5. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА

5. Теплота сгорания топлива

 

Теплота сгорания является наиболее важной технической характеристикой топлива. Теплота сгорания топлива - это количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива. Теплота сгорания в зависимости от температуры, до которой охлаждают образующиеся газообразные продукты сгорания топлива, может быть высшей и низшей.

Высшей теплотой сгорания называется количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива при условии, что продукты сгорания охлаждаются до температуры конденсации содержащихся в них водяных паров. Водяной пар образуется при сгорании водорода и испарении влаги топлива. Высшая теплота сгорания обозначается Q_в^р («р» - рабочая масса топлива), измеряется в кДж/кг (МДж/кг). При сжигании мазутов для получения высшей теплоты сгорания продукты сгорания надо охлаждать до температуры около 45°С.

С увеличением возраста топлива его высшая теплота сгорания увеличивается, так как растёт доля углерода в топливе. Высшая теплота сгорания топлива является наиболее постоянной величиной, поэтому она используется для сравнения различных топлив.

При сжигании топлива в промышленных установках (котлах, камерах сгорания, дизелях и т. д.) дымовые газы не охлаждаются до столь низкой температуры. Обычно они удаляются из агрегатов при температуре 100 - 400°С; содержащийся в продуктах сгорания водяной пар не конденсируется. В результате теплота сгорания топлива оказывается меньше, чем при глубоком охлаждении продуктов сгорания. Низшая теплота сгорания топлива - количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива при условии, что содержащийся в продуктах сгорания водяной пар не конденсируется. Обозначается Q_н^р и измеряется в кДж/кг (МДж/кг). На практике все тепловые расчеты выполняются с использованием низшей теплоты сгорания.

Высшую теплоту сгорания топлива определяют лабораторным путем, сжигая топливо в специальных приборах – калориметрах. Зная высшую теплоту сгорания, можно определить низшую теплоту сгорания. Для этого из высшей теплоты сгорания вычесть теплоту конденсации содержащихся в дымовых газах водяных паров:

Q_н^р = Q_в^р – 2,51 (0,09 Н + 0,01W)

где      2,51    –         теплота конденсации (или парообразования) водяных паров, находящихся в газах, МДж/кг;

 Н и W – содержание водорода и влаги в рабочей массе топлива, в %. Коэффициент 0,09 перед Н означает, что при окислении водорода из одной его массовой части образуется 9 массовых частей воды, коэффициент 0,01 перед W для перехода от процентного содержания к массе.

Чем больше влажность топлива, тем меньше будет величина Q_Н.

Если нет данных для определения лабораторным путем, то низшую теплоту сгорания топлива можно рассчитать по эмпирической формуле Д.И. Менделеева, кДж/кг,

339,3С^p + 1256Н^p - 109(О^p - S^p) - 25,14(9Н+ Wp),

где Ср, Нр, Ор, Sp и Wр соответственно содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влаги в рабочем топливе, %.

Теплота сгорания мазута среднего состава = 40400 кДж/кг.