai. Pavyzdžiui, kure esantys anglies atomai degimo metu susijungia su dviem deguonies atomais (16 pav., b). Tokiu atveju susidaro anglies monoksido molekulė - anglies dioksidas- ir energija išsiskiria.

Ryžiai. 16. Molekulių sandara:
a - vanduo; b - anglies atomo ir dviejų deguonies atomų sujungimas į anglies dioksido molekulę

Skaičiuodamas variklius, inžinierius turi tiksliai žinoti, kiek šilumos gali išskirti sudegęs kuras. Norėdami tai padaryti, būtina eksperimentiškai nustatyti, kiek šilumos išsiskirs visiškai sudegus tos pačios masės kurui. skirtingi tipai.

Fizinis dydis, parodantis, kiek šilumos išsiskiria visiškai sudegus 1 kg sveriančiam kurui, vadinamas savitoji kuro degimo šiluma.

Savitoji degimo šiluma žymima raide q. Vienetas specifinė šiluma degimas yra 1 J/kg.

Specifinė degimo šiluma nustatoma eksperimentiniu būdu, naudojant gana sudėtingus prietaisus.

Eksperimentinių duomenų rezultatai pateikti 2 lentelėje.

2 lentelė

Iš šios lentelės matyti, kad savitoji degimo šiluma, pavyzdžiui, benzino, yra 4,6 10 7 J / kg.

Tai reiškia, kad visiškai sudegus 1 kg sveriančiam benzinui išsiskiria 4,6 10 7 J energijos.

Bendras šilumos kiekis Q, išsiskiriantis deginant m kg kuro, apskaičiuojamas pagal formulę

Klausimai

1. Kokia yra savitoji kuro degimo šiluma?
2. Kokiais vienetais matuojama savitoji kuro degimo šiluma?
3. Ką reiškia posakis „kuro savitoji degimo šiluma lygi 1,4 10 7 J / kg“? Kaip apskaičiuojamas šilumos kiekis, išsiskiriantis deginant kurą?

9 pratimas

1. Kiek šilumos išsiskiria visiško degimo metu? anglis sveria 15 kg; alkoholio, sveriančio 200 g?
2. Kiek šilumos išsiskirs visiškai sudegus alyvai, kurios masė yra 2,5 tonos; žibalo, kurio tūris yra 2 litrai, o tankis - 800 kg / m 3?
3. Visiškai sudegus sausai medienai išsiskyrė 50 000 kJ energijos. Kokia medienos masė sudegė?

Pratimas

Naudodami 2 lentelę sudarykite malkų, alkoholio, aliejaus, vandenilio savitosios degimo šilumos stulpelinę diagramą, pasirinkdami tokią skalę: stačiakampio plotis yra 1 langelis, 2 mm aukštis atitinka 10 J.

Gana dažnai renkantis namų ir kotedžų šildymo įrenginius, renkantis buto šildymo sistemas atsižvelgiama į kuro kaloringumą. Šis parametras taip pat svarbus renkantis kuro sistemos automobiliams (judant iš skystas kuras dujoms ar elektrai).

Verta pažymėti, kad Šis momentas daugelis mokslinių organizacijų, tyrimų institutų, laboratorijų ir net specializuotų įmonių kuria sistemas, kurios gali padidinti šį parametrą ir leidžia optimaliau panaudoti degimo metu išsiskiriančią energiją. Paprastai tai pasiekiama padidinus koeficientą naudingas veiksmas instaliacijos.

Tokio parametro buvimas yra dėl to, kad skirtingi tipai paskirstyti skirtingi kiekiaišiluma (energija) degimo proceso metu, o tai ypač svarbu pramoniniams įrenginiams ir katilinėms, nes pasirinkus optimalus tipas sutaupytų reikšminga suma finansiniai ištekliai pramoniniams įrenginiams eksploatuoti.

Žemiau pateiksime kuro šilumingumo apibrėžimą, aptarsime, kokia yra savitoji kuro degimo šiluma ir pateiksime kai kurių energijos išteklių (malkų, anglies, naftos produktų savitoji degimo šiluma) vertes.

Mažesnė kaloringumo vertė įvairių tipų energijos ištekliai supranta, kiek šiluminės energijos (kilokalorijų) išeis deginant vieną kuro medžiagos vienetą. Norėdami nustatyti šį parametrą, naudokite specialus prietaisas, kuris vadinamas kalorimetru. Yra dar vienas prietaisas – kalorimetrinė bomba.

Matavimo prietaisuose vienas kuro medžiagos vienetas šildo vandenį, todėl susidaro vandens garai. Toliau garai kondensuojasi, visiškai virsdami skysta būsena, kuris vadinamas kondensacija. Tokiu atveju garai visiškai perduoda šiluminę energiją į matavimo prietaisą. Tačiau trūkumas tokių matavimo prietaisai ar tai šiluminė energija, kuris išeina kuro degimo metu, ne viskas išmatuota. Taip yra dėl to, kad garavimo metu šiluminės energijos kiekis yra didesnis nei kondensacijos metu. Dėl to neįmanoma išmatuoti visos išleidžiamos energijos. Prietaisų trūkumai yra mažesnis nei idealus medžiagų, iš kurių jie pagaminti, šilumos laidumas, o tai taip pat sumažina tikrąjį degimo greitį. Šie kriterijai yra gana svarbūs laboratoriniams tyrimams, tačiau į juos neatsižvelgiama atliekant matavimus praktiniais tikslais. Eksploatuojant pramonės įrenginius, šie nuostoliai didėja dėl efektyvumo (ne 100%).

Tokiu atveju kalorimetrinėje bomboje (kur matavimo procesas yra tikslesnis nei kalorimere) gauti rodikliai vadinami didžiausia kuro medžiagos šilumingumu.

Kalorimetro rodikliai yra mažiausias kuro šilumingumas, kuris skiriasi nuo didžiausios vertės 600x(9H+W)/100, kur H ir W yra vandenilio ir drėgmės kiekis, esantis konkrečios kuro medžiagos vienete. Reikėtų prisiminti, kad pagal Amerikos standartus skaičiavimams naudojama didžiausia vertė, o šalyse, kuriose naudojama metrinė sistema, naudojama mažiausia vertė. Šiuo metu kyla klausimas dėl perėjimo metrinė sistema iki aukščiausio rodiklio, nes daugelis mokslininkų jį pripažįsta optimalesniu.

Įvairių rūšių kuro medžiagų vertės

Dažnai daug kas domisi kuro savitosios degimo šilumos verte tam tikros rūšies energijos nešikliui, o gana dažnai – malkų šilumingumo verte. Tai tapo ypač svarbu Pastaruoju metu kai prasidėjo klasikinių krosnelių mada namuose. Malkų kaloringumas yra skirtingų veislių mediena skiriasi, dažnai pateikiama vidutinė vertė. Toliau pateikiamos šių degalų rūšių vertės:

1. Malkų (beržinių, spygliuočių) kaloringumas vidutiniškai siekia 14,5-15,5 MJ/kg. Rudosios anglies šilumos perdavimo greitis yra toks pat.
2. Anglies šilumos perdavimas yra 22 MJ/kg.
3. Ši vertė durpėms svyruoja nuo 8 iki 15 MJ/kg.
4. Reikšmė už kuro briketai yra 18,5-21 MJ/kg ribose.
5. Į gyvenamuosius namus tiekiamos dujos turi 45,5 MJ/kg rodiklį.
6. Išpilstytų dujų (propano-butano) rodiklis yra 36 MJ/kg.
7. Dyzelinio kuro rodiklis yra 42,8 MJ/kg.
8. Dėl skirtingų prekių ženklų benzino vertė svyruoja nuo 42-45 MJ/kg.

Konkrečios reikšmės

Apskaičiuotas tam tikrų kuro medžiagų skaičius konkrečias vertybes degimo. Tai fiziniai kiekiai, kurie rodo šilumos energijos kiekį, susidarantį deginant vieną įrenginį. Paprastai matuojamas džauliais kilogramui (arba kubiniam metrui). JAV vertės nurodomos kalorijomis vienam kilogramui. Šie koeficientai yra šilumos perdavimo koeficientas. Jie matuojami laboratorijoje, po to duomenys suvedami į specialias lenteles, kurios yra viešai prieinamos. Kuo didesnis energijos resurso šilumos perdavimas (šiluma, gaunama deginant kurą), tuo efektyvesnis yra laikomas kuras. Tai yra, tame pačiame įrenginyje su tokiu pat efektyvumu, kuro, kurio yra daugiau, sąnaudos bus mažesnės Aukšta vertėšilumos perdavimas.

Savitoji kuro degimo šiluma beveik visada naudojama projektiniams skaičiavimams (projektuojant įvairius įrenginius), taip pat nustatant šildymo sistemos ir įranga namams, butams, kotedžams ir kt.

1 kW*val. sąnaudų skaičiavimai:

• Dyzelinis kuras. Dyzelinio kuro savitoji degimo šiluma – 43 mJ/kg; arba, atsižvelgiant į 35 mJ/litre tankį; Atsižvelgdami į dyzelinio kuro katilo naudingumo koeficientą (89%), nustatome, kad deginant 1 litrą susidaro 31 mJ energijos, o įprastesniuose įrenginiuose – 8,6 kWh.
  • 1 litro dyzelinio kuro kaina yra 20 rublių.
  • 1 kWh dyzelinio kuro degimo energijos kaina yra 2,33 rublio.

• Propano-butano mišinys SPBT(Suskystintos naftos dujos SND). SND savitoji degimo šiluma yra 45,2 mJ/kg arba, atsižvelgiant į tankį, 27 mJ/litre, atsižvelgiant į efektyvumą. dujinis katilas 95%, gauname, kad deginant 1 litrą susidaro 25,65 mJ energijos arba įprastesniais vienetais - 7,125 kWh.
  • 1 litro SND kaina yra 11,8 rublio.
  • 1 kWh energijos kaina yra 1,66 rublio.

1 kW šilumos, gautos deginant dyzeliną ir SND, kainos skirtumas siekė 29 proc. Pateikti skaičiai rodo, kad iš išvardintų šilumos šaltinių ekonomiškesnės yra suskystintos dujos. Norėdami gauti tikslesnį skaičiavimą, turite pateikti esamas energijos kainas.

Suskystintų dujų ir dyzelinio kuro naudojimo ypatybės

DYZELINIS KURAS. Yra keletas veislių, kurios skiriasi sieros kiekiu. Bet katilui tai nėra labai svarbu. Tačiau svarbu yra skirstymas į žieminį ir vasarinį dyzelinį kurą. Standartas nustato tris pagrindines dyzelinio kuro rūšis. Labiausiai paplitusi yra vasara (L), jos taikymo diapazonas yra nuo O°C ir daugiau. Žieminis dyzelinas (3) naudojamas esant minusinei oro temperatūrai (iki -30°C). Su daugiau žemos temperatūros Reikėtų naudoti arktinį (A) dyzelinį kurą. Išskirtinis bruožas dyzelinis kuras yra jo debesų taškas. Tiesą sakant, tokia temperatūra pradeda kristalizuotis dyzeliniame kure esantys parafinai. Jis tikrai tampa drumstas, o toliau mažėjant temperatūrai tampa panašus į želė ar sustingusią riebią sriubą. Mažiausi parafino kristalai užkemša kuro filtrų ir apsauginių tinklų poras, nusėda vamzdynų kanaluose ir paralyžiuoja darbą. Vasarinių degalų drumstumo temperatūra yra -5°C, o žieminių - -25°C. Svarbus rodiklis, turi būti nurodyta dyzelinio kuro pase, maksimaliai filtruojamumo temperatūra. Drumstą dyzelinį kurą galima naudoti iki filtravimo temperatūros, tada filtras užsikemša ir degalų tiekimas nutrūksta. Žieminis dyzelinas nei spalva, nei kvapu nesiskiria nuo vasarinio dyzelino. Taigi išeina, kad tik Dievas (ir degalinės prižiūrėtojas) žino, kas iš tikrųjų užtvindyta. Kai kurie meistrai vasarinį dyzelinį kurą maišo su BGS (gaziniu benzinu) ir kitais dalykais, sumažindami filtravimo temperatūrą, o tai rizikuoja arba siurblio gedimu, arba tiesiog sprogimu dėl to, kad sumažėja šio pragariško daikto pliūpsnio temperatūra. Taip pat vietoj dyzelino galima tiekti lengvą šildymo alyvą, kuri savo išvaizda nesiskiria, tačiau turi daugiau priemaišų, o ir tokių, kurių dyzelyje visai nėra. Tai kupina kuro įrangos užteršimo ir brangaus valymo. Iš to, kas išdėstyta, galime daryti išvadą, kad perkant dyzeliną už mažą kainą iš privačių asmenų ar nepatikrintų organizacijų, jums gali prireikti remonto arba gali būti atitirpusi šildymo sistema. Dyzelinio kuro kaina, pristatoma į namus, svyruoja rubliu nuo degalinių kainų, tiek žemyn, tiek aukštyn, priklausomai nuo jūsų kotedžo atokumo ir vežamo kuro kiekio, bet kas pigesnis turėtų jus įspėti, nebent esate ekstremalas. sporto entuziastas. , ir nebijo nakvoti vėsinančiame namelyje esant 30 laipsnių šalčiui.

SUSKYSTINTOS DUJOS. Kaip ir dyzelinis kuras, yra keletas SPBT rūšių, kurios skiriasi propano ir butano mišinio sudėtimi. Žiemos mišinys, vasara ir arktinis. Žiemos mišinys susideda iš 65% propano, 30% butano ir 5% dujų priemaišų. Vasarinis mišinys susideda iš 45% propano, 50% butano, 5% dujų priemaišų. Arktinis mišinys – 95% propanas ir 5% priemaišų. Galima tiekti 95% butano ir 5% priemaišų mišinį, šis mišinys vadinamas buitiniu. Į kiekvieną mišinį įdedamas labai mažas kiekis sieros medžiagos, kvapiosios medžiagos, kad būtų sukurtas „dujų kvapas“. Degimo ir poveikio įrangai požiūriu mišinio sudėtis praktiškai neturi įtakos. Butanas, nors ir daug pigesnis, šildymui yra šiek tiek geresnis nei propanas - turi daugiau kalorijų, tačiau turi labai didelį trūkumą, kuris apsunkina jo naudojimą Rusijos sąlygomis - butanas nustoja garuoti ir lieka skystas prie nulio laipsnių. Jei turite importuotą baką žemu kaklu arba vertikaliu (garavimo paviršiaus gylis mažesnis nei 1,5 metro) arba yra plastikiniame sarkofage, kuris blogina šilumos perdavimą, tai per užsitęsusius šalčius bakas gali nustoti garuoti butaną, ne tik dėl šalčio, bet ir nuo -dėl nepakankamo šilumos perdavimo (garavimo metu dujos pačios atvėsta). Esant žemesnei nei 3 laipsnių temperatūrai, atvežtiniai Vokietijos, Čekijos, Italijos, Lenkijos sąlygoms pagaminti konteineriai su intensyviu garavimu nustoja gaminti dujas išgaravus visam propanui, o lieka tik butanas.

Dabar palyginkime SND ir dyzelinio kuro vartotojų savybes

Naudoti SND yra 29% pigiau nei dyzelinį kurą. Naudojant „AvtonomGaz“ bakus, SND kokybė neturi įtakos vartotojų savybėms, be to, kuo didesnis butano kiekis mišinyje, tuo jis geriau veikia dujų įranga. Žemos kokybės dyzelinis kuras gali sukelti rimtą žalą šildymo įranga. Naudodami suskystintas dujas savo namuose pašalinsite dyzelinio kuro kvapą. Suskystintose dujose mažiau turinio nuodingų sieros junginių ir dėl to jūsų oras nėra užterštas asmeninis sklypas. Jūsų katilas gali veikti ne tik suskystintomis dujomis, bet ir dujinė viryklė, taip pat dujinis židinys ir dujinis elektros generatorius.

Be pagrindinių komponentų, anglys turi įvairių nedegių pelenus formuojančių priedų, „uolienų“. Uosis teršia aplinką ir ant grotelių sukepinamas į šlaką, todėl sunku deginti anglį. Be to, uolienų buvimas sumažina specifinę anglies degimo šilumą. Priklausomai nuo rūšies ir gavybos sąlygų, naudingųjų iškasenų kiekis labai skiriasi, akmens anglių pelenų kiekis yra apie 15% (10–20%).
Kitas kenksmingas anglies komponentas yra sieros. Sieros degimo metu susidaro oksidai, kurie atmosferoje virsta sieros rūgštimi. Sieros kiekis anglyse, kurią klientams tiekiame per savo atstovų tinklą, yra apie 0,5%, tai labai maža vertė, vadinasi, bus išsaugota Jūsų namų ekologija.
Pagrindinis bet kokio kuro rodiklis yra savitoji degimo šiluma. Anglies atveju šis skaičius yra:

Šie skaičiai nurodo anglies koncentratą. Tikrieji skaičiai gali labai skirtis. Taigi paprastoms akmens anglims, kurių galima nusipirkti anglių sandėliuose, nurodyta vertė yra 5000-5500 kcal/kg. Skaičiuodami naudojame 5300 kcal/kg.
Anglies tankis nuo 1 iki 1,7 ( anglis- 1,3–1,4) g/cm 3 priklausomai nuo mineralų rūšies ir kiekio. Technologijoje taip pat naudojamas „tūrinis tankis“, kuris yra apie 800–1 000 kg/m3.

Anglies rūšys ir rūšys

Anglys klasifikuojamos pagal daugelį parametrų (gamybos geografija, cheminė sudėtis), tačiau „buitiniu“ požiūriu, perkant anglį, skirtą naudoti krosnyse, užtenka suprasti ženklinimą ir naudojimo galimybę „ThermoRobot“.

Pagal koalifikacijos laipsnį išskiriamos trys anglies rūšys: rudas, akmuo Ir antracitas. Naudokite šią sistemą anglies pavadinimai: Įvairovė = (prekės ženklas) + (dydis).

Be pagrindinių lentelėje nurodytų rūšių, taip pat išskiriamos tarpinės anglies rūšys: DG (ilgos liepsnos dujos), GZH (riebalinės dujos), KZH (riebalinis koksas), PA (pusiau antracitas), rudųjų anglių taip pat skirstomi į grupes.
Koksinės anglies rūšys (G, koksas, Zh, K, OS) šiluminėje energetikoje praktiškai nenaudojamos, nes tai yra menka žaliava kokso chemijos pramonei.
Pagal dydžio klasę (gabalų dydį, frakcijas) rūšiuotos anglys skirstomos į:

Be rūšiuotų anglių, parduodamos kombinuotos frakcijos ir sijojimo (PK, KO, OM, MS, SSh, MSSh, OMSSh). Anglies dydis nustatomas pagal mažesnę smulkiausios frakcijos vertę ir didesnę vertę didžiausia frakcija, nurodyta anglies rūšies pavadinime.
Pavyzdžiui, OM frakcija (M - 13-25, O - 25-50) yra 13-50 mm.

Be minėtų anglių rūšių, prekyboje galima rasti anglių briketų, kurie spaudžiami iš mažai sodrintos anglies srutos.

Kaip dega anglis

Anglis susideda iš dviejų degių komponentų: lakiųjų Ir kietos (kokso) liekanos.

Pirmajame degimo etape išsiskiria lakiosios medžiagos; Kai yra deguonies perteklius, jie greitai dega, gamindami ilgą liepsną, bet mažai šilumos.

Po to kokso likučiai išdega; jo degimo intensyvumas ir užsidegimo temperatūra priklauso nuo koalifikacijos laipsnio, tai yra, nuo anglies rūšies (ruda, kieta, antracitinė).
Kuo didesnis karbonizacijos laipsnis (didžiausias – antracitui), tuo aukštesnė užsidegimo temperatūra ir degimo šiluma, bet tuo mažesnis degimo intensyvumas.

Anglies rūšys D, G

Dėl didelis kiekis lakiųjų medžiagų, tokios anglys greitai užsidega ir greitai perdega. Šių rūšių anglis yra prieinama ir tinka beveik visų tipų katilams, tačiau visiškam degimui ši anglis turi būti tiekiama mažomis porcijomis, kad išsiskiriančios lakiosios medžiagos spėtų visiškai susijungti su ore esančiu deguonimi. Visiškam anglies degimui būdinga geltona liepsna ir skaidrios dūmų dujos; nevisiškai sudegus lakiosioms medžiagoms, susidaro purpurinė liepsna ir juodi dūmai.
Norint efektyviai deginti tokias anglis, procesas turi būti nuolat stebimas, šis darbo režimas įdiegtas Termorobot automatinėje katilinėje.

A klasės anglis

Sunkiau uždegti, bet dega ilgai ir išskiria daug daugiau šilumos. Akmens anglys gali būti kraunamos didelėmis partijomis, nes jose daugiausia deginamos kokso likučiai ir masiškai neišsiskiria lakiosios medžiagos. Pūtimo režimas yra labai svarbus, nes jei trūksta oro, degimas vyksta lėtai, jis gali sustoti arba, priešingai, per didelis temperatūros padidėjimas, dėl kurio atsiranda šilumos nuostoliai ir katilo perdegimas.