Nhiệt trị của các loại nhiên liệu: so sánh nhiên liệu theo nhiệt trị + bảng nhiệt trị
Khi đốt cháy một lượng nhiên liệu nhất định sẽ tỏa ra một lượng nhiệt có thể đo được.Theo Hệ thống đơn vị quốc tế, giá trị được biểu thị bằng Joules trên kg hoặc m3. Nhưng các thông số cũng có thể được tính bằng kcal hoặc kW. Nếu giá trị liên quan đến đơn vị đo nhiên liệu thì gọi là giá trị cụ thể.
Điều gì ảnh hưởng đến nhiệt trị của các loại nhiên liệu khác nhau? Giá trị của chỉ số cho các chất lỏng, rắn và khí là gì? Câu trả lời cho các câu hỏi trên được mô tả chi tiết trong bài viết. Ngoài ra, chúng tôi đã chuẩn bị một bảng hiển thị nhiệt dung riêng khi đốt cháy vật liệu - thông tin này sẽ hữu ích khi chọn loại nhiên liệu năng lượng cao.
Nội dung của bài viết:
Thông tin chung về nhiệt trị
Việc giải phóng năng lượng trong quá trình đốt cháy phải được đặc trưng bởi hai thông số: hiệu suất cao và không tạo ra các chất có hại.
Nhiên liệu nhân tạo thu được bằng cách xử lý nhiên liệu tự nhiên - nhiên liệu sinh học. Bất kể trạng thái kết tụ, các chất trong thành phần hóa học của chúng đều có phần dễ cháy và phần không cháy. Đầu tiên là carbon và hydro. Thứ hai bao gồm nước, muối khoáng, nitơ, oxy và kim loại.
Khi đốt cháy 1 kg “hỗn hợp” như vậy sẽ giải phóng những lượng năng lượng khác nhau. Chính xác bao nhiêu năng lượng này sẽ được giải phóng phụ thuộc vào tỷ lệ của các yếu tố này - phần dễ cháy, độ ẩm, hàm lượng tro và các thành phần khác.
Nhiệt cháy của nhiên liệu (HCT) được hình thành từ hai mức - cao nhất và thấp nhất. Chỉ số đầu tiên thu được do ngưng tụ nước, trong chỉ số thứ hai, yếu tố này không được tính đến.
TCT thấp nhất là cần thiết để tính toán nhu cầu nhiên liệu và chi phí của nó, với sự trợ giúp của các chỉ số đó, cân bằng nhiệt được tổng hợp và hiệu quả của việc lắp đặt đốt nhiên liệu được xác định.
TST có thể được tính toán bằng phương pháp phân tích hoặc thực nghiệm. Nếu biết thành phần hóa học của nhiên liệu thì áp dụng công thức tuần hoàn. Kỹ thuật thực nghiệm dựa trên việc đo nhiệt thực tế từ quá trình đốt cháy nhiên liệu.
Trong những trường hợp này, một quả bom đốt đặc biệt được sử dụng - bom đo nhiệt lượng, cùng với nhiệt lượng kế và bộ điều nhiệt.
Các tính năng tính toán là riêng cho từng loại nhiên liệu. Ví dụ: TCT trong động cơ đốt trong được tính từ giá trị thấp nhất, do chất lỏng không ngưng tụ trong xi lanh.
Mỗi loại chất có TST riêng do đặc điểm thành phần hóa học của nó. Các giá trị thay đổi đáng kể, phạm vi dao động là 1.000–10.000 kCal/kg.
Khi so sánh các loại vật liệu khác nhau, khái niệm nhiên liệu chuẩn được sử dụng; nó được đặc trưng bởi TCT thấp hơn là 29 MJ/kg.
Nhiệt trị của vật liệu rắn
Loại này bao gồm gỗ, than bùn, than cốc, đá phiến dầu, than bánh và nhiên liệu nghiền thành bột. Thành phần chính của nhiên liệu rắn là carbon.
Đặc điểm của các loại gỗ khác nhau
Hiệu quả tối đa từ việc sử dụng củi đạt được với điều kiện đáp ứng được hai điều kiện - gỗ khô và quá trình đốt cháy chậm.
Lý tưởng cho sưởi ấm bằng bếp củi các thanh gỗ sồi, bạch dương, tro được xem xét. Táo gai và cây phỉ được đặc trưng bởi các chỉ số tốt. Nhưng cây lá kim có nhiệt trị thấp nhưng tốc độ đốt cháy cao.
Các loại đá khác nhau cháy như thế nào:
- Sồi, bạch dương, tro, cây phỉ khó tan chảy nhưng chúng có khả năng đốt ẩm do độ ẩm thấp.
- Alder với cây dương không hình thành bồ hóng và “biết cách” loại bỏ nó khỏi ống khói.
- bạch dương cần có đủ lượng không khí trong hộp cứu hỏa, nếu không nó sẽ bốc khói và đọng lại nhựa trên thành ống.
- Cây thông chứa nhiều nhựa hơn vân sam nên nó phát ra tia lửa và cháy nóng hơn.
- Cây lê và cây táo Nó phân chia dễ dàng hơn những loại khác và cháy tốt.
- cây tuyết tùng dần dần biến thành than cháy âm ỉ.
- Anh đào và cây du nó bốc khói, và cây máy bay khó tách.
- Linden với cây dương cháy hết nhanh chóng.
Chỉ số TST của các giống khác nhau phụ thuộc nhiều vào mật độ của từng giống cụ thể. 1 mét khối củi tương đương với khoảng 200 lít nhiên liệu lỏng và 200 m3 củi.3 khí tự nhiên. Gỗ và củi thuộc loại hiệu quả năng lượng thấp.
Ảnh hưởng của tuổi đến tính chất than
Than là nguyên liệu tự nhiên có nguồn gốc thực vật. Nó được khai thác từ đá trầm tích. Nhiên liệu này có chứa carbon và các nguyên tố hóa học khác.
Ngoài chủng loại, nhiệt cháy của than còn bị ảnh hưởng bởi tuổi của vật liệu. Màu nâu thuộc loại trẻ, tiếp theo là đá và than antraxit được coi là loại lâu đời nhất.
Quá trình đốt than kéo theo việc thải ra các chất gây ô nhiễm môi trường, ghi lò hơi bị bao phủ bởi xỉ. Một yếu tố bất lợi khác đối với bầu không khí là sự hiện diện của lưu huỳnh trong nhiên liệu. Nguyên tố này khi tiếp xúc với không khí sẽ biến thành axit sunfuric.
Các nhà sản xuất cố gắng giảm hàm lượng lưu huỳnh trong than càng nhiều càng tốt. Kết quả là TST khác nhau ngay cả trong cùng một loài. Địa lý sản xuất cũng ảnh hưởng đến hiệu suất. Không chỉ than nguyên chất mà cả xỉ đóng bánh cũng có thể được sử dụng làm nhiên liệu rắn.
Công suất nhiên liệu cao nhất được quan sát thấy ở than cốc. Đá, than củi, than nâu, than antraxit cũng có những đặc tính tốt.
Đặc điểm của viên và than bánh
Nhiên liệu rắn này được sản xuất công nghiệp từ nhiều loại gỗ và chất thải thực vật.
Các mảnh vụn, vỏ cây, bìa cứng, rơm rạ được phơi khô và sử dụng thiết bị đặc biệt biến thành hạt. Để khối lượng đạt được độ nhớt nhất định, một loại polymer, lignin, được thêm vào nó.
Than bánh chỉ khác nhau về hình dạng, chúng có thể được nạp vào lò nung và nồi hơi. Cả hai loại nhiên liệu này đều được chia thành các loại dựa trên nguyên liệu thô: gỗ tròn, than bùn, hướng dương, rơm rạ.
bạn viên và than bánh có những lợi thế đáng kể so với các loại nhiên liệu khác:
- hoàn toàn thân thiện với môi trường;
- khả năng lưu trữ trong hầu hết mọi điều kiện;
- khả năng chống chịu áp lực cơ học và nấm mốc;
- cháy đồng đều và lâu dài;
- kích thước hạt tối ưu để nạp vào thiết bị sưởi ấm.
Nhiên liệu thân thiện với môi trường là sự thay thế tốt cho các nguồn nhiệt truyền thống, không thể tái tạo và gây ảnh hưởng xấu đến môi trường. Nhưng viên và than bánh có đặc điểm là nguy cơ cháy tăng cao, điều này cần được tính đến khi tổ chức địa điểm lưu trữ.
Nếu muốn, bạn có thể tự mình sắp xếp việc sản xuất than bánh nhiên liệu; để biết thêm chi tiết, xem bài viết này.
Các thông số của chất lỏng
Các vật liệu lỏng, cũng như chất rắn, bị phân hủy thành các thành phần sau: carbon, hydro, lưu huỳnh, oxy, nitơ. Tỷ lệ phần trăm được thể hiện bằng trọng lượng.
Chất dằn hữu cơ bên trong của nhiên liệu được hình thành từ oxy và nitơ, các thành phần này không cháy và được đưa vào chế phẩm một cách có điều kiện. Chấn lưu bên ngoài được hình thành từ độ ẩm và tro.
Xăng có nhiệt dung riêng cao khi đốt cháy. Tùy thuộc vào thương hiệu, nó là 43-44 MJ.
Các chỉ số tương tự về nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy được xác định cho dầu hỏa hàng không - 42,9 MJ. Nhiên liệu diesel cũng thuộc loại dẫn đầu về giá trị tỏa nhiệt - 43,4-43,6 MJ.
Nhiên liệu tên lửa lỏng và ethylene glycol được đặc trưng bởi giá trị TCT tương đối thấp. Rượu và axeton có nhiệt dung riêng nhỏ nhất để đốt cháy. Hiệu suất của chúng thấp hơn đáng kể so với nhiên liệu động cơ truyền thống.
Tính chất của nhiên liệu khí
Nhiên liệu khí bao gồm carbon monoxide, hydro, metan, etan, propan, butan, ethylene, benzen, hydro sunfua và các thành phần khác. Những con số này được thể hiện dưới dạng phần trăm theo khối lượng.
Khí tự nhiên cũng có giá trị nhiệt lượng cao.
Chúng tương đương với 41-49 MJ mỗi kg. Nhưng, ví dụ, khí mêtan nguyên chất có nhiệt trị cao hơn - 50 MJ mỗi kg.
Bảng so sánh các chỉ số
Bảng trình bày các giá trị nhiệt dung riêng khối lượng của quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng, rắn và khí.
| Loại nhiên liệu | Đơn vị thay đổi | Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy | ||
| MJ | kW | kcal | ||
| Củi: gỗ sồi, bạch dương, tần bì, sồi, sừng | Kilôgam | 15 | 4,2 | 2500 |
| Củi: cây thông, cây thông, cây vân sam | Kilôgam | 15,5 | 4,3 | 2500 |
| than nâu | Kilôgam | 12,98 | 3,6 | 3100 |
| Than | Kilôgam | 27,00 | 7,5 | 6450 |
| than củi | Kilôgam | 27,26 | 7,5 | 6510 |
| than antraxit | Kilôgam | 28,05 | 7,8 | 6700 |
| Viên gỗ | Kilôgam | 17,17 | 4,7 | 4110 |
| Viên rơm | Kilôgam | 14,51 | 4,0 | 3465 |
| Viên hướng dương | Kilôgam | 18,09 | 5,0 | 4320 |
| Mạt cưa | Kilôgam | 8,37 | 2,3 | 2000 |
| Giấy | Kilôgam | 16,62 | 4,6 | 3970 |
| Cây nho | Kilôgam | 14,00 | 3,9 | 3345 |
| Khí tự nhiên | tôi3 | 33,5 | 9,3 | 8000 |
| Khí hóa lỏng | Kilôgam | 45,20 | 12,5 | 10800 |
| Xăng dầu | Kilôgam | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Dis. nhiên liệu | Kilôgam | 43,12 | 11,9 | 10300 |
| Mêtan | tôi3 | 50,03 | 13,8 | 11950 |
| Hydro | tôi3 | 120 | 33,2 | 28700 |
| Dầu hỏa | Kilôgam | 43.50 | 12 | 10400 |
| Dầu nhiên liệu | Kilôgam | 40,61 | 11,2 | 9700 |
| Dầu | Kilôgam | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Propane | tôi3 | 45,57 | 12,6 | 10885 |
| Etylen | tôi3 | 48,02 | 13,3 | 11470 |
Bảng cho thấy hydro có chỉ số TST cao nhất trong tất cả các chất, không chỉ các chất ở dạng khí. Nó thuộc về nhiên liệu năng lượng cao.
Sản phẩm của quá trình đốt cháy hydro là nước thông thường. Quá trình này không thải ra xỉ lò, tro, carbon dioxide và carbon dioxide, khiến chất này trở thành chất dễ cháy thân thiện với môi trường. Nhưng nó dễ nổ và có mật độ thấp nên nhiên liệu này khó hóa lỏng và vận chuyển.
Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Về nhiệt trị của các loại gỗ khác nhau. So sánh các chỉ số trên m3 và kg.
TCT là đặc tính nhiệt và hoạt động quan trọng nhất của nhiên liệu. Chỉ báo này được sử dụng trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người: động cơ nhiệt, nhà máy điện, công nghiệp, sưởi ấm gia đình và nấu ăn.
Giá trị nhiệt trị giúp so sánh các loại nhiên liệu khác nhau theo mức năng lượng giải phóng, tính toán khối lượng nhiên liệu cần thiết, tiết kiệm chi phí.
Bạn có điều gì cần bổ sung hoặc có thắc mắc về nhiệt trị của các loại nhiên liệu khác nhau? Bạn có thể để lại nhận xét về ấn phẩm và tham gia thảo luận - biểu mẫu liên hệ nằm ở khối bên dưới.
Vâng... có lẽ chúng ta sẽ sống để chứng kiến nồi hơi hydro trở nên phổ biến - một giấc mơ!
Tất nhiên, sưởi ấm bằng khí đốt chính là lựa chọn tốt nhất, nhưng thật không may, ở đất nước rộng lớn của chúng ta, nó không phải ai cũng có được. Và nếu chọn giữa than và viên thì tôi chọn viên. Than cũng thải ra rất nhiều chất có hại trong quá trình đốt cháy, khi đó xỉ cần phải được xử lý đi đâu đó. Và cả nước rải nó ra đường vào mùa đông, rồi đến mùa xuân họ hít phải bụi gây ung thư, rồi họ thắc mắc tại sao lại có nhiều người mắc bệnh như vậy.
Tro từ viên có thể được sử dụng để bón phân cho khu vườn hoặc bãi cỏ - bất cứ ai có thứ gì.
Củi tốt nhất đến từ những cây rụng lá - sồi, bạch dương. Bạch dương là loại củi đa năng và phổ biến nhất - nó tạo ra đủ nhiệt, cháy đều, không có nhiều khói. Cây sồi sinh nhiệt nhiều nhất so với các loại cây mọc ở nước ta. Aspen rất tốt cho việc làm sạch ống khói. Tôi không khuyên bạn nên sưởi ấm bằng gỗ lá kim - vì nhựa nên chúng tạo ra rất nhiều khói.
Tôi nghĩ bây giờ chỉ sưởi ấm bằng củi là vô cùng không có lợi. Nơi duy nhất áp dụng được điều này là nhà tắm. Và nếu chúng ta coi việc sưởi ấm một ngôi nhà trong làng, thì than đá, dù ai có nói gì đi chăng nữa, vẫn đi trước tất cả các loại nhiên liệu, ngoại trừ khí đốt chính. Gas trong bình, bình chứa gas, củi, viên, than bánh - cái gì cũng có nhược điểm.Ở đâu đó có giá cao, ở đâu đó có sự quan liêu với việc xin được nhiều giấy phép và vượt qua các cuộc kiểm tra. Và tôi không thấy bất kỳ nhược điểm đáng kể nào đối với than. Tất nhiên, một ngày nào đó quá trình khí hóa, không phải bằng lời nói mà bằng hành động, sẽ đến các ngôi làng của chúng ta và sự liên quan của than sẽ giảm đi, nhưng điều này sẽ không sớm xảy ra.
Đối với dữ liệu xăng, diesel, dầu, dầu hỏa... trên KILOGRAM 😉
Vâng, đúng vậy, cảm ơn! Đã sửa.
Vậy dữ liệu về nhiên liệu diesel được chỉ định ở đơn vị nào - tính bằng kg hay lít?
Trong bảng, kcal là năng lượng và kW là công suất. Ví dụ: 2500 kcal là 2,9075 kWh. Hoặc là tôi sai?
Năng lượng được biểu thị bằng kWh. Nhưng các “chuyên gia” và “tác giả” nồi hơi thường đo năng lượng bằng kW. Lỗi này xảy ra ở nhiều bài viết. Điều này có thể dẫn tới nhầm lẫn trong tính toán.
Đối với metan, hydro, propan, ethylene, dữ liệu cũng tính trên kilogam
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy hydro trong không khí lần lượt là 120 MJ/kg, trên 1 m3, tương ứng là 10,8 MJ/m3. Hydro là chất khí rất nhẹ, mật độ 0,09 kg/m3 nên khối lượng của nó trong 1 m3 nhỏ hơn 7,6 lần so với khí tự nhiên. Tất cả các bảng so sánh tôi xem đều có cùng một lỗi.