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

Теплотворность древесины

Теплотворность древесины,
она же – теплота сгорания древесины,
она же – теплотворная способность древесины

Древесина – очень разнообразный по своим свойствам природный отопительный материал, который относится к восстанавливаемым видам топлива. Отопительная ценность древесины определяется её теплотворностью и зависит от многих факторов, каждый из которых может иметь очень широкие отклонения от нормы. Поэтому, теоретическое определение и расчёт теплотворности древесины носит исключительно обобщающий характер и даёт лишь приблизительные цифры. Точное определение теплотворности древесины возможно только в лабораторных условиях и будет верно лишь для исследуемого образца. При этом его (образец) просто сжигают в калориметре и смотрят на полученный результат.Теплотворность древесины и теплотворность дров – близкие по значению понятия.Про теплотворность дров более, подробно – «Дрова | Теплотворность дров»

Таблица удельной теплотворности древесины
для разных пород дерева

Порода дерева	Абсолютная (высшая) теплотворная способность древесины(ккал/кг)	Рабочая (низшая) массовая теплотворная способность древесины(ккал/кг)	Рабочая (низшая) объёмная теплотворная способность древесины(ккал/дм3)	Плотность древесины(кг/дм3)	Предел плотности древесины(кг/дм3)
Дуб	4753	4000	3240	0,810	0,690-1,03
Ясень	––||––	––||––	3000	0,750	0,520-0,950
Рябина (дерево)	––||––	––||––	2920	0,730	0,690-0,890
Яблоня	––||––	––||––	2880	0,720	0,660-0,840
Бук	––||––	––||––	2720	0,680	0,620-0,820
Акация	––||––	––||––	2680	0,670	0,580-0,850
Вяз	––||––	––||––	2640	0,660	0,560-0,820
Лиственница	––||––	––||––	2640	0,660	0,470-0,560
Клён	––||––	––||––	2600	0,650	0,470-0,560
Берёза	––||––	––||––	2600	0,650	0,510-0,770
Груша	––||––	––||––	2600	0,650	0,610-0,730
Каштан	––||––	––||––	2600	0,650	0,600-0,720
Кедр	––||––	––||––	2280	0,570	0,560-0,580
Сосна	––||––	––||––	2080	0,520	0,310-0,760
Липа	––||––	––||––	2040	0,510	0,440-0,800
Ольха	––||––	––||––	2000	0,500	0,470-0,580
Осина	––||––	––||––	1880	0,470	0,460-0,550
Ива	––||––	––||––	1840	0,460	0,490-0,590
Ель	––||––	––||––	1800	0,450	0,370-0,750
Верба	––||––	––||––	1800	0,450	0,420-0,500
Орех лесной	––||––	––||––	1720	0,430	0,420-0,450
Пихта	––||––	––||––	1640	0,410	0,350-0,600
Бамбук	––||––	––||––	1600	0,400	0,395-0,405
Тополь	––||––	––||––	1600	0,400	0,390-0,590

Прим.

1. Все показатели таблицы, кроме абсолютной (высшей) теплотворности,
   соответствуют влажности древесины 12%
2. Показатели плотности древесины взяты из
   «Справочник по массам авиационных материалов»
   изд. «Машиностроение» Москва 1975г

Древесинное вещество

Древесинное вещество – это материал, из которого состоят стенки клеток древесины.
Древесинное вещество – это твёрдая древесная масса без внутриклеточных пустот и околоклеточных полостей. Химический состав древесинного вещества практически всегда одинаков у древесины всех пород деревьев.

В него входят, примерно – 60% целлюлозы, 30% лигнина, 7…9% сопутствующих углеводородов и 1…3% минеральных веществ. Соответственно, удельный вес древесинного вещества для разных пород деревьев – не особо отличается и, примерно равен 1540 кг/м3. Это больше, чем плотность воды.

Обратите внимание

И, если бы древесина не имела пустотно-ячеистую структуру своего строения и в ней не было внутриклеточных пустот и околоклеточных полостей, то она (древесина) тонула-бы в воде, как камень.

Древесинное вещество (материал стенок древесных клеток) – это главная теплотворная составляющая часть древесины, которая горит с выделением тепла.

Производство (прессование) древесных отопительных брикетов, евродров и пеллет – не что иное, как попытка уплотнить пустотно-ячеистую структуру древесины до состояния плотности древесинного вещества. Плотность качественного прессованного древесного топлива всегда выше единицы и начинается от 1,1 г/см3

Теплотворность, (теплота сгорания, теплотворная способность) древесины – это количество тепла, которое образуется при горении древесины. Вернее, теплотворность древесины – это количество тепла, которое образуется при горении древесинного вещества (главной теплотворной составляющей части древесины) и сопутствующих углеводородов (смол и эфирных масел).

Важный момент.При горении древесины образуются водяные пары.

Образование водяных паров имеет двойственную природу происхождения. Во-первых, древесина очень гигроскопична, и вода в свободном виде просто находится в её пустотах и полостях. Во-вторых, водяные молекулы синтезируются непосредственно в процессе горения (температурного распада и окисления) углеводородных соединений, из которых, собственно, вся древесина и состоит.

В зависимости от того, учитывается или нет теплота горения топлива, расходуемая на испарение (синтез) воды и разогрев водяного пара – различают высшую и низшую (абсолютную и рабочую) теплотворность древесины

Удельная теплотворность древесины

Теплотворность древесины, отнесённая к занимаемой единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (удельной теплотворностью) древесины.

Удельная теплотворность древесины – это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании её массовой или объёмной единицы (кг, тонны или дм3, м3).

Величина удельной теплотворной способности древесины определяется количеством горючего материала, заключённого в её единице веса или объёма.

Важно

В зависимости от того, в массовых или объёмных единицах измерения был произведён учёт топлива, удельная теплотворность древесины может быть массовой или объёмной

Единицы для измерения массовой удельной теплотворности: Дж/кг, ккал/кг
Единицы для измерения объёмной удельной теплотворности: Дж/дм3, ккал/дм3

Для практических целей, больший интерес представляет объёмная удельная теплотворность древесины. Поскольку традиционно, дрова учитываются в объёмных единицах измерения (складометрах и кубометрах), то именно объёмная теплотворность древесины выходит на передний план и становится решающим фактором при определении качества дров, как вида топлива.

Высшая (абсолютная) теплотворность древесины

Теплотворность древесины называется высшей или абсолютной, если учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.

Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения

Высшая (абсолютная) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре исследуемого образца топлива с последующей конденсацией водяного пара и охлаждением всех продуктов горения к исходной температуре. За образец принимается 1кг абсолютно сухой древесины

Под абсолютно сухой древесиной подразумевается влажность такого образца дерева, при которой он, находясь в сушильном шкафу с температурой сушки 102…103ºС, не изменяет величину своей массы более чем на 1% в течение трёх суток

Низшая (рабочая) теплотворность древесины

Теплотворность древесины называется низшей или рабочей, если не учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.

Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения

На практике, никогда не удаётся охладить продукты сгорания до состояния полной конденсации водяного пара. Поэтому, рабочая (низшая) теплотворность древесины имеет широкое практическое применение.

Совет

Низшая и высшая теплотворности древесины связаны между собой следующим образом:Высшая теплотворность = низшая теплотворность + скрытая теплота горенияили так:

Низшая теплотворность = высшая теплотворность – скрытая теплота горения

Низшая (рабочая) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре исследуемого образца без последующего охлаждения всех продуктов горения к исходной температуре и без конденсации водяного пара.

При этом, исследуемый образец не сушат и сжигают его «как есть».

Перед лабораторными исследованиями просто фиксируют влажность образца и затем, обязательно указывают – при какой влажности древесины получен результат по определению её теплотворности.

Низшая (рабочая) теплотворность изменяется в зависимости от степени влажности древесины, поскольку влажность древесины – очень переменчивая величина.

Рабочая (низшая) теплотворность древесины всегда меньше, чем абсолютная

Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность древесины

Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице массы топлива, называется рабочей (низшей) массовой удельной теплотворностью древесины, или просто – массовой удельной теплотворностью. Массовая удельная теплотворность измеряется в Дж/кг, кал/кг, или в кратных к ним единицах.

Из определения рабочей теплотворности древесины вытекает следующее:

1. Массовая удельная рабочая теплотворность древесины мало зависит от породы дерева, поскольку 1 кг абсолютно сухой древесины любой породы дерева содержит примерно равное количество горючего вещества, близкого по своему составу (см. Древесинное вещество).
2. Массовая удельная рабочая теплотворность древесины напрямую зависит от её влажности

Причины зависимости массовой удельной рабочей теплотворности древесины от её влажности:

1. Уменьшение количества горючего вещества на величину, равную весу влаги. Так, 1кг влажной древесины содержит чистого горючего древесинного вещества в количестве, равном 1кг минус вес влаги. В то время, когда 1кг абсолютно сухой древесины будет содержать именно 1кг чистого топлива.
2. Увеличение скрытой теплоты горения, т.е. увеличение потери тепла на испарение влаги и нагревание водяного пара до средней температуры продуктов горения (≈800…1100°С).

Низшая (рабочая) объёмная удельная теплотворность древесины

Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице объёма топлива, называется рабочей (низшей) объёмной удельной теплотворностью древесины, или просто – объёмной удельной теплотворностью. Объёмная удельная теплотворность измеряется в Дж/дм3, ккал/дм3, или в кратных к ним единицах.

Конвертер единиц объёмной теплотворности (Дж/см3, кал/см3)

Объёмная удельная теплотворность древесины зависит от её плотности,
т.е. от концентрации древесинного вещества в единице объёма топлива

Пояснение:

Древесина имеет пористо-ячеистую структуру. Внутриклеточные полости и околоклеточные пустоты, уменьшают количество горючего древесинного вещества, заключённого в единице объёма топлива. Чем плотнее древесина, чем меньше в её объёме будет пустот и соответственно, будет больше концентрация горючего древесинного вещества – тем больше будет объёмная теплотворность такой древесины.

Поэтому:

Объёмная удельная теплотворность напрямую зависит от породы дерева, поскольку разные породы деревьев имеют различную плотность своей древесины и, соответственно – разное количество горючего (теплотворного) вещества в единице своего объёма

Объёмная удельная теплотворность определяется индивидуально для каждой породы дерева, является справочной величиной и имеет наибольшее практическое применение (см.

Таблица удельной теплотворности древесины для разных пород дерева).

А поскольку, низшая теплотворность древесины зависима от её влажности, то в таких таблицах обязательно указывается, для какой влажности древесины приведены значения величины её теплотворности.

Обратите внимание

Объёмная удельная теплота сгорания древесины широко применяется на практике, как качественная и количественная характеристика теплотворности дров

Ещё раз:
Объёмная удельная рабочая теплотворная способность древесины напрямую зависит от плотности древесины и её влажности. Объёмная удельная рабочая теплотворность древесины может изменяться в очень широких пределах, поскольку плотность древесины и её влажность – весьма нестабильные и изменчивые величины.

Расчёт теплотворности древесины

1. Расчёт абсолютной (высшей) теплотворной способности древесины

Пояснение к расчёту:
В лабораторных экспериментах по определению высшей теплотворности древесины фигурирует абсолютно сухой образец, весом 1кг. Очевидно, что в таком случае, речь больше идёт про абсолютную теплотворность материала стенок клеток древесины – древесинного вещества. Ибо, что ещё может быть в куске абсолютно сухой древесины, весом в 1кг?

Ответ, более чем прост – в 1кг абсолютно сухой древесины могут присутствовать иные углеводородные соединения, не являющимися древесным веществом. Прежде всего – это полиэфирные смолы и масла, которыми особенно богата древесина хвойных пород.

Поскольку, элементарный химический состав древесинного вещества практически всегда одинаков, а процентная разница между весовой теплотворностью древесинного вещества и заменяющими его углеводородами существенно не влияет на теплотворность единицы массы топлива, то – для дальнейших расчётов теплотворности древесины, принимаем за аксиому:

Высшая (абсолютная) теплотворность 1кг древесины мало зависит от породы дерева, принципиально равна величине абсолютной (высшей) теплотворной способности древесинного вещества и соответствует ≈ 4752.9 ккал/кг

Ход расчёта:Высшая теплотворная способность (ВТС) древесины определяется как сумма теплотворных способностей всех её отдельно взятых химических элементов и вычисляется по формуле Менделеева:Q(ВТС) = 81C + 300Н – 26O

где С, H и О – процентное содержание в топливе углерода, водорода и кислорода

Состав древесного вещества для любой породы дерева:49,5% углерода, 6,3% водорода, 44,1% кислородаСоответственно, получим:Q(ВТС) = 81 x 49,5 + 300 x 6,3 – 26 x 44,1 = 4752.9 ккал/кг

(Полученная величина будет использована в формуле Надеждина при определении рабочей массовой удельной теплотворности древесины для влажности 12%)

2. Расчёт удельной массовой рабочей (низшей) теплотворной способности древесины

Теплотворная способность различных видов топлива: дров, угля, пеллетов, брикетов

К веществам органического происхождения относится топливо, которое при горении выделяет определенное количество тепловой энергии. Выработка тепла должна характеризоваться высоким КПД и отсутствием побочных явлений, в частности, веществ, вредных для здоровья человека и окружающей среды.

Если рассматривать топливо с позиции его агрегатного состояния, то структуру вещества по степени горючести можно разделить на две составляющие.

К горючей части относятся такие химические элементы, как водород и углерод, представляющие в целом углеводородную смесь, а также сера.

В составе негорючей составляющей присутствуют вода, минеральные соли и следующие элементы: кислород, азот и ряд металлов.

Важно

Полное сгорание 1 кг топлива, состоящего из вышеуказанных компонентов, способствует выделению различного количества тепловой энергии. Любое вещество оценивается по такому показателю, как теплота сгорания.

Под теплотой сгорания топлива (ТСТ), измеряемой в кДж/кг, подразумевается количество энергии, которое выделяется в результате полного сгорания 1 кг вещества. Этот показатель формируется по двум уровням. Высшая ТСТ образуется за счет процесса конденсации воды, имеющейся в продуктах горения. При определении низшей ТСТ предыдущую ее степень не учитывают.

Так, расчет теплоты в двигателях внутреннего сгорания обычно исходит от значения низшей. Это объясняется довольно просто: в цилиндрах невозможен процесс конденсации жидкости. Для установления ТСТ используется калориметрическая бомба, в которой сжатый кислород насыщен водяным паром. Навеска определенного вида топлива помещается в эту среду, затем анализируются результаты.

Для нефтяных веществ ТСТ высчитывается по следующим формулам:

QВ = 33913ω(С) + 102995 ω(Н) – 10885 ω(O – S),

QН = QВ – 2512 ω(Н2О),

где ω(C, H, O, S) – массовые доли элементов в топливе, %;

ω(Н2О) – количество водяных паров в продуктах сгорания одного кг материала, %.

Для каждого типа вещества, отличающегося химическим составом, характерна своя ТСТ. К самым ходовым разновидностям твердого топлива относят:

• дрова и уголь;
• пеллеты и брикеты.

Рассмотрим каждый тип по отдельности.

Содержание

• 1 Дрова
• 2 Уголь
• 3 Пеллеты
• 4 Брикеты
• 5 Жидкое и газообразное топливо

Дрова

Это пиленные либо колотые куски дерева, которые во время сжигания в печах, котлах и прочих устройствах вырабатывают тепловую энергию.

Для удобства загрузки в топку древесный материал разрезают на отдельные элементы длиной до 30 см. Чтобы повысить эффективность от их использования, дрова должны быть максимально сухими, а процесс горения – относительно медленным.

По многим параметрам для отопления помещений подходят дрова из таких лиственных пород, как дуб и береза, лещина и ясень, боярышник.

Из-за высокого содержания смолы, повышенной скорости горения и низкой теплотворности хвойные деревья в этом плане значительно уступают.

Топлива. Высшая теплотворная способность – таблица. (Удельная теплота сгорания). Высшая / низшая теплотворная способность – пояснения

Топлива. Высшая теплотворная способность – таблица. (Удельная теплота сгорания).

Приведенные в этой таблице величины соответствуют высшей теплотворной способности для сгорания при постянном давлении 1 bar и температуре 0oC.

Высшая теплотворная способность (Higher Calorific Value = Gross Calorific Value = GCV) – количество теплоты, выделяемой при полном сгорании топлива, охлаждении продуктов сгорания до температуры топлива и конденсации водяного пара, образовавшегося при окислении водорода, входящего в состав топлива.

Низшая теплотворная способность (Lower Calorific Value = Net Calorific Value = NCV) – количество теплоты, выделяемой при полном сгорании топлива без конденсации водяного пара.

Таблица ниже дает отличное представление о максимально возможном уровне той энергии, которую часто называют удельной теплотой сгорания для сухих (когда об этом имеет смысл говорить) топлив.

Энергия перешедшая при сгорании в водяной пар пойдет на парообразование и нагрев пара.

Совет

Интересной практической величиной является также “объемная ” теплота сгорания. Ее можно прикинуть зная плотность. Для газов (в конце таблицы) и приведена “объемная” вышая теплотворная способность (для некоторых и та и другая).

Топлива. Высшая теплотворная способность – таблица. (Удельная теплота сгорания).

Топлива, массовая характеристика:	Высшая теплотворная способность
кДж/кг	ккал/кг	БТЕ/фунт, Btu/lb
Ацетон,Acetone	29 000	6 900	12 500
Бензин, Gasoline, Petrol	47 300	11 250	20 400
Бутан, Butane C4H10	49 500	11 800	20 900
Водород, Hydrogen	141 800	33 800	61 000
Газойль, Gas oil	38 000	9 050	16 400
Глицерин, Glycerin	19 000	4 550	8 150
Гудрон, Битум, Tar	36 000	8 600	15 450
Дизтопливо, дизельное топливо, Diesel	44 800	10 700	19 300
Дерево сухое, Wood (dry)	14 400 – 17 400	3 450 – 4 150	6 200 – 7 500
Керосин, Kerosene	35,000	8,350	15 400
Кокс, Coke	28 000 – 31 000	6 650-7 400	12 000 – 13 500
Мазут, Heavy fuel oil	41 200	9 800	17 700
Метан, Methane	55 550	13 250	23 900
Порох, Gun powder	4 000	950	1 700
Пропан, Propane	50 350	12 000	21 650
Растительные масла, Oils vegetable	39 000 – 48,000	9 300 – 11 450	16 750 – 20 650
Скипидар, Turpentine	44 000	10 500	18 900
Спирт, Alcohol, 96% , Ethanol	30 000	7 150	12 900
Сырая нефть, Petroleum	43 000	10 250	18 500
Торф, Peat	13 800 – 20 500	3 300 – 4 900	5 500 – 8 800
Уголь-антрацит, Anthracite	32 500 – 34 000	7 750-8 100	14 000 – 14 500
Уголь битуминозный (жирный), Bituminous coal	17 000 – 23 250	4 050-5 500	7 300 – 10 000
Уголь древесный, Charcoal	29 600	7 050	12 800
Уголь каменный, Coal	15 000 – 27 000	3 550-6 450	8 000 – 14 000
Уголь бурый, лигнит, Lignite	16 300	3 900	7 000
Уголь -полуантрацит, Semi anthracite	26 700 – 32 500	6 350 – 7 750	11 500 – 14 000
Эфир, Ether	43 000	10 250	18 500
Газы, объемная характеристика:	кДж/м3	ккал/м3	БТЕ/фут3, Btu/ft3
Ацетилен, Acetylene	56 000	13 350	728
Бутан, Butane C4H10	133 000	31 750	1 700
Водород, Hydrogen	13 000	3 100	170
Метан, Methane CH4	39 800	9 500	520
Природный газ, Natural gas	35 000- 43 000	8 350-10 250	455 – 560
Пропан, Propane C3H8	101 000	24 100	1 310

Теплота сгорания топлива

Всякое топливо, сгорая, выделяет теплоту (энергию), оцениваемую количественно в джоулях или в калориях (4,3Дж = 1кал). На практике для измерения количества теплоты, которое выделится при сгорании топлива, пользуются калориметрами — сложными устройствами лабораторного применения. Теплоту сгорания называют также теплотворной способностью.

Количество теплоты, получаемой от сжигания топлива, зависит не только от его теплотворной способности, но и от массы.

Для сравнения веществ по объёму энергии, выделяемой при сгорании, более удобна величина удельной теплоты сгорания. Она показывает количество теплоты, образуемой при сгорании одного килограмма (массовая удельная теплота сгорания) или одного литра, метра кубического (объёмная удельная теплота сгорания) топлива.

Принятыми в системе СИ единицами удельной теплоты сгорания топлива считаются ккал/кг, МДж/кг, ккал/м³, Мдж/м³, а также их производные.

Энергетическая ценность топлива определяется именно величиной его удельной теплоты сгорания. Связь между количеством теплоты, образуемой при сгорании топлива, его массой и удельной теплотой сгорания выражается простой формулой:

Q = q · m, где Q — количество теплоты в Дж, q — удельная теплота сгорания в Дж/кг, m — масса вещества в кг.

Для всех видов топлива и большинства горючих веществ величины удельной теплоты сгорания давно определены и сведены в таблицы, которыми пользуются специалисты при проведении расчётов теплоты, выделяемой при сгорании топлива или иных материалов. В разных таблицах возможны небольшие разночтения, объясняемые, очевидно, несколько отличающимися методиками измерений или различной теплотворной способностью однотипных горючих материалов, добываемых из разных месторождений.

Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива

Наибольшей энергоёмкостью из твёрдых видов топлива обладает каменный уголь — 27 МДж/кг (антрацит — 28 МДж/кг). Подобные показатели имеет древесный уголь (27 МДж/кг). Намного менее теплотворен бурый уголь — 13 Мдж/кг. Он к тому же содержит обычно много влаги (до 60 %), которая, испаряясь, снижает величину общей теплоты сгорания.

Торф сгорает с теплотой 14-17 Мдж/кг (зависит от его состояния — крошка, прессованый, брикет). Дрова, подсушенные до 20 % влажности, выделяют от 8 до 15 Мдж/кг. При этом количество энергии, получаемой от осины и от берёзы, может разниться практически вдвое. Примерно такие же показатели дают пеллеты из разных материалов — от 14 до 18 Мдж/кг.

Обратите внимание

Намного меньше, чем твёрдые, различаются величинами удельной теплоты сгорания жидкие виды топлива. Так, удельная теплота сгорания дизельного топлива — 43 МДж/л, бензина — 44 МДж/л, керосина — 43,5 МДж/л, мазута — 40,6 МДж/л.

Удельная теплота сгорания природного газа составляет 33,5 МДж/м³, пропана — 45 МДж/м³. Наиболее энергоёмким топливом из газообразных является газ водород (120 Мдж/м³). Он весьма перспективен для использования в качестве топлива, но на сегодняшний день пока не найдены оптимальные варианты его хранения и транспортировки.

Сравнение энергоемкости различных видов топлива

При сравнении энергетической ценности основных видов твёрдого, жидкого и газообразного топлива можно установить, что одному литру бензина или дизтоплива соответствует 1,3 м³ природного газа, одному килограмму каменного угля — 0,8 м³ газа, одному кг дров — 0,4 м³ газа.

Теплота сгорания топлива — это важнейший показатель эффективности, однако широта распространения его в сферах человеческой деятельности зависит от технических возможностей и экономических показателей использования.

ПОИСК

    Д. И. Менделеев предложил следующую эмпирическую формулу для определения теплотворной способности всех видов природного топлива  [c.

131]

    На основе анализа данных о теплотах горения различных форм углерода и сопоставления калориметрических определений теплотворности топлива с формулой Дюлонга, Д. И.

Менделеев выводит новую формулу для определения высшей теплотворности твердого и жидкого топлива  [c.143]

    Для определения теплотворной способности жидкого топлива — мазута, моторного топлива, солярового масла и даже керосина — может быть использована та же платиновая чашечка. Жидкое топливо наливается в чашечку и в ней взвешивается. Для определения же теплотворной способности [c.188]

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТВОРНОСТИ ТОПЛИВА [c.233]

    По сравнению с методом Эшка метод смыва бомбы может рассматриваться как ускоренный, так как всю продолжительную операцию сжигания топлива со смесью Эшка и выщелачивание образующегося сплава заменяют значительно более быстрым сожжением топлива в калориметрической бомбе, обычно совмещая первую стадию этого определения с определением теплотворной способности топлива. [c.131]

    Определение теплотворности топлива. Экспе-ри.ментально теплотворность всех видов твердого топлива определяют в калориметрической бомбе по ГОСТ 147—54. [c.28]

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТВОРНОЙ СПОСОБНОСТИ ТОПЛИВА (Л. 28, 29, 62, 73) [c.165]

    Определение теплотворной способности топлива производится методом сжигания его в заполненном кислородом герметически закрывающемся массивном металлическом сосуде, называемом калориметрической бомбой. [c.165]

    При анализе высокозольных топлив для выявления теплотворной способности органической массы полезно выделить из общего теплового эффекта теплоту реакций минеральной массы топлива.

Выделения же теплоты этих реакций при определении теплотворной способности рабочего топлива не требуется, так как в основном эти реакции с тем же тепловым эффектом протекают и в топке.

К числу таких реакций следует отнести следующие  [c.209]

    Кроме того, точность определения элементарного состава топлива значительно уступает точности калориметрических определений теплотворной способности. Малая точность определения содержания углерода и водорода присуща его химизму, В получаемую величину углерода входит углерод карбонатов. Поэтому неточности определения последних или весьма частое при анализе топлива пренебрежение их содержанием непосредственно отражаются на точности определения содержания органического углерода. [c.213]Важно

    Однако потребителя интересует не просто стоимость килограмма или тонны топлива, а его стоимость с учетом теплотворной способности. Для удобства сравнения различных видов твердого, жидкого и газообразного топлива введено понятие об условном топливе с определенной теплотворной способностью. За единицу условного топлива [c.25]

    С. В. Липин, Исследование некоторых систем калориметров для определения теплотворной способности топлива. Сборник. Тепловые измерения , Стандартгиз, 1934 г. [c.305]

    В. Липин, Калориметр для определения теплотворной способности твердого и жидкого топлива, 1937 г.  [c.305]

    Определение теплотворной способности топлива ведут сжиганием пробы под водой, воспринимающей выделенное при этом тепло.

Количество выделенного тепла определяют по числу градусов, яа которые повысилась температура воды, учитывая, что на каждый градус нагрева 1 кг воды расходуется 1 ккал.

При таких определениях точно взвешенную пробу топлива помещают в герметически плотную бомбу, которую заполняют сжатым кислородом и погружают в сосуд, заполненный определенным количеством воды. [c.207]

    Между концентрацией топлива на пределах и низшей мольной теплотворностью топлива имеется определенная связь, описываемая в первом приближении эмпирическими формулами 2,2-105 100 [c.249]

    Когда газ используется как топливо, то химический состав его не играет существенной роли, важна лишь величина его теплотворной способности. Поэтому определение теплотворной способности необходимо для многих практических целей.

Совет

Зная точно состав газа, легко вычислить его теплотворную способность, так как теплотворная способность каждого из компонентов хорошо известна, но точный и полный анализ углеводородного газа не всегда бывает известен, поэтому теплотворную способность газа часто определяют экспериментальным путем, что сделать значительно легче, чем произвести полный анализ газа. [c.306]

    Теплотворная способность топлива эмпирически определяется с помощью калориметрической бомбы. Из расчетных формул для определения теплотворной способности топлива наибольшей известностью пользуется формула Д. И. Менделеева (1897 г.)  [c.48]

    Определение теплотворной способности газа по его составу. Газы, применяемые в качестве топлива, представляют собой смесь горючих газов, состав и теплота сгорания которых известны. [c.113]

    Определение теплотворной способности по данным технического или элементарного анализа. Важнейшим показателем качества топлива является его теплотворная способность, или калорийность. Различают высшую и низшую теплотворные способности топлива. [c.130]

    Определение теплотворной способности калориметрическим методом- Сущность метода заключается в том, что навеску топлива сжигают в кислороде в закрытом сосуде (калориметрической бомбе), помещенном в сосуд с водой (калориметр).

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, поглощается водой, бомбой, мешалкой, термометром и другими частями прибора.

Зная массу каждой части прибора, воды и их удельные теплоемкости, начальную и конечную температуру, можно рассчитать количество принятого ими тепла по формуле [c.132]

    Опыт выполняют по методике для определения теплотворной способности топлива (см. стр. 139). При определении водяного эквивалента калориметра по бензойной кислоте вводят поправку на теплоту образования азотной кислоты.

Обратите внимание

Количество образовавшейся азотной кислоты определяют в смыве бомбы после сжигания. Водный раствор предварительно нагревают до кипения и выдерживают 5 мин для удаления двуокиси углерода. Охлажденный раствор титруют 0,1 н.

раствором едкого натра в присутствии индикатора метилового оранжевого 1 мл точно 0,1 н. раствора едкого натра соответствует 1,43 кал. [c.143]

    Химикам-аналитикам часто приходится прибегать к калориметрическим измерениям. Например, большинству химиков, работающих в промышленности, приходится на том или ином этапе своей деятельности заниматься определением теплотворной способности топлива.

Теплоемкость лабораторных установок обычно определяют путем сжигания известного количества стандартного вещества (например, бензойной кислоты), для которого точно известно значение ДЯ. Затем измеряют теплоемкость анализируемого топлива измерение проводят на той же лабораторной установке при аналогичных экспериментальных условиях.

Для того чтобы обеспечить быстрое сжигание стандартного вещества и топлива, реакцию проводят в металлическом сосуде при высоком давлении кислорода (например, при 20 атм). Металлический сосуд погружают в изолированную емкость, содержащую известный объем воды. Для того чтобы воспламенить горючий материал, через проволоку, подведенную к образцу, пропускают электрический ток.

Выделяющееся тепло передается окружающей воде. Значение теплотворной способности анализируемого материала рассчитывают по увеличению температуры воды при этом учитывают поправку на потери тепла. [c.67]

    Естественные и синтетические горючие и окисляющие вещества, являющиеся составной частью топлива, содержат разнообразные сложные соединения.

Очень часто их теплота образования неизвестна или не точна, и поэтому расчетное определение теплопроизводительности топлива не всегда возможно.

Важно

Точное значение теплопроизводительности или теплотворной способности топлива обычно определяется опытным путем в специальных приборах — калориметрах. [c.33]

    Такой метод определения теплотворной способности был бы правилен, если бы углерод, водород и сера находились в свободном состоянии. Но перечисленные элементы входят в состав соединений, образующих топливо. При разрушении этих соединений во время сгорания может выделяться или поглощаться некоторое количество тепла. Принимая во внимание это обстоятельство, [c.57]

    Расположение установки. Общий вид установки для калориметрического определения теплотворной способности топлива показан на рис. 15. Электромотор мощностью 50—100 вт и запал питаются электрическим током через реостаты.

Скорость движения мешалки регулируется посредством реостата, поставленного на линии, ведущей к мотору. Реостат на линии, питающей запал в бомбе, служит для понижения напряжения в этой цепи до 12— [c.

69]

    Определение водного значения калориметра проводят так же, как определение теплотворной способности топлива, причем бензойную кислоту сжигают в сильно спрессованном брикете, в чашечке, желательно платиновой, без асбестовой подкладки.

Проволочку для зажигания в брикет не впрессовывают, так как весьма часто она при сильном прессовании перерывается. Навеска бензойной кислоты должна быть в пределах 1,0—1,2 г. На дно бомбы наливают 10 мл дистиллированной воды.

Само собой разумеется, что все части калориметра в точности должны быть теми же, что и при дальнейшей работе с этим калориметром. Теми же должны быть термометр. его погружение, скорость движения мешалки, количество воды.

Определение водного значения должно производиться в том же помещении, примерно при той же температуре и в условиях, во всех деталях повторяющих условия дальнейшей работы с данным калориметром.

Совет

В случае изменения этих условий (например, после замены или ремонта частей калориметрической установки, при замене термометра, при значительном изменении температуры помещения, при переносе калориметра в другое место и т. п.) водное значение калориметра должно быть определено зансв”). По ГОСТ, независимо от постоянства условий, водное значение калориметра должно проверяться не реже одного раза в 3 мес. (в основном имеется в виду проверка в ус товиях зимы, весны, лета и осени). [c.202]

    В гл. VIII Определение теплотворной способности (стр. 205) уже говорилось, что при высоком содержании серы в топливе последняя в бомбе иногда сгорает не в серную кислоту, а лишь до SO2 величина при этом получается несколько пониженной, пониженной соответственно получается и поправка на кислотообразование, а следовательно, и количество серы в смыве бомбы.

В параллельн з1х определениях Б силу тех или иных причин количество недогоревшей серы может быть различным результаты определения будут соответственно расходиться, однако с введением поправки на кислотообразование, разной в этом случае по величине для разных определений, результаты Q могут оказаться значительно более близкими, чем Q - [c.

289]

    B. И. Ануфриев, Рационализация методики определения теплотворной способности топлива, Отчет ЦЛЭМ Мосэнерго, 1946 г.  [c.305]

    История развития формул для определения теплотворной способности топлив является одновременно и историей развития взглядов на природу топлива. Для построения расчетных зависимостей использо вались.

все сколько-нибудь двфференцир ованные новые представления об отдельных компо нентах, входящих в сложный состав топлив приро дного происхождения. Однако вопрос. и поныне нельзя считать разрешенны.

м, П Оскольку наи б олее надежные результаты получаются на основе применения эмпирически коэффициентов, не имеющих ясного логически оправданного физического объяснен ия. [c.18]

    Формула Менделеева, как видите, очень проста и позволяет быстро подсчитать теплотворную способность топлива определенного состава. Но именно в определении состава топлива кроется много трудностей.

Обратите внимание

Для того чтобы определить состав топлива, необходимо прежде всего отобрать среднюю пробу. Однако отбор пробы, цравильно 011ражаю-ш ей состав топлива, сложный и трудоемкий процесс. Затем надо определить в отобранной пробе содержание балласта — золы и влаги.

Эти определения входят в состав так называемого технического анализа топлива. [c.24]

    На крупных предприятиях теплотворную способность тонлпва определяют в специальных установках. Для этого небольшую тщательно отобранную пробу топлива сжигают в лаборатории в так называемой калориметрической бомбе, заполненной кислородом.

Тепло, выделяющееся при сжигании топлива в бомбе, передается воде, заполняющей калориметрический сосуд. Количество воды в сосуде известно.

Замерив, на сколько повысилась ее температура при сжигании определенной навески топлива, можно подсчитать его теплотворную способность. [c.25]

    Однако и для калориметрического определения теплотворной снособиости топлива необходимо отобрать представительную среднюю пробу. Поэтому оцределение теплотворной способности топлива представляет известные трудности и для предприятий, располагающих лабораторными калориметрическими установками. [c.25]

    Лаборант химического анализа 4 разряда. Проведение сложных анализов составов растворов, реактивов, нефти и нефтепродуктов, готовой продукции, вспомогательных материалов, отходов, удобрений, кислот, солей по установленной методике. Установление и проверка сложных титров.

Определение нитрозности и крепости кислот. Выполнение анализа ситовым и электровесовым методом по степени концентрации растворов. Полный анализ газов на аппаратах ВТИ, газофракционных аппаратах и хроматографах. Составление сложных реактивов и проверка их годно-ст.

Важно

Проведение в лабораторных условиях синтеза по заданной методике. Определение степени конверсии аммиака или окисленности нитрозных газов. Определение теплотворной способности топлива. Оформление и расчет результатов анализа. Сборка лабораторных установок по имеющимся схемам.

Проведение арбитражных анализов простых и средней сложности. [c.75]

    Рассмотрим теплотворную способность углеводородов и элементов в кислороде, отнесенную к единице массы исходного горючего.

Низшая теплотворная способность отличается от высшей у парафинов в среднем на 3220—3350 кДж/кг (770—800 ккал/кг), у олефинов и нафтенов — на 3140—3220кДж/кг (750—770 ккал/кг), у бензола — на 1590 кДж/кг (380 ккал/кг) [25, с. 109].

При экспериментальном определении теплотворной способности следует иметь в виду, что в калориметрической бомбе вещество сгорает при постоянном объеме а в реальных условиях — часто при постоянном давлении.

Поправка на разность условий горения составляет для твердого топлива от 2,1 до 12,6, для мазута — около 33,5, бензина— 46,1 кДж/кг, а для газа достигает 210 кДж/м . Практически эту поправку вводят только при определении теплотворной способности газа. [c.66]

    Поправки на теплообразование от нити и запала рассчитывают на основании теплот их горения. Воспламенение навески топлива в бомбе происходит от накаленной металлической проволоки, по которой проходит электрический ток.

В атмосфере кислорода железная проволока сгорает до РегОд. Выделяемое при сгорании запала и нити тепло должно быть учтено при определении теплотворной способности топлива.

Совет

Обычно проволока сгорает неполностью и на дне бомбы остаются сплавленные, а на подводящих электродах— [c.142]

    Определение теплотворной способности жидкого топлива. Теплотворную способность высококипящих жидких топлив мазута, солярового масла и даже керосина определяют в обычной калориметрической чашке.

Жидкое топливо наливают в предварительно прокаленную и взвешенную чашку и в ней взвешинают. Для легко летучих жидких сортов топлива (бензин, газойль и др.) применяют чашку Зубова (см. рис. 66). [c.

145]

    Чашку с жидкостью укрепляют в кольце токоведущего штифта, пропуская пробку через прорезь в кольце. Один конец запальной проволоки присоединяют к трубке, другой продевают через прокол в запальной полоске и прикрепляют к токоведущиму штифту.

Потом тонкой иглой делают 2—3 прокола в пленке, чтобы при наполнении бомбы кислородом она не лопнула, осторожно закрывают бомбу и наполняют ее кислородом. Далее калориметрическое определение проводят так же, как при определении теплотворной способности твердого топлива.

Теплотворную способность пленки определяют опытным путем. [c.145]

    Эта ([ рмула даето1 1ибку в определении теплотворной способности для топлив Т-1 и Т-2 в пределах 0,3—1%, но для высокоароматизован-ных топлив и ароматических углеводородов формула дает хорошие результаты.

Однако для парафиновых углеводородов и топлив ошибка может достигать 2%. Обе формулы были проверены иа 100 образцах топлива тина Т-1, Т-2 и 20 индивидуальных углеводородах и могут быть использованы для оценки теплотворной способности.

 [c.83]

Обратите внимание

    Verbandsformel / формула Союза германских инженеров для определения теплотворной способности топлива. [c.425]

    Метод смыва бомбы состоит в том, что при определении теплотворной способности топлива сжиганием в бомбе сера топлива переходит в серную кислоту, которая растворяется в воде, наливае- [c.51]

    При определении теплотворной способности сжиганием в бомбе допускаются следующие расхождения при параллельных определениях для твердого топлива 20 кал г, для жидкого—30 кал1г. [c.78]

Теплотворная способность дров: сравнительная таблица разных пород

Древесина является довольно сложным материалом по своему химическому составу. Почему нас интересует химический состав? Да ведь горение (в том числе и горение дрова в печи) представляет собой химическую реакцию материалов дерева с кислородом из окружающего воздуха. Именно от химического состава той или иной породы древесины и зависит теплотворная способность дров.

теплотворная спосбность дров

Основными связующими химическими материалами в древесине являются лигнин и целлюлоза. Они образуют клетки – своеобразные емкости, внутри которых находится влага и воздух. Также в древесине присутствуют смола, белки, дубильные вещества и другие химические ингредиенты.

От чего зависит теплотворная способность дров?

Химический состав подавляющего большинства пород дерева практически одинаковый. Небольшие колебания химического состава различных пород и определяют различия в теплотворной способности различных пород дерева.

Теплотворная способность измеряется в килокалориях – то есть вычисляется количество тепла, получаемое при сжигание одного килограмма дерева той или иной породы. Принципиальных различий между теплотворными способностями различных пород древесины нет.

И для бытовых целей достаточно знать усредненные значения.

теплотворность различных пород

Различия между породами в теплотворной способности выглядят минимально.

Стоит отметить, что исходя из таблицы может показаться, что выгоднее покупать дрова, заготовленные из древесины хвойных пород, ведь их теплотворность больше.

Однако, на рынке дрова поставляются по объему, а не по массе, так что в одном кубометре дров, заготовленных из древесины лиственных пород дерева их будет просто больше.

Вредные примеси в древесине

В ходе химической реакции горения древесина сгорает не полностью. После сгорания остается зола – то есть не сгоревшая часть древесины, а в процессе горения из древесины испаряется влага.

Меньше влияет на качество горения и теплотворность дров зола. Ее количество в любой древесине одинаково и составляет около 1 процента.

А вот влага, находящаяся в древесине может доставить немало проблем при их сжигании. Так, сразу после рубки древесина может содержать до 50 процентов влаги. Соответственно при горении таких дров – львиная доля энергии, выделяющейся с пламенем может уходить просто на испарение самой древесной влаги, не совершая при этом никакой полезной работы.

расчет теплотворной способности

Влага, имеющаяся в древесине резко снижает теплотворную способность любых дров.

Важно

Сгорающие дрова не просто не выполняют свою функцию, но и становятся неспособными поддерживать необходимую температуру при горении.

При этом органика, находящаяся в дровах сгорает не полностью, при горении таких дров выделяется повешенное количество дыма, который загрязняет как дымоход, так и топочное пространство.

Что такое влажность древесины и на что она влияет?

Физическая величина, описывающая относительное количество воды, содержащееся в древесине называется влажностью. Измеряют влажность древесины в процентах.

При измерениях может учитываться два вида влажности:

• Влажность абсолютная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к полностью высушенному дереву. Такие измерения проводятся обычно в строительных целях.
• Влажность относительная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к ее собственному весу. Такие расчеты производятся для древесины, используемой в качестве топлива.

Так, если написано, что древесина имеет относительную влажность в 60%, то её абсолютная влажность выразится в показателе 150%.

Чтобы рассчитать теплотворную способность дров при известной влажности – вы можете использовать следующую формулу:

Анализируя эту формулу можно установить, что дрова, заготовленные из хвойных пород дерева с показателем относительной влажности в 12 процентов при сжигании 1 килограмма выделят 3940 килокалории, а дрова, заготовленные из лиственных пород при сопоставимой влажности выделят уже 3852 килокалории.

Чтобы понять, что представляет собой относительная влажность в 12 процентов – поясним, что такую влажность приобретают дрова, которое длительное время сушатся на улице.

Плотность древесины и ее влияние на теплотворность

Кроме содержания влаги, на теплотворную способность дров влияет и другой фактор, а именно – плотность. Это обычная физическая величина, показывающая, какой вес вещества приходится на стандартный объем (обычно на один кубометр).

Чтобы оценить теплотворность, нужно использовать немного другую характеристику, а именно удельную теплотворность, представляющую собой величину, производную от плотности и теплотворности.

Экспериментальным путем были получены сведения об удельной теплотворности тех или иных пород древесины. Сведения даны для одинакового показателя влажности в 12 процентов. По результатам эксперимента была составлена вот такая таблица:

Совет

удельная теплотворность

Используя данные из этой таблицы вы легко сможете сравнить теплотворную способность различных пород древесины.

Какие дрова можно использовать в России

Традиционно, самой любимой породой дров для сжигания в кирпичных печах в России является береза. Хотя по сути береза представляет собой сорняк, семена которого легко зацепляются за любую почву – оно чрезвычайно широко используется в быту. Неприхотливое и быстро растущее дерево верой и правдой служило нашим предкам уже множество веков.

Березовые дрова имеют сравнительно хорошую теплотворность и горят достаточно медленно, ровно, не накаляя чрезмерно печь. Кром того, даже сажа, получаемая при сгорании березовых дров идет в дело – она включает в себя деготь, который используется как в бытовых, так и в лечебных целях.

Кроме березы, из лиственных пород дерева в качестве дров используется древесина осины, тополя и липы. Качество их по сравнению с березой, конечно же не очень, но при неимении других вполне можно пользоваться и такими дровами. Кроме того, липовые дрова при сгорании выделяют особый аромат, который считается полезным.

Дрова из осины дают высокое пламя. Их можно использовать на заключительном этапе топки, чтобы выжечь сажу, образовавшуюся при сжигании других дров.

Также довольно ровно горит ольха, и после сгорания она оставляет небольшое количество золы и сажи. Но опять же по сумме всех качество ольховые дрова не могут составить конкуренцию березовым. Но с другой стороны – при использовании не в бане, а для приготовления пищи – ольховые дрова очень даже неплохи. Их ровное горение помогает качественно готовить пищу, особенно выпечку.

Дрова, заготовленные из плодовых деревьев встречаются довольно редко.

Такие дрова, а особенно клен горят очень быстро и пламя при горении достигает очень высокой температуры, что может негативно сказаться на состоянии печи.

Обратите внимание

К тому же вам всего лишь нужно нагреть в бане воздух и воду, а не плавить в ней металл. При использовании таких дров их необходимо перемешивать с дровами с низкой теплотворной способностью.

Дрова из хвойных пород дерева используются довольно редко. Во-первых, такая древесина очень часто используется в строительных целях, а во-вторых – наличие большого количества смолы в хвойных деревьях загрязняет топки и дымоходы. Топить печку хвойными дровами имеет смысл только после длительной сушки.

Как заготавливать дрова

Заготовка дров начинается обычно в конце осени или в начале зимы, до установления постоянного снежного покрова. Срубленные стволы оставляются на делянах для первичной сушки.

По прошествии некоторого времени, обычно зимой или в начале весны дрова вывозятся из леса.

Это связано с тем, что в этот период не проводится аграрных работ и замерзшая земля позволяет нагружать больший вес на транспортное средство.

Но это традиционный порядок. Сейчас, в связи с большим уровнем развития техники дрова можно заготовлять круглый год. Предприимчивые люди могут привести вам уже попиленные и поколотые дрова в любой день за разумную плату.

Как пилить и колоть дрова

Распилите привезенное бревно на отрезки, подходящие по размеру вашей топки. После полученные колоды раскалываются на поленья. Колоды с сечением более 200 сантиметров колются колуном, остальные – обычным топором.

Колоды колются на поленья так, чтобы сечение получившегося полена составляло около 80 кв.см. Такие дрова будут довольно долго гореть в банной печи и выделять больше жара. Поленья меньшего сечения используются для растопки.

поленница

Нарубленные поленья складываются в поленницу. Она предназначается не просто для накопления топлива, но и для просушки дров. Хорошая поленница будет располагаться на открытом пространстве, продуваемом ветром, но под навесом, защищающим дрова от атмосферных осадков.

Важно

Нижний ряд бревен поленницы укладывается на лаги – длинные жерди, которые предотвращают контакт дров с влажной почвой.

Сушка дров до приемлемого значения влажности происходит примерно за год. К тому же древесина в поленьях сохнет гораздо быстрее, чем в бревнах. Нарубленные дрова достигают приемлемого значения влажности уже за три месяца лета. При годовой сушке дрова в поленнице получат влажность в 15 процентов, которая идеально подходит для сгорания.

Теплотворная способность дров: видео