Мы рассмотрим, что такое «теплота сгорания топлива», каковы ее показатели для различных видов топлива и что на них влияет.
Этот энергоноситель при определенных условиях выделяет определенное количество тепловой энергии. Этот показатель зависит от содержания в нем окислителя. Химический состав топливной смеси и ее состояние (газ или жидкость) определяют выделяемую энергию.
Чем больше энергии сгорания, тем меньше топлива расходуется при постоянном коэффициенте полезного действия. Затем эта теплота сгорания расщепляется на высшую и низшую, в зависимости от потребляемой энергии и уровня влажности.
Теплота сгорания топлива: важный показатель энергии
Теплота сгорания топлива является важнейшим показателем содержащейся в нем энергии. Эта энергия выражается в «Дж/ м3» или «Дж/л». Для сравнения теплотворной способности различных видов топлива используется минимальное значение 29 308 кДж/кг.
Важно помнить, что на теплоту сгорания влияют влажность, содержание серы и золы в топливе. Поэтому эти факторы необходимо учитывать при определении энергетической ценности любого топлива.
Значительные колебания теплоты сгорания бензина
Теплота сгорания бензина может изменяться, но не очень сильно. Как правило, она находится в одном и том же диапазоне — от 43,5 до 44,5 кДж/кг. Это не зависит от октанового числа топлива, поскольку его определяет состав газа. Однако водород, содержащийся в газе, может снижать тепловое значение, так как он связывается с кислородом и может образовывать влагу.
Теплота сгорания керосина
Точное определение теплоты сгорания керосина невозможно, так как в каждой партии топлива содержится различное количество додекана, тридекана, тетрадекана и пентадекана. Следовательно, удельная теплота сгорания керосина для разных групп составляет 43000 ± 1000 кДж/кг. Это определяется в первую очередь свойствами масла. Кроме того, на теплоту сгорания влияют плотность и вязкость керосина, которые зависят от внешней температуры. Замечено, что при повышении температуры удельная теплоемкость значительно увеличивается.
Теплота сгорания дизельного топлива
Ключевым фактором, который необходимо учитывать при оценке работы двигателей на дизельном топливе, является теплота сгорания. Она определяет расход топлива и уровень производительности двигателя. Если при этом выделяется большое количество энергии, то расход топлива снижается, а КПД повышается. Однако теплота сгорания дизельного топлива напрямую зависит от содержания в нем воды и серы. Поэтому состав дизельного топлива строго регламентирован. Обычно теплота сгорания составляет от 39 200 до 43 300 кДж/кг в зависимости от качества используемого масла.
Различные источники тепла
Для всех видов жизнедеятельности человеку необходимо тепло, например, для обогрева жилья, приготовления пищи, плавки металлов. Для получения тепла и света люди используют различные источники топлива. В прошлом, когда человечество впервые создало огонь, ему еще требовалось какое-то топливо, например дерево. Топливом является все то, что при сгорании выделяет энергию.
Виды топлива
Существует четыре категории топлива: твердое, жидкое, газообразное и ядерное. Последнее работает по-разному, о чем мы уже рассказывали в статье о ядерных реакторах.
# Твердое топливо
К твердым видам топлива относятся: древесина, горючие сланцы, уголь и торф. За исключением сланца, остальные виды ископаемого топлива являются результатом разложения органического растительного вещества. Торф — самый молодой из них, представляющий собой плотную массу, состоящую из разложившихся болотных растений. Следующими по возрасту идут бурые угли — темная однородная масса, которая окисляется и распадается на открытом воздухе. Сланцы — минералы, содержащие смолы. Каменные угли обладают большей прочностью и меньшей пористостью.
Разные формулировки
Жидким топливом может быть бензин или нефть. Газообразное — это комбинация водорода и угарного газа. Углерод, кислород, водород, сера и азот являются основными компонентами горючего топлива. Кислород в сочетании с углеродом или водородом уменьшает количество тепла, выделяемого при сгорании. Азот не окисляется в процессе горения. Сера является вредным загрязнителем, при ее сгорании выделяется в 4 раза меньше тепла, чем при сгорании углерода.
Значение удельной теплоты сгорания
Удельная теплота сгорания — это показатель, характеризующий энергетическую ценность топлива. Эта величина используется в уравнении для расчета количества тепла, выделяемого при сгорании топлива. Уравнение выражается в виде: Q = q*m, где Q — общее количество теплоты [Дж], q — удельная теплота сгорания [Дж/м3], m — масса [кг]. Этот параметр представляет собой табличное значение, показывающее количество энергии, выделяемой при сгорании 1 кг топлива.