Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση μιας μοναδιαίας ποσότητας καυσίμου ονομάζεται θερμογόνος δύναμη (Q) ή, όπως αποκαλείται μερικές φορές, θερμογόνος αξία ή θερμογόνος δύναμη, που είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του καυσίμου.

Η θερμογόνος δύναμη των αερίων αναφέρεται συνήθως ως 1 m 3,λαμβάνονται υπό κανονικές συνθήκες.

Στους τεχνικούς υπολογισμούς, οι κανονικές συνθήκες νοούνται ως η κατάσταση του αερίου σε θερμοκρασία ίση με 0 ° C και σε πίεση 760 mmHg Τέχνη.Ο όγκος του αερίου υπό αυτές τις συνθήκες υποδηλώνεται nm 3(κανονικό κυβικό μέτρο).

Για μετρήσεις βιομηχανικού αερίου σύμφωνα με το GOST 2923-45, η θερμοκρασία 20 ° C και η πίεση 760 λαμβάνονται ως κανονικές συνθήκες mmHg Τέχνη.Ο όγκος του αερίου που αναφέρεται σε αυτές τις συνθήκες, σε αντίθεση με nm 3θα καλέσουμε Μ 3 (κυβικό μέτρο).

Η θερμογόνος δύναμη των αερίων (Ε))εκφράζεται σε kcal/nm eή μέσα kcal / m 3.

Για τα υγροποιημένα αέρια, η θερμογόνος δύναμη αναφέρεται στο 1 κιλό.

Υπάρχουν υψηλότερη (Q in) και χαμηλότερη (Q n) θερμογόνος δύναμη. Η ακαθάριστη θερμογόνος δύναμη λαμβάνει υπόψη τη θερμότητα της συμπύκνωσης των υδρατμών που σχηματίζεται κατά την καύση του καυσίμου. Η καθαρή θερμογόνος δύναμη δεν λαμβάνει υπόψη τη θερμότητα που περιέχεται στους υδρατμούς των προϊόντων καύσης, αφού οι υδρατμοί δεν συμπυκνώνονται, αλλά μεταφέρονται με τα προϊόντα καύσης.

Οι έννοιες Q in και Q n ισχύουν μόνο για τα αέρια, κατά την καύση των οποίων απελευθερώνονται υδρατμοί (αυτές οι έννοιες δεν ισχύουν για το μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο δεν δίνει υδρατμούς κατά την καύση).

Όταν οι υδρατμοί συμπυκνώνονται, απελευθερώνεται θερμότητα ίση με 539 kcal/kg.Επιπλέον, όταν το συμπύκνωμα ψύχεται στους 0°C (ή 20°C), απελευθερώνεται θερμότητα, αντίστοιχα, σε ποσότητα 100 ή 80 kcal/kg.

Συνολικά, λόγω της συμπύκνωσης των υδρατμών, απελευθερώνεται θερμότητα πάνω από 600 kcal/kg,που είναι η διαφορά μεταξύ της μεικτής και της καθαρής θερμογόνου δύναμης του αερίου. Για τα περισσότερα αέρια που χρησιμοποιούνται στην αστική παροχή αερίου, αυτή η διαφορά είναι 8-10%.

Οι τιμές της θερμογόνου δύναμης ορισμένων αερίων δίνονται στον πίνακα. 3.

Για την αστική παροχή φυσικού αερίου, χρησιμοποιούνται σήμερα αέρια, τα οποία, κατά κανόνα, έχουν θερμογόνο δύναμη τουλάχιστον 3500 kcal / nm 3.Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στις συνθήκες των πόλεων το αέριο τροφοδοτείται μέσω σωλήνων σε σημαντικές αποστάσεις. Με χαμηλή θερμογόνο δύναμη απαιτείται η παροχή μεγάλης ποσότητας. Αυτό αναπόφευκτα οδηγεί σε αύξηση των διαμέτρων των αγωγών φυσικού αερίου και, κατά συνέπεια, σε αύξηση των μεταλλικών επενδύσεων και κεφαλαίων για την κατασκευή δικτύων αερίου και, στη συνέχεια, σε αύξηση του λειτουργικού κόστους. Ένα σημαντικό μειονέκτημα των αερίων χαμηλών θερμίδων είναι ότι στις περισσότερες περιπτώσεις περιέχουν σημαντική ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα, γεγονός που αυξάνει τον κίνδυνο κατά τη χρήση αερίου, καθώς και κατά την εξυπηρέτηση δικτύων και εγκαταστάσεων.

Αέριο με θερμογόνο δύναμη μικρότερη από 3500 kcal/nm 3χρησιμοποιείται συχνότερα στη βιομηχανία, όπου δεν απαιτείται η μεταφορά του σε μεγάλες αποστάσεις και είναι ευκολότερο να οργανωθεί η αποτέφρωση. Για αστική παροχή αερίου, είναι επιθυμητό να υπάρχει σταθερή θερμογόνος δύναμη του αερίου. Οι διακυμάνσεις, όπως έχουμε ήδη διαπιστώσει, δεν επιτρέπεται να υπερβαίνουν το 10%. Μια μεγαλύτερη αλλαγή στη θερμογόνο δύναμη του αερίου απαιτεί μια νέα προσαρμογή και μερικές φορές μια αλλαγή σε μεγάλο αριθμό ενοποιημένων καυστήρων για οικιακές συσκευές, η οποία συνδέεται με σημαντικές δυσκολίες.

Ταξινόμηση καύσιμων αερίων

Για την παροχή αερίου πόλεων και βιομηχανικών επιχειρήσεων, χρησιμοποιούνται διάφορα εύφλεκτα αέρια, που διαφέρουν ως προς την προέλευση, τη χημική σύνθεση και τις φυσικές ιδιότητες.

Από την προέλευση, τα εύφλεκτα αέρια χωρίζονται σε φυσικά ή φυσικά και τεχνητά, που παράγονται από στερεά και υγρά καύσιμα.

Τα φυσικά αέρια εξάγονται από πηγάδια κοιτασμάτων αμιγώς αερίου ή κοιτασμάτων πετρελαίου μαζί με πετρέλαιο. Τα αέρια των κοιτασμάτων πετρελαίου ονομάζονται συναφή αέρια.

Τα αέρια των κοιτασμάτων καθαρού αερίου αποτελούνται κυρίως από μεθάνιο με μικρή περιεκτικότητα σε βαρείς υδρογονάνθρακες. Χαρακτηρίζονται από τη σταθερότητα της σύνθεσης και τη θερμογόνο δύναμη.

Τα συναφή αέρια, μαζί με το μεθάνιο, περιέχουν σημαντική ποσότητα βαρέων υδρογονανθράκων (προπάνιο και βουτάνιο). Η σύνθεση και η θερμογόνος δύναμη αυτών των αερίων ποικίλλει ευρέως.

Τα τεχνητά αέρια παράγονται σε ειδικές εγκαταστάσεις αερίου - ή λαμβάνονται ως υποπροϊόν από την καύση άνθρακα σε μεταλλουργικές μονάδες, καθώς και σε διυλιστήρια πετρελαίου.

Τα αέρια που παράγονται από άνθρακα χρησιμοποιούνται στη χώρα μας για αστική παροχή αερίου σε πολύ περιορισμένες ποσότητες και το ειδικό βάρος τους μειώνεται συνεχώς. Ταυτόχρονα, αυξάνεται η παραγωγή και η κατανάλωση υγροποιημένων αερίων υδρογονανθράκων, που λαμβάνονται από συναφή αέρια πετρελαίου σε εργοστάσια αερίου-βενζίνης και διυλιστήρια πετρελαίου κατά τη διύλιση πετρελαίου. Τα υγρά αέρια υδρογονανθράκων που χρησιμοποιούνται για την παροχή αστικού αερίου αποτελούνται κυρίως από προπάνιο και βουτάνιο.

Σύνθεση αερίων

Ο τύπος του αερίου και η σύνθεσή του προκαθορίζουν σε μεγάλο βαθμό το εύρος του αερίου, το σχήμα και τις διαμέτρους του δικτύου αερίου, τις σχεδιαστικές λύσεις για καυστήρες αερίου και μεμονωμένες μονάδες αγωγών αερίου.

Η κατανάλωση αερίου εξαρτάται από τη θερμογόνο δύναμη, και ως εκ τούτου τις διαμέτρους των αγωγών αερίου και τις συνθήκες για την καύση αερίου. Κατά τη χρήση αερίου σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, η θερμοκρασία καύσης και η ταχύτητα διάδοσης της φλόγας και η σταθερότητα της σύνθεσης του καυσίμου αερίου έχουν μεγάλη σημασία.Η σύνθεση των αερίων, καθώς και οι φυσικοχημικές τους ιδιότητες, εξαρτώνται κυρίως από τον τύπο και τη μέθοδο λήψης αέρια.

Τα εύφλεκτα αέρια είναι μηχανικά μείγματα διαφόρων αερίων<как го­рючих, так и негорючих.

Το εύφλεκτο μέρος του αερίου καυσίμου περιλαμβάνει: υδρογόνο (H 2) - ένα αέριο χωρίς χρώμα, γεύση και οσμή, η χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη του είναι 2579 kcal / nm 3 \μεθάνιο (CH 4) - ένα άχρωμο, άγευστο και άοσμο αέριο, είναι το κύριο εύφλεκτο μέρος των φυσικών αερίων, η χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη του είναι 8555 kcal / nm 3;μονοξείδιο του άνθρακα (CO) - ένα άχρωμο, άγευστο και άοσμο αέριο, που λαμβάνεται από την ατελή καύση οποιουδήποτε καυσίμου, πολύ τοξικό, χαμηλότερης θερμιδικής αξίας 3018 kcal / nm 3;βαρείς υδρογονάνθρακες (C p N t),Με αυτόν τον τίτλο<и формулой обозначается целый ряд углеводородов (этан - С2Н 6 , пропан - С 3 Нв, бутан- С4Н 10 и др.), низшая теплотворная способность этих газов колеблется от 15226 до 34890 kcal/nm*.

Το άκαυστο μέρος του αερίου καυσίμου περιλαμβάνει: διοξείδιο του άνθρακα (CO 2), οξυγόνο (O 2) και άζωτο (N 2).

Το άκαυστο μέρος των αερίων ονομάζεται έρμα. Τα φυσικά αέρια χαρακτηρίζονται από υψηλή θερμογόνο δύναμη και πλήρη απουσία μονοξειδίου του άνθρακα. Ταυτόχρονα, ένας αριθμός κοιτασμάτων, κυρίως αερίου και πετρελαίου, περιέχει ένα πολύ τοξικό (και διαβρωτικό αέριο) - υδρόθειο (H 2 S) Τα περισσότερα τεχνητά αέρια άνθρακα περιέχουν σημαντική ποσότητα εξαιρετικά τοξικού αερίου - μονοξείδιο του άνθρακα (CO Η παρουσία οξειδίου στο αέριο άνθρακα και άλλων τοξικών ουσιών είναι εξαιρετικά ανεπιθύμητη, καθώς περιπλέκουν την παραγωγή της επιχειρησιακής εργασίας και αυξάνουν τον κίνδυνο κατά τη χρήση αερίου. Εκτός από τα κύρια συστατικά, η σύνθεση των αερίων περιλαμβάνει διάφορες ακαθαρσίες, της οποίας η ειδική τιμή είναι αμελητέα σε ποσοστιαία βάση. Ωστόσο, δεδομένου ότι χιλιάδες, ακόμη και εκατομμύρια κυβικά μέτρα αερίου, η συνολική ποσότητα των προσμίξεων φτάνει σε σημαντική τιμή. Πολλές ακαθαρσίες πέφτουν στους αγωγούς αερίου, γεγονός που οδηγεί τελικά σε μείωση των απόδοση και μερικές φορές μέχρι την πλήρη διακοπή της ροής αερίου. Ως εκ τούτου, η παρουσία ακαθαρσιών στο αέριο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη τόσο στο σχεδιασμό των αγωγών αερίου, καθώς και κατά τη λειτουργία.

Η ποσότητα και η σύνθεση των ακαθαρσιών εξαρτώνται από τη μέθοδο παραγωγής ή εξαγωγής αερίου και τον βαθμό καθαρισμού του. Οι πιο επιβλαβείς ακαθαρσίες είναι η σκόνη, η πίσσα, η ναφθαλίνη, η υγρασία και οι ενώσεις θείου.

Η σκόνη εμφανίζεται στο αέριο κατά την παραγωγή (εξόρυξη) ή κατά τη μεταφορά αερίου μέσω αγωγών. Η ρητίνη είναι προϊόν θερμικής αποσύνθεσης του καυσίμου και συνοδεύει πολλά τεχνητά αέρια. Με την παρουσία σκόνης στο αέριο, η ρητίνη συμβάλλει στο σχηματισμό βυσμάτων πίσσας-λάσπης και μπλοκαρίσματα στους αγωγούς αερίου.

Το ναφθαλίνιο βρίσκεται συνήθως στα τεχνητά αέρια άνθρακα. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η ναφθαλίνη καθιζάνει στους σωλήνες και, μαζί με άλλες στερεές και υγρές ακαθαρσίες, μειώνει την περιοχή ροής των αγωγών αερίου.

Η υγρασία με τη μορφή ατμών περιέχεται σχεδόν σε όλα τα φυσικά και τεχνητά αέρια. Εισέρχεται φυσικά αέρια στο ίδιο το πεδίο αερίου λόγω των επαφών των αερίων με την επιφάνεια του νερού και τα τεχνητά αέρια κορεσμένα με νερό κατά τη διαδικασία παραγωγής.Η παρουσία υγρασίας στο αέριο σε σημαντικές ποσότητες είναι ανεπιθύμητη, καθώς μειώνει τη θερμογόνο Επιπλέον, έχει υψηλή θερμοχωρητικότητα εξάτμισης, η υγρασία κατά την καύση αερίου μεταφέρει σημαντική ποσότητα θερμότητας μαζί με προϊόντα καύσης στην ατμόσφαιρα. Μια μεγάλη περιεκτικότητα σε υγρασία στο αέριο είναι επίσης ανεπιθύμητη επειδή, η συμπύκνωση όταν Το αέριο ψύχεται στο «φορτίο της κίνησής του μέσω σωλήνων, μπορεί να δημιουργήσει βύσματα νερού στον αγωγό αερίου (σε χαμηλότερα σημεία) προς διαγραφή. Αυτό απαιτεί την εγκατάσταση ειδικών συλλεκτών συμπυκνωμάτων και την άντλησή τους.

Οι θειούχες ενώσεις, όπως έχει ήδη σημειωθεί, περιλαμβάνουν υδρόθειο, καθώς και δισουλφίδιο του άνθρακα, μερκαπτάνη κ.λπ. Αυτές οι ενώσεις όχι μόνο επηρεάζουν αρνητικά την ανθρώπινη υγεία, αλλά προκαλούν επίσης σημαντική διάβρωση των σωλήνων.

Άλλες επιβλαβείς ακαθαρσίες περιλαμβάνουν ενώσεις αμμωνίας και κυανίου, που βρίσκονται κυρίως στα αέρια άνθρακα. Η παρουσία ενώσεων αμμωνίας και κυανίου οδηγεί σε αυξημένη διάβρωση του μετάλλου του σωλήνα.

Η παρουσία διοξειδίου του άνθρακα και αζώτου στα εύφλεκτα αέρια είναι επίσης ανεπιθύμητη. Αυτά τα αέρια δεν συμμετέχουν στη διαδικασία καύσης, καθώς είναι ένα έρμα που μειώνει τη θερμογόνο δύναμη, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της διαμέτρου των αγωγών αερίου και μείωση της οικονομικής απόδοσης της χρήσης αερίου καυσίμου.

Η σύνθεση των αερίων που χρησιμοποιούνται για αστική παροχή αερίου πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις του GOST 6542-50 (Πίνακας 1).

Τραπέζι 1

Οι μέσες τιμές της σύνθεσης των φυσικών αερίων των πιο διάσημων κοιτασμάτων της χώρας παρουσιάζονται στον Πίνακα. 2.

Από κοιτάσματα αερίου (ξηρό)

Η θερμογόνος δύναμη των αερίων

Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση μιας μοναδιαίας ποσότητας καυσίμου ονομάζεται θερμογόνος δύναμη (Q) ή, όπως αποκαλείται μερικές φορές, θερμογόνος αξία ή θερμογόνος δύναμη, που είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του καυσίμου.

Η θερμογόνος δύναμη των αερίων αναφέρεται συνήθως ως 1 m 3,λαμβάνονται υπό κανονικές συνθήκες.

Στους τεχνικούς υπολογισμούς, οι κανονικές συνθήκες νοούνται ως η κατάσταση του αερίου σε θερμοκρασία ίση με 0 ° C και σε πίεση 760 mmHg Τέχνη.Ο όγκος του αερίου υπό αυτές τις συνθήκες υποδηλώνεται nm 3(κανονικό κυβικό μέτρο).

Για μετρήσεις βιομηχανικού αερίου σύμφωνα με το GOST 2923-45, η θερμοκρασία 20 ° C και η πίεση 760 λαμβάνονται ως κανονικές συνθήκες mmHg Τέχνη.Ο όγκος του αερίου που αναφέρεται σε αυτές τις συνθήκες, σε αντίθεση με nm 3θα καλέσουμε Μ 3 (κυβικό μέτρο).

Η θερμογόνος δύναμη των αερίων (Ε))εκφράζεται σε kcal/nm eή μέσα kcal / m 3.

Για τα υγροποιημένα αέρια, η θερμογόνος δύναμη αναφέρεται στο 1 κιλό.

Υπάρχουν υψηλότερη (Q in) και χαμηλότερη (Q n) θερμογόνος δύναμη. Η ακαθάριστη θερμογόνος δύναμη λαμβάνει υπόψη τη θερμότητα της συμπύκνωσης των υδρατμών που σχηματίζεται κατά την καύση του καυσίμου. Η καθαρή θερμογόνος δύναμη δεν λαμβάνει υπόψη τη θερμότητα που περιέχεται στους υδρατμούς των προϊόντων καύσης, αφού οι υδρατμοί δεν συμπυκνώνονται, αλλά μεταφέρονται με τα προϊόντα καύσης.

Οι έννοιες Q in και Q n ισχύουν μόνο για τα αέρια, κατά την καύση των οποίων απελευθερώνονται υδρατμοί (αυτές οι έννοιες δεν ισχύουν για το μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο δεν δίνει υδρατμούς κατά την καύση).

Όταν οι υδρατμοί συμπυκνώνονται, απελευθερώνεται θερμότητα ίση με 539 kcal/kg.Επιπλέον, όταν το συμπύκνωμα ψύχεται στους 0°C (ή 20°C), απελευθερώνεται θερμότητα, αντίστοιχα, σε ποσότητα 100 ή 80 kcal/kg.

Συνολικά, λόγω της συμπύκνωσης των υδρατμών, απελευθερώνεται θερμότητα πάνω από 600 kcal/kg,που είναι η διαφορά μεταξύ της μεικτής και της καθαρής θερμογόνου δύναμης του αερίου. Για τα περισσότερα αέρια που χρησιμοποιούνται στην αστική παροχή αερίου, αυτή η διαφορά είναι 8-10%.

Οι τιμές της θερμογόνου δύναμης ορισμένων αερίων δίνονται στον πίνακα. 3.

Για την αστική παροχή φυσικού αερίου, χρησιμοποιούνται σήμερα αέρια, τα οποία, κατά κανόνα, έχουν θερμογόνο δύναμη τουλάχιστον 3500 kcal / nm 3.Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στις συνθήκες των πόλεων το αέριο τροφοδοτείται μέσω σωλήνων σε σημαντικές αποστάσεις. Με χαμηλή θερμογόνο δύναμη απαιτείται η παροχή μεγάλης ποσότητας. Αυτό αναπόφευκτα οδηγεί σε αύξηση των διαμέτρων των αγωγών φυσικού αερίου και, κατά συνέπεια, σε αύξηση των μεταλλικών επενδύσεων και κεφαλαίων για την κατασκευή δικτύων αερίου και, στη συνέχεια, σε αύξηση του λειτουργικού κόστους. Ένα σημαντικό μειονέκτημα των αερίων χαμηλών θερμίδων είναι ότι στις περισσότερες περιπτώσεις περιέχουν σημαντική ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα, γεγονός που αυξάνει τον κίνδυνο κατά τη χρήση αερίου, καθώς και κατά την εξυπηρέτηση δικτύων και εγκαταστάσεων.

Αέριο με θερμογόνο δύναμη μικρότερη από 3500 kcal/nm 3χρησιμοποιείται συχνότερα στη βιομηχανία, όπου δεν απαιτείται η μεταφορά του σε μεγάλες αποστάσεις και είναι ευκολότερο να οργανωθεί η αποτέφρωση. Για αστική παροχή αερίου, είναι επιθυμητό να υπάρχει σταθερή θερμογόνος δύναμη του αερίου. Οι διακυμάνσεις, όπως έχουμε ήδη διαπιστώσει, δεν επιτρέπεται να υπερβαίνουν το 10%. Μια μεγαλύτερη αλλαγή στη θερμογόνο δύναμη του αερίου απαιτεί μια νέα προσαρμογή και μερικές φορές μια αλλαγή σε μεγάλο αριθμό ενοποιημένων καυστήρων για οικιακές συσκευές, η οποία συνδέεται με σημαντικές δυσκολίες.

Η θερμότητα της καύσης καθορίζεται από τη χημική σύνθεση της καύσιμης ουσίας. Τα χημικά στοιχεία που περιέχονται στην εύφλεκτη ουσία χαρακτηρίζονται από τα αποδεκτά σύμβολα Με , H , Ο , Ν , μικρό, και η στάχτη και το νερό είναι σύμβολα ΑΛΛΑκαι Wαντίστοιχα.

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

• 1 / 5

  Η θερμότητα της καύσης μπορεί να σχετίζεται με τη μάζα εργασίας του καύσιμου Q P (\displaystyle Q^(P)), δηλαδή σε μια εύφλεκτη ουσία με τη μορφή που εισέρχεται στον καταναλωτή. να στεγνώσει την ύλη Q C (\displaystyle Q^(C)); στην εύφλεκτη μάζα της ύλης Q Γ (\displaystyle Q^(\Gamma )), δηλαδή σε εύφλεκτη ουσία που δεν περιέχει υγρασία και στάχτη.

  Διακρίνετε υψηλότερα ( Q B (\displaystyle Q_(B))) και χαμηλότερα ( Q H (\displaystyle Q_(H))) θερμότητα καύσης.

  Κάτω από υψηλότερη θερμιδική αξίακατανοούν την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση μιας ουσίας, συμπεριλαμβανομένης της θερμότητας συμπύκνωσης των υδρατμών κατά την ψύξη των προϊόντων της καύσης.

  Καθαρή θερμογόνος δύναμηαντιστοιχεί στην ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η θερμότητα συμπύκνωσης των υδρατμών. Η θερμότητα της συμπύκνωσης των υδρατμών ονομάζεται επίσης λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης (συμπύκνωση).

  Η χαμηλότερη και η υψηλότερη θερμογόνος δύναμη σχετίζονται με την αναλογία: Q B = Q H + k (W + 9 H) (\style display Q_(B)=Q_(H)+k(W+9H)),

  όπου k είναι ένας συντελεστής ίσος με 25 kJ/kg (6 kcal/kg). W - η ποσότητα του νερού στην εύφλεκτη ουσία,% (κατά βάρος). H είναι η ποσότητα υδρογόνου στην εύφλεκτη ουσία, % (κατά μάζα).

  Υπολογισμός θερμότητας καύσης

  Έτσι, η υψηλότερη θερμογόνος δύναμη είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση μιας μονάδας μάζας ή όγκου (για αέριο) μιας εύφλεκτης ουσίας και την ψύξη των προϊόντων καύσης στη θερμοκρασία του σημείου δρόσου. Στους υπολογισμούς της θερμικής μηχανικής, η μικτή θερμογόνος δύναμη λαμβάνεται ως 100%. Η λανθάνουσα θερμότητα της καύσης του αερίου είναι η θερμότητα που απελευθερώνεται κατά τη συμπύκνωση των υδρατμών που περιέχονται στα προϊόντα της καύσης. Θεωρητικά μπορεί να φτάσει και το 11%.

  Στην πράξη, δεν είναι δυνατή η ψύξη των προϊόντων καύσης σε πλήρη συμπύκνωση, και επομένως εισάγεται η έννοια της καθαρής θερμογόνου δύναμης (QHp), η οποία προκύπτει αφαιρώντας από την υψηλότερη θερμογόνο δύναμη τη θερμότητα εξάτμισης των υδρατμών που περιέχονται την ουσία και σχηματίζεται κατά την καύση της. Ξοδεύονται 2514 kJ/kg (600 kcal/kg) για την εξάτμιση 1 kg υδρατμών. Η καθαρή θερμογόνος δύναμη καθορίζεται από τους τύπους (kJ / kg ή kcal / kg):

  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))(για στερεά)

  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))(για υγρή ουσία), όπου:

  2514 - θερμότητα εξάτμισης στους 0 °C και ατμοσφαιρική πίεση, kJ/kg.

  H P (\displaystyle H^(P))και W P (\displaystyle W^(P))- η περιεκτικότητα του καυσίμου λειτουργίας σε υδρογόνο και υδρατμούς,%·

  Το 9 είναι ένας συντελεστής που δείχνει ότι όταν καίγεται 1 kg υδρογόνου σε συνδυασμό με οξυγόνο, σχηματίζονται 9 kg νερού.

  Η θερμογόνος δύναμη είναι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό ενός καυσίμου, καθώς καθορίζει την ποσότητα θερμότητας που λαμβάνεται με την καύση 1 kg στερεού ή υγρού καυσίμου ή 1 m³ αερίου καυσίμου σε kJ/kg (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 ή 4,19 kJ.

  Η καθαρή θερμογόνος δύναμη προσδιορίζεται πειραματικά για κάθε ουσία και αποτελεί τιμή αναφοράς. Μπορεί επίσης να προσδιοριστεί για στερεά και υγρά υλικά, με γνωστή στοιχειακή σύνθεση, με υπολογισμό σύμφωνα με τον τύπο του D. I. Mendeleev, kJ / kg ή kcal / kg:

  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)), που:

  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))- την περιεκτικότητα σε άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, πτητικό θείο και υγρασία στη μάζα εργασίας του καυσίμου σε% (κατά μάζα).

  Για συγκριτικούς υπολογισμούς χρησιμοποιείται το λεγόμενο Συμβατικό Καύσιμο, το οποίο έχει ειδική θερμότητα καύσης ίση με 29308 kJ / kg (7000 kcal / kg).

  Στη Ρωσία, οι θερμικοί υπολογισμοί (για παράδειγμα, ο υπολογισμός του θερμικού φορτίου για τον προσδιορισμό της κατηγορίας ενός δωματίου για έκρηξη και κίνδυνο πυρκαγιάς) πραγματοποιούνται συνήθως σύμφωνα με τη χαμηλότερη θερμογόνο δύναμη, στις ΗΠΑ, τη Μεγάλη Βρετανία, τη Γαλλία - σύμφωνα με την υψηλότερη . Στο Ηνωμένο Βασίλειο και τις Ηνωμένες Πολιτείες, πριν από την εισαγωγή του μετρικού συστήματος, οι ειδικές τιμές θέρμανσης μετρήθηκαν σε βρετανικές θερμικές μονάδες (BTU) ανά λίβρα (lb) (1Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

  Ουσίες και υλικά	Καθαρή θερμογόνος δύναμη Q H P (\displaystyle Q_(H)^(P)), MJ/kg
  Βενζίνη	41,87
  Πετρέλαιο	43,54
  Χαρτί: βιβλία, περιοδικά	13,4
  Ξύλο (ράβδοι W = 14%)	13,8
  Φυσικό καουτσούκ	44,73
  Πολυβινυλοχλωρίδιο λινέλαιο	14,31
  Καουτσούκ	33,52
  Μη συνεχείς ίνες	13,8
  Πολυαιθυλένιο	47,14
  Φελιζόλ	41,6
  Το βαμβάκι έχει χαλαρώσει	15,7
  Πλαστική ύλη	41,87

  Οι πίνακες παρουσιάζουν την ειδική μάζα θερμότητας καύσης καυσίμου (υγρού, στερεού και αερίου) και κάποιων άλλων καύσιμων υλικών. Θεωρούνται καύσιμα όπως: άνθρακας, καυσόξυλα, κοκ, τύρφη, κηροζίνη, πετρέλαιο, αλκοόλη, βενζίνη, φυσικό αέριο κ.λπ.

  Λίστα πινάκων:

  Σε μια εξώθερμη αντίδραση οξείδωσης καυσίμου, η χημική του ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια με την απελευθέρωση ορισμένης ποσότητας θερμότητας. Η θερμική ενέργεια που προκύπτει ονομάζεται θερμότητα καύσης του καυσίμου. Εξαρτάται από τη χημική του σύσταση, την υγρασία και είναι το κυριότερο. Η θερμογόνος δύναμη του καυσίμου, που αναφέρεται σε 1 kg μάζας ή 1 m 3 όγκου, αποτελεί τη μάζα ή την ογκομετρική ειδική θερμογόνο δύναμη.
  

  Η ειδική θερμότητα καύσης καυσίμου είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση μιας μονάδας μάζας ή όγκου στερεού, υγρού ή αερίου καυσίμου. Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων, αυτή η τιμή μετράται σε J / kg ή J / m 3.

  Η ειδική θερμότητα καύσης ενός καυσίμου μπορεί να προσδιοριστεί πειραματικά ή να υπολογιστεί αναλυτικά.Οι πειραματικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό της θερμογόνου δύναμης βασίζονται στην πρακτική μέτρηση της ποσότητας θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση του καυσίμου, για παράδειγμα, σε θερμιδόμετρο με θερμοστάτη και βόμβα καύσης. Για ένα καύσιμο με γνωστή χημική σύσταση, η ειδική θερμότητα καύσης μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο του Mendeleev.

  Υπάρχουν υψηλότερες και χαμηλότερες ειδικές θερμότητες καύσης.Η μεικτή θερμογόνος δύναμη είναι ίση με τη μέγιστη ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση του καυσίμου, λαμβάνοντας υπόψη τη θερμότητα που δαπανάται για την εξάτμιση της υγρασίας που περιέχεται στο καύσιμο. Η χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη είναι μικρότερη από την υψηλότερη από την τιμή της θερμότητας της συμπύκνωσης, η οποία σχηματίζεται από την υγρασία του καυσίμου και το υδρογόνο της οργανικής μάζας, που μετατρέπεται σε νερό κατά την καύση.

  Για τον προσδιορισμό δεικτών ποιότητας καυσίμου, καθώς και σε υπολογισμούς θερμικής μηχανικής συνήθως χρησιμοποιούν τη χαμηλότερη ειδική θερμότητα καύσης, το οποίο είναι το σημαντικότερο θερμικό και λειτουργικό χαρακτηριστικό του καυσίμου και δίνεται στους παρακάτω πίνακες.

  Ειδική θερμότητα καύσης στερεών καυσίμων (άνθρακας, καυσόξυλα, τύρφη, κοκ)

  Ο πίνακας δείχνει τις τιμές της ειδικής θερμότητας καύσης ξηρού στερεού καυσίμου στη μονάδα MJ/kg. Το καύσιμο στον πίνακα είναι ταξινομημένο ονομαστικά με αλφαβητική σειρά.

  Από τα θεωρούμενα στερεά καύσιμα, ο άνθρακας οπτανθρακοποίησης έχει την υψηλότερη θερμογόνο δύναμη - η ειδική θερμότητα καύσης του είναι 36,3 MJ/kg (ή 36,3·10 6 J/kg σε μονάδες SI). Επιπλέον, η υψηλή θερμιδική αξία είναι χαρακτηριστική του άνθρακα, του ανθρακίτη, του άνθρακα και του καφέ άνθρακα.

  Στα καύσιμα χαμηλής ενεργειακής απόδοσης περιλαμβάνονται το ξύλο, τα καυσόξυλα, η πυρίτιδα, το φρέσκο, ο σχιστόλιθος πετρελαίου. Για παράδειγμα, η ειδική θερμότητα καύσης καυσόξυλων είναι 8,4 ... 12,5 και η πυρίτιδα - μόνο 3,8 MJ / kg.

  Ειδική θερμότητα καύσης στερεών καυσίμων (άνθρακας, καυσόξυλα, τύρφη, κοκ)

  Καύσιμα
  Ανθρακίτης	26,8…34,8
  Πέλλετ ξύλου (πιλλετ)	18,5
  Καυσόξυλα στεγνά	8,4…11
  Ξηρά καυσόξυλα σημύδας	12,5
  οπτάνθρακα αερίου	26,9
  οπτάνθρακα υψικάμινου	30,4
  ημι-κοκ	27,3
  Σκόνη	3,8
  Σχιστόλιθος	4,6…9
  Σχιστόλιθος πετρελαίου	5,9…15
  Στερεό προωθητικό	4,2…10,5
  Τύρφη	16,3
  ινώδη τύρφη	21,8
  Άλεση τύρφης	8,1…10,5
  Ψίχα τύρφης	10,8
  Λιγνίτης	13…25
  Καφέ άνθρακας (μπρικέτες)	20,2
  Καφέ άνθρακας (σκόνη)	25
  Άνθρακας του Ντόνετσκ	19,7…24
  Ξυλάνθρακας	31,5…34,4
  Κάρβουνο	27
  Άνθρακας οπτανθρακοποίησης	36,3
  Άνθρακας Kuznetsk	22,8…25,1
  Άνθρακα Chelyabinsk	12,8
  Άνθρακα Ekibastuz	16,7
  freztorf	8,1
  Σκωρία	27,5

  Ειδική θερμότητα καύσης υγρού καυσίμου (οινόπνευμα, βενζίνη, κηροζίνη, λάδι)

  Δίνεται ο πίνακας ειδικής θερμότητας καύσης υγρού καυσίμου και κάποιων άλλων οργανικών υγρών. Πρέπει να σημειωθεί ότι καύσιμα όπως η βενζίνη, το ντίζελ και το πετρέλαιο χαρακτηρίζονται από υψηλή απελευθέρωση θερμότητας κατά την καύση.

  Η ειδική θερμότητα καύσης αλκοόλης και ακετόνης είναι σημαντικά χαμηλότερη από τα παραδοσιακά καύσιμα κινητήρα. Επιπλέον, το υγρό προωθητικό έχει σχετικά χαμηλή θερμογόνο δύναμη και, με την πλήρη καύση 1 κιλού αυτών των υδρογονανθράκων, θα απελευθερωθεί ποσότητα θερμότητας ίση με 9,2 και 13,3 MJ, αντίστοιχα.

  Ειδική θερμότητα καύσης υγρού καυσίμου (οινόπνευμα, βενζίνη, κηροζίνη, λάδι)

  Καύσιμα	Ειδική θερμότητα καύσης, MJ/kg
  Ακετόνη	31,4
  Βενζίνη A-72 (GOST 2084-67)	44,2
  Αεροπορική βενζίνη B-70 (GOST 1012-72)	44,1
  Βενζίνη AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
  Βενζόλιο	40,6
  Χειμερινό καύσιμο ντίζελ (GOST 305-73)	43,6
  Θερινό καύσιμο ντίζελ (GOST 305-73)	43,4
  Υγρό προωθητικό (κηροζίνη + υγρό οξυγόνο)	9,2
  Αεροπορική κηροζίνη	42,9
  Κηροζίνη φωτισμού (GOST 4753-68)	43,7
  ξυλόλιο	43,2
  Μαζούτ υψηλής περιεκτικότητας σε θείο	39
  Λάδι μαζούτ χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο	40,5
  Μαζούτ χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο	41,7
  Θειούχο μαζούτ	39,6
  Μεθυλική αλκοόλη (μεθανόλη)	21,1
  n-Βουτυλική αλκοόλη	36,8
  Λάδι	43,5…46
  Έλαιο μεθάνιο	21,5
  Τολουΐνη	40,9
  White spirit (GOST 313452)	44
  αιθυλενογλυκόλη	13,3
  Αιθυλική αλκοόλη (αιθανόλη)	30,6

  Ειδική θερμότητα καύσης αερίων καυσίμων και καύσιμων αερίων

  Παρουσιάζεται πίνακας της ειδικής θερμότητας καύσης αερίου καυσίμου και κάποιων άλλων καύσιμων αερίων σε διάσταση MJ/kg. Από τα εξεταζόμενα αέρια, η μεγαλύτερη ειδική μάζα θερμότητας καύσης διαφέρει. Με την πλήρη καύση ενός κιλού αυτού του αερίου, θα απελευθερωθούν 119,83 MJ θερμότητας. Επίσης, ένα καύσιμο όπως το φυσικό αέριο έχει υψηλή θερμογόνο δύναμη - η ειδική θερμότητα καύσης του φυσικού αερίου είναι 41 ... 49 MJ / kg (για καθαρά 50 MJ / kg).

  Ειδική θερμότητα καύσης αερίων καυσίμων και εύφλεκτων αερίων (υδρογόνο, φυσικό αέριο, μεθάνιο)

  Καύσιμα	Ειδική θερμότητα καύσης, MJ/kg
  1-Βουτένιο	45,3
  Αμμωνία	18,6
  Ασετυλίνη	48,3
  Υδρογόνο	119,83
  Υδρογόνο, μείγμα με μεθάνιο (50% H 2 και 50% CH 4 κατά μάζα)	85
  Υδρογόνο, μείγμα με μεθάνιο και μονοξείδιο του άνθρακα (33-33-33% κατά μάζα)	60
  Υδρογόνο, μείγμα με μονοξείδιο του άνθρακα (50% H 2 50% CO 2 κατά μάζα)	65
  Αέριο υψικαμίνου	3
  αέριο φούρνου οπτάνθρακα	38,5
  Υγροποιημένο αέριο υδρογονάνθρακα LPG (προπάνιο-βουτάνιο)	43,8
  Ισοβουτάνιο	45,6
  Μεθάνιο	50
  n-βουτάνιο	45,7
  η-εξάνιο	45,1
  ν-πεντάνιο	45,4
  Σχετικό αέριο	40,6…43
  Φυσικό αέριο	41…49
  Propadien	46,3
  Προπάνιο	46,3
  Προπυλένιο	45,8
  Προπυλένιο, μείγμα με υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα (90%-9%-1% κατά βάρος)	52
  Αιθάνιο	47,5
  Αιθυλένιο	47,2

  Ειδική θερμότητα καύσης ορισμένων εύφλεκτων υλικών

  Δίνεται πίνακας της ειδικής θερμότητας καύσης ορισμένων εύφλεκτων υλικών (ξύλο, χαρτί, πλαστικό, άχυρο, καουτσούκ κ.λπ.). Θα πρέπει να σημειωθεί υλικά με υψηλή απελευθέρωση θερμότητας κατά την καύση. Τέτοια υλικά περιλαμβάνουν: καουτσούκ διαφόρων τύπων, διογκωμένο πολυστυρένιο (πολυστυρένιο), πολυπροπυλένιο και πολυαιθυλένιο.

  Ειδική θερμότητα καύσης ορισμένων εύφλεκτων υλικών

  Καύσιμα	Ειδική θερμότητα καύσης, MJ/kg
  Χαρτί	17,6
  Δερματίνη	21,5
  Ξύλο (ράβδοι με περιεκτικότητα σε υγρασία 14%)	13,8
  Ξύλο σε στοίβες	16,6
  ξύλο βελανιδιάς	19,9
  Ξύλο ελάτης	20,3
  πράσινο ξύλο	6,3
  ξύλο πεύκου	20,9
  Καπρόν	31,1
  Προϊόντα καρβολίτη	26,9
  Χαρτόνι	16,5
  Καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου SKS-30AR	43,9
  Φυσικό καουτσούκ	44,8
  Συνθετικό λάστιχο	40,2
  Καουτσούκ SCS	43,9
  Καουτσούκ χλωροπρενίου	28
  Πολυβινυλοχλωρίδιο λινέλαιο	14,3
  Λινοτάπητα δύο στρώσεων από πολυβινυλοχλωρίδιο	17,9
  Πολυβινυλοχλωρίδιο λινέλαιο σε βάση από τσόχα	16,6
  Πολυβινυλοχλωρίδιο λινέλαιο σε ζεστή βάση	17,6
  Πολυβινυλοχλωρίδιο λινέλαιο σε υφασμάτινη βάση	20,3
  Καουτσούκ λινέλαιο (ρελίνι)	27,2
  Παραφίνη στερεό	11,2
  Πολυαφρός PVC-1	19,5
  Polyfoam FS-7	24,4
  Polyfoam FF	31,4
  Διογκωμένη πολυστερίνη PSB-S	41,6
  αφρό πολυουρεθάνης	24,3
  σκληρό υλικό από πεπιεσμένες ίνες	20,9
  Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC)	20,7
  Πολυανθρακικό	31
  Πολυπροπυλένιο	45,7
  Πολυστυρένιο	39
  Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας	47
  Πολυαιθυλένιο χαμηλής πίεσης	46,7
  Καουτσούκ	33,5
  Ruberoid	29,5
  Κανάλι αιθάλης	28,3
  Σανός	16,7
  Αχυρο	17
  Οργανικό γυαλί (πλεξιγκλάς)	27,7
  Textolite	20,9
  Τολ	16
  TNT	15
  Βαμβάκι	17,5
  Κυτταρίνη	16,4
  Μαλλί και ίνες μαλλιού	23,1

  Πηγές:

  1. GOST 147-2013 Στερεό ορυκτό καύσιμο. Προσδιορισμός της υψηλότερης θερμογόνου δύναμης και υπολογισμός της χαμηλότερης θερμογόνου δύναμης.
  2. GOST 21261-91 Προϊόντα πετρελαίου. Μέθοδος προσδιορισμού της ακαθάριστης θερμογόνου δύναμης και υπολογισμού της καθαρής θερμογόνου δύναμης.
  3. GOST 22667-82 Εύφλεκτα φυσικά αέρια. Μέθοδος υπολογισμού για τον προσδιορισμό της θερμογόνου δύναμης, της σχετικής πυκνότητας και του αριθμού Wobbe.
  4. GOST 31369-2008 Φυσικό αέριο. Υπολογισμός θερμογόνου δύναμης, πυκνότητας, σχετικής πυκνότητας και αριθμού Wobbe με βάση τη σύνθεση των συστατικών.
  5. Zemsky G. T. Εύφλεκτες ιδιότητες ανόργανων και οργανικών υλικών: βιβλίο αναφοράς M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.

  Το αέριο καύσιμο χωρίζεται σε φυσικό και τεχνητό και είναι ένα μείγμα εύφλεκτων και άκαυλων αερίων που περιέχει μια ορισμένη ποσότητα υδρατμών και μερικές φορές σκόνη και πίσσα. Η ποσότητα του αερίου καυσίμου εκφράζεται σε κυβικά μέτρα υπό κανονικές συνθήκες (760 mm Hg και 0 ° C) και η σύνθεση εκφράζεται ως ποσοστό κατ' όγκο. Κάτω από τη σύνθεση του καυσίμου κατανοήστε τη σύνθεση του ξηρού αερίου μέρους του.

  καύσιμο φυσικού αερίου

  Το πιο κοινό καύσιμο αερίου είναι το φυσικό αέριο, το οποίο έχει υψηλή θερμογόνο δύναμη. Η βάση του φυσικού αερίου είναι το μεθάνιο, η περιεκτικότητα του οποίου είναι 76,7-98%. Άλλες αέριες ενώσεις υδρογονανθράκων αποτελούν μέρος του φυσικού αερίου από 0,1 έως 4,5%.

  Το υγροποιημένο αέριο είναι προϊόν διύλισης πετρελαίου - αποτελείται κυρίως από μείγμα προπανίου και βουτανίου.

  Φυσικό αέριο (CNG, NG): μεθάνιο CH4 περισσότερο από 90%, αιθάνιο C2 H5 λιγότερο από 4%, προπάνιο C3 H8 λιγότερο από 1%

  Υγροποιημένο αέριο (LPG): προπάνιο C3 H8 περισσότερο από 65%, βουτάνιο C4 H10 λιγότερο από 35%

  Τα εύφλεκτα αέρια περιλαμβάνουν: υδρογόνο H 2, μεθάνιο CH 4, άλλες ενώσεις υδρογονάνθρακα C m H n, υδρόθειο H 2 S και άκαυστα αέρια, διοξείδιο του άνθρακα CO2, οξυγόνο O 2, άζωτο N 2 και μικρή ποσότητα υδρατμών H 2 Ο. Δείκτες Μκαι Πστα C και H χαρακτηρίζουν ενώσεις διαφόρων υδρογονανθράκων, για παράδειγμα, για το μεθάνιο CH 4 t = 1 και n= 4, για αιθάνιο С 2 Н β t = 2και n= β κτλ.

  Σύνθεση ξηρού αερίου καυσίμου (σε ποσοστό κατ' όγκο):

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

  Το άκαυστο μέρος του ξηρού αερίου καυσίμου - έρμα - είναι το άζωτο N και το διοξείδιο του άνθρακα CO 2 .

  Η σύνθεση του υγρού αερίου καυσίμου εκφράζεται ως εξής:

  CO + H 2 + Σ C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O \u003d 100%.

  Η θερμότητα της καύσης, kJ / m (kcal / m 3), 1 m 3 καθαρού ξηρού αερίου υπό κανονικές συνθήκες προσδιορίζεται ως εξής:

  Q n s \u003d 0,01,

  όπου Qco, Q n 2 , Q με m n n Q n 2 μικρό. - θερμότητα καύσης μεμονωμένων αερίων που αποτελούν το μείγμα, kJ / m 3 (kcal / m 3). CO, H 2, Cm H n , H 2 S - συστατικά που συνθέτουν το μείγμα αερίων, % κατ' όγκο.

  Η θερμότητα καύσης 1 m3 ξηρού φυσικού αερίου υπό κανονικές συνθήκες για τα περισσότερα οικιακά πεδία είναι 33,29 - 35,87 MJ / m3 (7946 - 8560 kcal / m3). Τα χαρακτηριστικά των αερίων καυσίμων δίνονται στον πίνακα 1.

  Παράδειγμα.Προσδιορίστε την καθαρή θερμογόνο δύναμη του φυσικού αερίου (υπό κανονικές συνθήκες) της ακόλουθης σύνθεσης:

  H2S = 1%; CH4 = 76,7%; C2H6 = 4,5%. C3H8 = 1,7%. C4H10 = 0,8%. C5H12 = 0,6%.

  Αντικαθιστώντας στον τύπο (26) τα χαρακτηριστικά των αερίων από τον Πίνακα 1, λαμβάνουμε:

  Q ns \u003d 0,01 \u003d 33981 kJ / m 3 ή

  Q ns \u003d 0,01 (5585,1 + 8555 76,7 + 15 226 4,5 + 21 795 1,7 + 28 338 0,8 + 34 890 0,6) \u003d 8103 kcal / m .

  Τραπέζι 1. Χαρακτηριστικά αερίου καυσίμου

  Αέριο	Ονομασία	Θερμότητα καύσης Q n s
  		KJ/m3	kcal/m3
  Υδρογόνο	H,	10820	2579
  μονοξείδιο του άνθρακα	ΕΤΣΙ	12640	3018
  υδρόθειο	H 2 S	23450	5585
  Μεθάνιο	CH 4	35850	8555
  Αιθάνιο	C 2 H 6	63 850	15226
  Προπάνιο	C 3 H 8	91300	21795
  Βουτάνιο	C 4 H 10	118700	22338
  Πεντάνιο	C 5 H 12	146200	34890
  Αιθυλένιο	C 2 H 4	59200	14107
  Προπυλένιο	C 3 H 6	85980	20541
  Βουτυλένιο	C 4 H 8	113 400	27111
  Βενζόλιο	C 6 H 6	140400	33528

  Οι λέβητες τύπου DE καταναλώνουν από 71 έως 75 m3 φυσικού αερίου για την παραγωγή ενός τόνου ατμού. Το κόστος του φυσικού αερίου στη Ρωσία τον Σεπτέμβριο του 2008 είναι 2,44 ρούβλια ανά κυβικό μέτρο. Κατά συνέπεια, ένας τόνος ατμού θα κοστίσει 71 × 2,44 = 173 ρούβλια 24 καπίκια. Το πραγματικό κόστος ενός τόνου ατμού στα εργοστάσια είναι για λέβητες DE τουλάχιστον 189 ρούβλια ανά τόνο ατμού.

  Οι λέβητες τύπου DKVR καταναλώνουν από 103 έως 118 m3 φυσικού αερίου για την παραγωγή ενός τόνου ατμού. Το ελάχιστο εκτιμώμενο κόστος ενός τόνου ατμού για αυτούς τους λέβητες είναι 103 × 2,44 = 251 ρούβλια 32 καπίκια. Το πραγματικό κόστος του ατμού για τα φυτά είναι τουλάχιστον 290 ρούβλια ανά τόνο.

  Πώς να υπολογίσετε τη μέγιστη κατανάλωση φυσικού αερίου για έναν ατμολέβητα DE-25; Αυτή είναι η προδιαγραφή του λέβητα. 1840 κύβοι την ώρα. Μπορείς όμως και να υπολογίσεις. 25 τόνοι (25 χιλιάδες κιλά) πρέπει να πολλαπλασιαστούν με τη διαφορά μεταξύ των ενθαλπιών ατμού και νερού (666,9-105) και όλα αυτά διαιρούνται με την απόδοση του λέβητα 92,8% και τη θερμότητα της καύσης του αερίου. 8300. και όλα

  Τεχνητό αέριο καύσιμο

  Τα τεχνητά εύφλεκτα αέρια είναι τοπικά καύσιμα, καθώς έχουν πολύ χαμηλότερη θερμογόνο δύναμη. Τα κύρια εύφλεκτα στοιχεία τους είναι το μονοξείδιο του άνθρακα CO και το υδρογόνο H2. Τα αέρια αυτά χρησιμοποιούνται εντός των ορίων της παραγωγής όπου λαμβάνονται ως καύσιμο για τεχνολογικούς και ηλεκτροπαραγωγικούς σταθμούς.

  Όλα τα φυσικά και τεχνητά εύφλεκτα αέρια είναι εκρηκτικά, ικανά να αναφλεγούν σε ανοιχτή φλόγα ή σπινθήρα. Υπάρχουν κατώτερα και ανώτερα εκρηκτικά όρια αερίου, δηλ. τις υψηλότερες και τις χαμηλότερες ποσοστιαίες συγκεντρώσεις στον αέρα. Το κατώτερο εκρηκτικό όριο των φυσικών αερίων κυμαίνεται από 3% έως 6%, ενώ το ανώτερο όριο κυμαίνεται από 12% έως 16%. Όλα τα εύφλεκτα αέρια μπορούν να προκαλέσουν δηλητηρίαση του ανθρώπινου σώματος. Οι κύριες τοξικές ουσίες των καύσιμων αερίων είναι: μονοξείδιο του άνθρακα CO, υδρόθειο H2S, αμμωνία NH3.

  Τα φυσικά εύφλεκτα αέρια, καθώς και τα τεχνητά, είναι άχρωμα (αόρατα), άοσμα, γεγονός που τα καθιστά επικίνδυνα όταν διεισδύουν στο εσωτερικό του λεβητοστασίου μέσω διαρροών στα εξαρτήματα σωληνώσεων αερίου. Για να αποφευχθεί η δηλητηρίαση, τα εύφλεκτα αέρια θα πρέπει να αντιμετωπίζονται με ένα οσμικό - μια ουσία με μια δυσάρεστη οσμή.

  Λήψη μονοξειδίου του άνθρακα CO στη βιομηχανία με αεριοποίηση στερεών καυσίμων

  Για βιομηχανικούς σκοπούς, το μονοξείδιο του άνθρακα λαμβάνεται με αεριοποίηση στερεού καυσίμου, δηλαδή με τη μετατροπή του σε αέριο καύσιμο. Έτσι, μπορείτε να πάρετε μονοξείδιο του άνθρακα από οποιοδήποτε στερεό καύσιμο - ορυκτό άνθρακα, τύρφη, καυσόξυλα κ.λπ.

  Η διαδικασία αεριοποίησης στερεού καυσίμου φαίνεται σε εργαστηριακό πείραμα (Εικ. 1). Έχοντας γεμίσει τον πυρίμαχο σωλήνα με κομμάτια κάρβουνου, τον θερμαίνουμε δυνατά και αφήνουμε το οξυγόνο να περάσει από το γκαζόμετρο. Αφήστε τα αέρια που βγαίνουν από το σωλήνα να περάσουν μέσα από ένα ασβεστόνερο και μετά βάλτε φωτιά. Το ασβεστόνερο γίνεται θολό, το αέριο καίγεται με μια μπλε φλόγα. Αυτό υποδηλώνει την παρουσία διοξειδίου του CO2 και μονοξειδίου του άνθρακα CO στα προϊόντα της αντίδρασης.

  Ο σχηματισμός αυτών των ουσιών μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι όταν το οξυγόνο έρχεται σε επαφή με τον καυτό άνθρακα, ο τελευταίος οξειδώνεται πρώτα σε διοξείδιο του άνθρακα: C + O 2 \u003d CO 2

  Στη συνέχεια, περνώντας μέσα από ζεστό άνθρακα, το διοξείδιο του άνθρακα ανάγεται εν μέρει από αυτό σε μονοξείδιο του άνθρακα: CO 2 + C \u003d 2CO

  Ρύζι. 1. Απόκτηση μονοξειδίου του άνθρακα (εργαστηριακή εμπειρία).

  Υπό βιομηχανικές συνθήκες, η αεριοποίηση στερεών καυσίμων πραγματοποιείται σε φούρνους που ονομάζονται γεννήτριες αερίου.

  Το μείγμα αερίων που προκύπτει ονομάζεται αέριο παραγωγής.

  Η συσκευή γεννήτριας αερίου φαίνεται στο σχήμα. Είναι ένας χαλύβδινος κύλινδρος με ύψος περίπου 5 Μκαι διάμετρο περίπου 3,5 Μ,επενδεδυμένο εσωτερικά με πυρίμαχα τούβλα. Από πάνω, η γεννήτρια αερίου είναι φορτωμένη με καύσιμο. Από κάτω, αέρας ή υδρατμός τροφοδοτείται από έναν ανεμιστήρα μέσω της σχάρας.

  

  Το οξυγόνο στον αέρα αντιδρά με τον άνθρακα του καυσίμου, σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο, ανεβαίνοντας μέσα από ένα στρώμα θερμού καυσίμου, ανάγεται από άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα.

  Εάν διοχετεύεται μόνο αέρας στη γεννήτρια, τότε λαμβάνεται ένα αέριο, το οποίο στη σύνθεσή του περιέχει μονοξείδιο του άνθρακα και άζωτο του αέρα (καθώς και μια ορισμένη ποσότητα CO 2 και άλλες ακαθαρσίες). Αυτό το αέριο της γεννήτριας ονομάζεται αέριο αέρα.

  Εάν, ωστόσο, εμφυσηθεί υδρατμός στη γεννήτρια με ζεστό άνθρακα, τότε σχηματίζονται μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο ως αποτέλεσμα της αντίδρασης: C + H 2 O \u003d CO + H 2

  Αυτό το μείγμα αερίων ονομάζεται αέριο νερού. Το αέριο νερού έχει μεγαλύτερη θερμογόνο δύναμη από το αέριο, αφού η σύνθεση του μαζί με το μονοξείδιο του άνθρακα περιλαμβάνει και ένα δεύτερο εύφλεκτο αέριο - το υδρογόνο. Νερό αέριο (αέριο σύνθεσης), ένα από τα προϊόντα αεριοποίησης καυσίμων. Το αέριο νερού αποτελείται κυρίως από CO (40%) και Η2 (50%). Το αέριο νερού είναι καύσιμο (θερμογόνος δύναμη 10.500 kJ/m3, ή 2730 kcal/mg) και ταυτόχρονα πρώτη ύλη για τη σύνθεση της μεθανόλης. Το αέριο νερού, ωστόσο, δεν μπορεί να ληφθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, καθώς η αντίδραση σχηματισμού του είναι ενδόθερμη (με την απορρόφηση θερμότητας) και επομένως το καύσιμο στη γεννήτρια ψύχεται. Για να διατηρηθεί ζεστός ο άνθρακας, η έγχυση υδρατμών στη γεννήτρια εναλλάσσεται με την έγχυση αέρα, το οξυγόνο του οποίου, όπως είναι γνωστό, αντιδρά με το καύσιμο για να απελευθερώσει θερμότητα.

  Πρόσφατα, η έκρηξη ατμού-οξυγόνου έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για αεριοποίηση καυσίμου. Η ταυτόχρονη εμφύσηση υδρατμών και οξυγόνου μέσω του στρώματος καυσίμου καθιστά δυνατή τη συνεχή διεξαγωγή της διαδικασίας, αυξάνει σημαντικά την παραγωγικότητα της γεννήτριας και αποκτά αέριο με υψηλή περιεκτικότητα σε υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα.

  Οι σύγχρονες γεννήτριες αερίου είναι ισχυρές συσκευές συνεχούς δράσης.

  Έτσι ώστε όταν τροφοδοτείται καύσιμο στη γεννήτρια αερίου, εύφλεκτα και τοξικά αέρια να μην διεισδύουν στην ατμόσφαιρα, το τύμπανο φόρτωσης διπλασιάζεται. Ενώ το καύσιμο εισέρχεται σε ένα διαμέρισμα του τυμπάνου, το καύσιμο χύνεται από το άλλο διαμέρισμα στη γεννήτρια. όταν το τύμπανο περιστρέφεται, αυτές οι διαδικασίες επαναλαμβάνονται, ενώ η γεννήτρια παραμένει απομονωμένη από την ατμόσφαιρα όλη την ώρα. Η ομοιόμορφη κατανομή του καυσίμου στη γεννήτρια πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας έναν κώνο, ο οποίος μπορεί να εγκατασταθεί σε διαφορετικά ύψη. Όταν χαμηλώνει, ο άνθρακας βρίσκεται πιο κοντά στο κέντρο της γεννήτριας· όταν ο κώνος ανυψώνεται, ο άνθρακας ρίχνεται πιο κοντά στα τοιχώματα της γεννήτριας.

  Η απομάκρυνση της τέφρας από τη γεννήτρια αερίου γίνεται με μηχανικό τρόπο. Η σχάρα σε σχήμα κώνου περιστρέφεται αργά από έναν ηλεκτρικό κινητήρα. Σε αυτή την περίπτωση, η στάχτη μετατοπίζεται στα τοιχώματα της γεννήτριας και ρίχνεται στο κουτί τέφρας με ειδικές συσκευές, από όπου αφαιρείται περιοδικά.

  Οι πρώτες λάμπες αερίου άναψαν στην Αγία Πετρούπολη στο νησί Aptekarsky το 1819. Το αέριο που χρησιμοποιήθηκε ελήφθη με αεριοποίηση άνθρακα. Ονομαζόταν ελαφρύ αέριο.

  
  

  Ο μεγάλος Ρώσος επιστήμονας D. I. Mendeleev (1834-1907) ήταν ο πρώτος που εξέφρασε την ιδέα ότι η αεριοποίηση του άνθρακα μπορεί να πραγματοποιηθεί απευθείας υπόγεια, χωρίς να τον σηκώσει. Η τσαρική κυβέρνηση δεν εκτίμησε την πρόταση του Μεντελέεφ.

  Η ιδέα της υπόγειας αεριοποίησης υποστηρίχθηκε θερμά από τον V. I. Lenin. Το χαρακτήρισε «έναν από τους μεγάλους θριάμβους της τεχνολογίας». Η υπόγεια αεριοποίηση πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά από το σοβιετικό κράτος. Ήδη πριν από τον Μεγάλο Πατριωτικό Πόλεμο, υπόγειες γεννήτριες λειτουργούσαν στις λεκάνες άνθρακα της περιοχής του Ντόνετσκ και της Μόσχας στη Σοβιετική Ένωση.

  Το σχήμα 3 δίνει μια ιδέα μιας από τις μεθόδους υπόγειας αεριοποίησης. Δύο φρεάτια τοποθετούνται στη ραφή άνθρακα, τα οποία συνδέονται στο κάτω μέρος με ένα κανάλι. Ο άνθρακας καίγεται σε ένα τέτοιο κανάλι κοντά σε ένα από τα πηγάδια και η έκρηξη τροφοδοτείται εκεί. Τα προϊόντα καύσης, που κινούνται κατά μήκος του καναλιού, αλληλεπιδρούν με τον καυτό άνθρακα, με αποτέλεσμα το σχηματισμό εύφλεκτου αερίου, όπως σε μια συμβατική γεννήτρια. Το αέριο έρχεται στην επιφάνεια μέσω του δεύτερου φρεατίου.

  Το αέριο γεννήτριας χρησιμοποιείται ευρέως για θέρμανση βιομηχανικών κλιβάνων - μεταλλουργικών, κωκ και ως καύσιμο σε αυτοκίνητα (Εικ. 4).

  
  

  Ρύζι. 3. Σχέδιο υπόγειας αεριοποίησης άνθρακα.

  Ένας αριθμός οργανικών προϊόντων, όπως τα υγρά καύσιμα, συντίθενται από το υδρογόνο και το μονοξείδιο του άνθρακα του αερίου του νερού. Συνθετικό υγρό καύσιμο - καύσιμο (κυρίως βενζίνη), που λαμβάνεται με σύνθεση από μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο στους 150-170 βαθμούς Κελσίου και πίεση 0,7 - 20 MN / m2 (200 kgf / cm2), παρουσία καταλύτη (νικέλιο, σίδηρος, κοβάλτιο). Η πρώτη παραγωγή συνθετικών υγρών καυσίμων οργανώθηκε στη Γερμανία κατά τον 2ο Παγκόσμιο Πόλεμο λόγω της έλλειψης πετρελαίου. Τα συνθετικά υγρά καύσιμα δεν έχουν λάβει ευρεία διανομή λόγω του υψηλού κόστους τους. Το αέριο νερού χρησιμοποιείται για την παραγωγή υδρογόνου. Για να γίνει αυτό, το αέριο νερού σε ένα μείγμα με υδρατμούς θερμαίνεται παρουσία καταλύτη και ως αποτέλεσμα, λαμβάνεται υδρογόνο επιπλέον αυτού που υπάρχει ήδη στο αέριο νερού: CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2