Теплотворная способность различных видов топлива: дрова, уголь, пеллеты, брикеты

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, вредных для здоровья человека и окружающей среды веществ.

klassifikaciya-topliva

Если рассматривать топливо с позиции его агрегатного состояния, то его структуру по степени горючести можно разделить на 2 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 и минеральные соли, а также элементы: кислород, азот и ряд металлов.

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

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

Так, расчет теплоты в двигателях внутреннего сгорания обычно исходит от значения низшей. Это объясняется просто – в цилиндрах невозможен процесс конденсации воды. Для определения теплоты сгорания топлива используется калориметрическая бомба, в которой сжатый кислород насыщен водяным паром. Навеска определенного вида топлива помещается в такую среду, и анализируются результаты.

Для нефтяных топлив 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 топлива, %.

Для каждого вида топлива, отличающегося химическим составом, характерна своя теплота сгорания. К самым ходовым разновидностям твердого топлива относят:

  • дрова и уголь;
  • пеллеты и брикеты.

Рассмотрим каждый вид по отдельности.

Дрова

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

Дрова

Дрова

Для удобства загрузки в топку древесный материал разрезают на отдельные элементы длиной до 30 см. Чтобы эффективность от их использования была высокой 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.

Следует понимать, что на величину показателя теплотворности влияет плотность древесины.

Дрова (естественная сушка)Теплотворная способность кВт.ч/кгТеплотворная способность мега Джоуль/кг
Грабовые дрова4,215
Буковые дрова4,215
Ясеневые дрова4,215
Дубовые дрова4,215
Берёзовые дрова4,215
Дрова из лиственницы4,315,5
Сосновые дрова4,315,5
Еловые дрова4,315,5

Уголь

Уголь – это природный материал растительного происхождения, добываемый из осадочной породы.

Уголь

Уголь

В этом виде твердого топлива содержится углерод и прочие химические элементы. Существует деление угля на виды в зависимости от его возраста. Самым молодым считается бурый уголь, за ним идет каменный, а старше всех остальных видов – антрацит. Возрастом угля определяется и его влажность, которая в большей степени находится в молодом материале.

В процессе горения угля происходит загрязнение окружающей среды, а на колосниках котла образуется шлак, создающий в определенной мере препятствие для нормального горения. Наличие серы в материале является также неблагоприятным для атмосферы фактором, поскольку этот элемент в воздушном пространстве преобразуется в серную кислоту.

Все же, потребители не должны опасаться за свое здоровье. Ведь производители угля, заботясь о своих частных клиентах, стремятся уменьшать содержание серы в материале. Теплота сгорания угля могут отличаться даже в пределах одного вида. Разница зависит от характеристик подвида и содержания в нем минеральных веществ, а также географии добычи. В качестве твердого топлива встречается не только чистый уголь, а низкообогащенный угольный шлак, прессованный в брикеты.

Вид угляУдельная теплота сгорания угля
кДж/кгккал/кг
Бурый14 7003 500
Каменный29 3007 000
Антрацит31 0007 400

Пеллеты

Пеллетами (топливными гранулами) называется твердое топливо, созданное промышленным путем из древесных и растительных отходов: стружки, коры, картона, соломы.

Пеллеты

Пеллеты

Измельченное до состояния трухи сырье высушивается и засыпается в гранулятор, откуда уже выходит в виде гранул определенной формы. Для добавления массе вязкости применяют растительный полимер лигнин. Сложность производственного процесса и высокий спрос определяют стоимость топливных гранул. Пеллеты используются в специально обустроенных для этого вида топлива котлах отопления.

Разновидности пеллет определяются в зависимости от того, из какого материала они переработаны:

  • из кругляка деревьев любых пород;
  • из соломы;
  • из торфа;
  • из подсолнечной шелухи.

Среди преимуществ, которыми обладают топливные гранулы, стоит отметить следующие факторы:

  • экологичность;
  • неспособность к деформации и подверженности грибку;
  • удобство хранения даже под открытым небом;
  • равномерность и длительность горения;
  • относительно невысокая стоимость;
  • возможность использования для различных отопительных устройств;
  • подходящий размер гранул для автоматической загрузки в специально обустроенный котел.
Вид топливаТепловая способность, ккал/кг
Пеллеты4500
Дрова2500
Уголь древесный7500
Каменный уголь7400
Мазут9800
Дизельное топливо10200
Природный газ8300

Брикеты

Брикетами называется твердое топливо, во многом сходное с пеллетами. Для их изготовления используются идентичные материалы: щепа, стружка, торф, шелуха и солома. Во время производственного процесса сырье измельчается и за счет сжатия формируется в брикеты. Брикеты также относятся к экологически чистому топливу. Их удобно хранить даже на открытом воздухе. Плавное, равномерное и медленное горение этого топлива можно наблюдать как в каминах и печах, так и в отопительных котлах.

Рассмотренные выше разновидности экологичного твердого топлива являются

Брикеты

Брикеты

хорошей альтернативой для получения тепла. В сравнении с ископаемыми источниками тепловой энергии, неблаготворно воздействующими при горении на окружающую среду и являющимися, кроме того, не возобновляемыми, альтернативное топливо имеет явные преимущества и относительно невысокую стоимость, что немаловажно для потребителей некоторых категорий. В то же время пожароопасность таких видов топлива значительно выше. Поэтому нужно предпринимать некоторые меры безопасности относительно их хранения и использования огнестойких материалов для стен.

Жидкое и газообразное топливо

Что касается жидкого и газообразного топлива, то ситуация здесь следующая:

Топливо, вещество q
МДж/кгккал/кг
Жидкое
Бензин44-4710500-11200
Дизельное автотракторное42,710 200
Керосин44-4610 500-11 000
Нефть43,5-4610 400-11000
Спирт27,06450
Топливо для РЖД (керосин+жидкий кислород)9,22200
Топливо для реактивных двигателей самолетов (ТС-1)42,910 250
Газообразное
Ацетилен48,111 500
Водород12028 600
Газ природный41-499800-11700
Метан50,011950
Окись углерода (II)10,12420
 



1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Нет голосов, будьте первым)
Загрузка...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *