ارزش حرارتی کمتر روغن صنعتی گرمای ویژه احتراق سوخت و مواد قابل احتراق

ارزش حرارتی به عنوان گرمای احتراق کامل یک واحد جرم یک ماده درک می شود. این تلفات حرارتی مرتبط با تفکیک محصولات احتراق و ناقص بودن واکنش های احتراق شیمیایی را در نظر می گیرد. ارزش کالریحداکثر گرمای احتراق ممکن در واحد جرم یک ماده است.

ارزش حرارتی عناصر، ترکیبات و مخلوط سوخت آنها را تعیین کنید. برای عناصر، عددی برابر با گرمای تشکیل محصول احتراق است. ارزش حرارتی مخلوط ها یک کمیت افزودنی است و در صورتی می توان آن را یافت که ارزش حرارتی اجزای مخلوط مشخص باشد.

بنابراین احتراق نه تنها به دلیل تشکیل اکسیدها اتفاق می افتد به معنای وسیعما می توانیم در مورد ارزش حرارتی عناصر و ترکیبات آنها نه تنها در اکسیژن، بلکه در هنگام تعامل با فلوئور، کلر، نیتروژن، بور، کربن، سیلیکون، گوگرد و فسفر صحبت کنیم.

ارزش کالری یک ویژگی مهم است. این به شما امکان می دهد حداکثر انتشار گرمای ممکن یک واکنش ردوکس خاص را ارزیابی و با دیگران مقایسه کنید و در رابطه با آن کامل بودن فرآیندهای احتراق واقعی را تعیین کنید. آگاهی از ارزش حرارتی هنگام انتخاب اجزاء و مخلوط های سوخت برای اهداف مختلف و هنگام ارزیابی کامل احتراق آنها ضروری است.

بالاتر وجود دارد اچدر و پایین تر اچ n ارزش حرارتی ارزش حرارتی بالاتر، بر خلاف ارزش حرارتی کمتر، شامل گرمای تبدیل فاز (تراکم، انجماد) محصولات احتراق زمانی است که تا دمای اتاق خنک شوند. بنابراین، زمانی که وضعیت فیزیکی محصولات احتراق در دمای اتاق در نظر گرفته شود، بالاترین ارزش حرارتی، گرمای احتراق کامل یک ماده است و کمترین ارزش حرارتی در دمای احتراق است. ارزش حرارتی بالاتر با سوزاندن ماده در یک بمب کالریمتری یا با محاسبه تعیین می شود. به ویژه شامل گرمای آزاد شده در طول تراکم بخار آب است که در 298 K برابر با 44 کیلوژول بر مول است. ارزش حرارتی کمتر بدون در نظر گرفتن گرمای تراکم بخار آب، به عنوان مثال، با استفاده از فرمول محاسبه می شود.

کجا % H درصد هیدروژن موجود در سوخت است.

اگر مقادیر ارزش حرارتی وضعیت فیزیکی محصولات احتراق (جامد، مایع یا گازی) را نشان می‌دهد، معمولاً زیرنویس‌های "بالاترین" و "کمترین" حذف می‌شوند.

اجازه دهید ارزش حرارتی هیدروکربن ها و عناصر در اکسیژن در واحد جرم سوخت اصلی را در نظر بگیریم. ارزش حرارتی پایین تر از بالاترین برای پارافین ها به طور متوسط ​​3220-3350 کیلوژول بر کیلوگرم، برای الفین ها و نفتن ها - 3140-3220 کیلوژول بر کیلوگرم، برای بنزن - 1590 کیلوژول بر کیلوگرم متفاوت است. هنگام تعیین تجربی ارزش حرارتی، باید در نظر داشت که در یک بمب کالریمتری، ماده با حجم ثابت و در شرایط واقعی، اغلب با فشار ثابت می سوزد. اصلاح تفاوت در شرایط احتراق از 2.1 تا 12.6 برای سوخت جامد، حدود 33.5 برای نفت کوره، 46.1 کیلوژول بر کیلوگرم برای بنزین، و به 210 کیلوژول بر متر مکعب برای گاز می رسد. در عمل، این اصلاح تنها هنگام تعیین ارزش حرارتی گاز معرفی می شود.

برای پارافین ها، ارزش حرارتی با افزایش نقطه جوش و افزایش نسبت C/H کاهش می یابد. برای هیدروکربن های alicyclic تک حلقه ای این تغییر بسیار کمتر است. در سری بنزن، ارزش حرارتی هنگام حرکت به همولوگ های بالاتر به دلیل زنجیره جانبی افزایش می یابد. هیدروکربن های آروماتیک دو هسته ای ارزش حرارتی کمتری نسبت به سری بنزن دارند.

فقط تعداد کمی از عناصر و ترکیبات آنها دارای ارزش حرارتی هستند که از ارزش حرارتی سوخت های هیدروکربنی بیشتر است. این عناصر عبارتند از هیدروژن، بور، بریلیم، لیتیوم، ترکیبات آنها و چندین ترکیب آلی عنصر بور و بریلیم. ارزش حرارتی عناصری مانند گوگرد، سدیم، نیوبیم، زیرکونیوم، کلسیم، وانادیم، تیتانیوم، فسفر، منیزیم، سیلیکون و آلومینیوم در محدوده 9210-32240 کیلوژول بر کیلوگرم قرار دارد. برای عناصر باقی مانده از سیستم تناوبی، ارزش حرارتی از 8374 کیلوژول بر کیلوگرم تجاوز نمی کند. اطلاعات مربوط به ارزش حرارتی ناخالص کلاس های مختلف سوخت در جدول آورده شده است. 1.18.

جدول 1.18

ارزش حرارتی ناخالص مواد احتراق مختلف در اکسیژن (در واحد جرم سوخت)

ماده
مونوکسید کربن
ایزو بوتان
n-دودکان
n-هگزادکان
استیلن
سیکلوپنتان
سیکلوهگزان
اتیل بنزن
بریلیم
آلومینیوم
زیرکونیوم
بریلیم هیدرید
پسنتابوران
متادیبوران
اتیل دی بوران

برای هیدروکربن های مایع، متانول و اتانول، مقادیر گرمایش بر اساس حالت شروع مایع است.

ارزش حرارتی برخی از سوخت ها در رایانه محاسبه شد. برای منیزیم 24.75 کیلوژول بر کیلوگرم و برای آلومینیوم 31.08 کیلوژول بر کیلوگرم است (وضعیت اکسیدها جامد است) و عملاً با داده های جدول مطابقت دارد. 1.18. بالاترین ارزش حرارتی پارافین C26H54، نفتالین C10H8، آنتراسن C14H10 و متنامین C6H12N4 به ترتیب 47.00، 40.20، 39.80 و 29.80 و کمترین مقدار کالری KJ0 g.

به عنوان مثال، در رابطه با سوخت موشک، گرمای احتراق عناصر مختلف در اکسیژن و فلوئور را در واحد جرم محصولات احتراق ارائه می‌کنیم. گرمای احتراق برای وضعیت محصولات احتراق در دمای 2700 کلوین محاسبه شده و در شکل 1 نشان داده شده است. 1.25 و در جدول. 1.19.

Puc. 1.25. گرمای احتراق عناصر در اکسیژن (1) و فلوئور(2), به ازای هر کیلوگرم محصولات احتراق محاسبه می شود

همانطور که از داده های ارائه شده نشان می دهد، برای به دست آوردن حداکثر حرارت احتراق، ترجیح داده شده ترین مواد حاوی هیدروژن، لیتیوم و بریلیم، و در درجه دوم، بور، منیزیم، آلومینیوم و سیلیکون هستند. مزیت هیدروژن به دلیل وزن مولکولی کم محصولات احتراق آشکار است. لازم به ذکر است که بریلیم به دلیل حرارت بالای احتراق دارای مزیت است.

امکان تشکیل محصولات احتراق مخلوط، به ویژه اکسی فلوریدهای گازی عناصر وجود دارد. از آنجایی که اکسی فلوریدهای عناصر سه ظرفیتی معمولاً پایدار هستند، اکثر اکسی فلورایدها به دلیل وزن مولکولی بالا به عنوان محصولات احتراق سوخت موشک مؤثر نیستند. گرمای احتراق با تشکیل COF2 (g) دارای یک مقدار متوسط ​​بین گرمای احتراق CO2 (g) و CF4 (g) است. گرمای احتراق با تشکیل SO2F2 (g) بیشتر از مورد تشکیل SO2 (g) یا SF6 است. (G.). با این حال، بیشتر سوخت‌های موشک حاوی عناصر بسیار کاهنده هستند که از تشکیل چنین موادی جلوگیری می‌کنند.

تشکیل اکسی فلوراید آلومینیوم AlOF (g) گرمای کمتری نسبت به تشکیل اکسید یا فلوراید آزاد می کند، بنابراین جالب نیست. بور اکسی فلوراید BOF (g) و تریمر آن (BOF) 3 (g) اجزای کاملاً مهمی از محصولات احتراق سوخت موشک هستند. گرمای احتراق برای تشکیل BOF (g) میان گرمای احتراق برای تشکیل اکسید و فلوراید است، اما اکسی فلوراید از نظر حرارتی پایدارتر از هر یک از این ترکیبات است.

جدول 1.19

گرمای احتراق عناصر (بر حسب MJ/kg)، در واحد جرم محصولات احتراق ( T = 2700 K)

			اکسی فلوراید
بریلیم
اکسیژن
آلومینیوم
زیرکونیوم

هنگامی که نیتریدهای بریلیم و بور تشکیل می شوند، مقدار نسبتاً زیادی گرما آزاد می شود که به آنها اجازه می دهد تا به عنوان اجزای مهم محصولات احتراق سوخت موشک طبقه بندی شوند.

در جدول جدول 1.20 بالاترین ارزش حرارتی عناصر را هنگام تعامل با معرف های مختلف نشان می دهد که به واحد جرم محصولات احتراق اشاره می کند. ارزش حرارتی عناصر در تعامل با کلر، نیتروژن (به استثنای تشکیل Be3N2 و BN)، بور، کربن، سیلیکون، گوگرد و فسفر به طور قابل توجهی کمتر از ارزش حرارتی عناصر در تعامل با اکسیژن و فلوئور است. تنوع گسترده ای از الزامات برای فرآیندهای احتراق و معرف ها (از نظر دما، ترکیب، وضعیت محصولات احتراق و غیره) استفاده از داده های جدول را توصیه می کند. 1.20 در توسعه عملی مخلوط سوخت برای یک هدف یا دیگری.

جدول 1.20

ارزش حرارتی بالاتر عناصر (بر حسب MJ/kg) هنگام تعامل با اکسیژن، فلوئور، کلر، نیتروژن، در واحد جرم محصولات احتراق

• همچنین ببینید: Joulin S., Clavin R. Op. cit.

سوخت چیست؟

این یک جزء یا مخلوطی از موادی است که قادر به دگرگونی های شیمیایی مرتبط با انتشار گرما هستند. انواع مختلفسوخت‌ها از نظر محتوای کمی اکسیدکننده، که برای آزادسازی انرژی حرارتی استفاده می‌شود، متفاوت هستند.

در یک مفهوم گسترده، سوخت یک حامل انرژی است، یعنی یک نوع بالقوه از انرژی بالقوه.

طبقه بندی

در حال حاضر انواع سوخت بر اساس حالت تجمع به مایع، جامد و گاز تقسیم می شوند.

مواد سخت طبیعی شامل سنگ، هیزم و آنتراسیت است. بریکت، کک، ترموآنتراسیت انواع سوخت جامد مصنوعی هستند.

مایعات شامل مواد حاوی مواد با منشاء آلی است. اجزای اصلی آنها عبارتند از: اکسیژن، کربن، نیتروژن، هیدروژن، گوگرد. سوخت مایع مصنوعی انواع رزین ها و نفت کوره خواهد بود.

سوخت گازی مخلوطی از گازهای مختلف است: اتیلن، متان، پروپان، بوتان. علاوه بر آنها، ترکیب حاوی دی اکسید کربن و مونوکسید کربن، سولفید هیدروژن، نیتروژن، بخار آب و اکسیژن است.

نشانگرهای سوخت

شاخص اصلی احتراق. فرمول تعیین ارزش حرارتی در ترموشیمی در نظر گرفته می شود. "سوخت استاندارد" منتشر می کند که ارزش حرارتی 1 کیلوگرم آنتراسیت را نشان می دهد.

خانوار روغن گرمایشیدر نظر گرفته شده برای احتراق در دستگاه های گرمایشی با توان کم، که در محل های مسکونی واقع شده اند، ژنراتورهای حرارتی مورد استفاده در کشاورزیبرای خشک کردن خوراک، کنسرو کردن.

گرمای ویژه احتراق یک سوخت مقداری است که میزان گرمایی ایجاد شده در طی احتراق کامل سوخت با حجم 1 متر مکعب یا جرم یک کیلوگرم را نشان می دهد.

برای اندازه گیری این مقدار از J/kg، J/m3، calorie/m3 استفاده می شود. برای تعیین گرمای احتراق از روش کالریمتری استفاده می شود.

با افزایش گرمای ویژه احتراق سوخت، کاهش می یابد مصرف خاصسوخت و ضریب اقدام مفیدبدون تغییر باقی می ماند.

گرمای احتراق مواد، مقدار انرژی آزاد شده در طی اکسیداسیون یک ماده جامد، مایع یا گاز است.

با ترکیب شیمیایی و همچنین تعیین می شود حالت تجمعماده قابل احتراق

ویژگی های محصولات احتراق

ارزش حرارتی بالاتر و پایین تر مربوط به وضعیت تجمع آب در مواد به دست آمده پس از احتراق سوخت است.

ارزش حرارتی بالاتر مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل یک ماده آزاد می شود. این مقدار شامل گرمای تراکم بخار آب نیز می شود.

کمترین ارزش حرارتی کاری مقداری است که مربوط به آزاد شدن گرما در طی احتراق بدون در نظر گرفتن گرمای تراکم بخار آب است.

گرمای نهان چگالش مقدار انرژی چگالش بخار آب است.

رابطه ریاضی

مقادیر کالری بالاتر و پایین تر با رابطه زیر مرتبط هستند:

QB = QH + k(W + 9H)

که در آن W مقدار وزنی (بر حسب درصد) آب در یک ماده قابل اشتعال است.

H مقدار هیدروژن (% جرم) در ماده قابل احتراق است.

k - ضریب برابر با 6 کیلو کالری بر کیلوگرم

روش های انجام محاسبات

مقادیر کالری بالاتر و پایین تر با دو روش اصلی محاسبه و آزمایشی تعیین می شود.

کالریمترها برای انجام محاسبات تجربی استفاده می شوند. ابتدا نمونه ای از سوخت در آن سوزانده می شود. گرمایی که آزاد خواهد شد به طور کامل توسط آب جذب می شود. با داشتن تصوری از جرم آب، می توانید با تغییر دمای آن مقدار گرمای احتراق آن را تعیین کنید.

این تکنیک ساده و موثر در نظر گرفته می شود و فقط به دانش تحلیل تکنیکال نیاز دارد.

در روش محاسباتی با استفاده از فرمول مندلیف مقادیر کالری بالاتر و پایین تر محاسبه می شود.

Q p H = 339C p +1030H p -109 (O p -S p) - 25 W p (kJ/kg)

محتوای کربن، اکسیژن، هیدروژن، بخار آب، گوگرد در ترکیب کاری (در درصد) را در نظر می گیرد. مقدار حرارت در حین احتراق با در نظر گرفتن سوخت معادل تعیین می شود.

گرمای احتراق گاز اجازه می دهد تا محاسبات اولیه انجام شود و اثربخشی استفاده از نوع خاصی از سوخت مشخص شود.

ویژگی های مبدا

برای درک اینکه چه مقدار گرما هنگام سوزاندن یک سوخت خاص آزاد می شود، لازم است ایده ای از منشاء آن داشته باشیم.

در طبیعت، انواع مختلفی از سوخت جامد وجود دارد که از نظر ترکیب و خواص متفاوت است.

شکل گیری آن طی چندین مرحله انجام می شود. ابتدا پیت تشکیل می شود سپس قهوه ای می شود و زغال سنگ، سپس آنتراسیت تشکیل می شود. منابع اصلی تشکیل سوخت جامد برگ، چوب و سوزن کاج هستند. هنگامی که قسمت هایی از گیاهان می میرند و در معرض هوا قرار می گیرند توسط قارچ ها از بین می روند و پیت تشکیل می دهند. تجمع آن به یک توده قهوه ای تبدیل می شود، سپس گاز قهوه ای به دست می آید.

در فشار خون بالاو دما، گاز قهوه ای به زغال سنگ تبدیل می شود، سپس سوخت به شکل آنتراسیت انباشته می شود.

علاوه بر مواد آلی، سوخت حاوی بالاست اضافی نیز می باشد. آلی بخشی است که از مواد آلی تشکیل شده است: هیدروژن، کربن، نیتروژن، اکسیژن. علاوه بر این عناصر شیمیایی، دارای بالاست است: رطوبت، خاکستر.

فناوری احتراق شامل جداسازی توده کار، خشک و قابل احتراق سوخت سوخته است. جرم کار همان سوختی است که به شکل اصلی در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد. توده خشک ترکیبی است که در آن آب وجود ندارد.

مرکب

با ارزش ترین اجزای آن کربن و هیدروژن هستند.

این عناصر در هر نوع سوختی وجود دارند. در ذغال سنگ نارس و چوب، درصد کربن به 58 درصد، در زغال سنگ سخت و قهوه ای - 80 درصد، و در آنتراسیت به 95 درصد وزنی می رسد. بسته به این شاخص، مقدار گرمای آزاد شده در طی احتراق سوخت تغییر می کند. هیدروژن دومین عنصر مهم هر سوخت است. هنگامی که با اکسیژن متصل می شود، رطوبت ایجاد می کند که به طور قابل توجهی ارزش حرارتی هر سوخت را کاهش می دهد.

درصد آن از 3.8 در شیل نفتی تا 11 در نفت کوره متغیر است. اکسیژن موجود در سوخت به عنوان بالاست عمل می کند.

گرما تولید نمی کند عنصر شیمیاییبنابراین بر مقدار گرمای احتراق آن تأثیر منفی می گذارد. احتراق نیتروژن، که به صورت آزاد یا محدود در محصولات احتراق موجود است، ناخالصی های مضر محسوب می شود، بنابراین مقدار آن به وضوح محدود است.

گوگرد به صورت سولفات، سولفید و همچنین گازهای دی اکسید گوگرد در سوخت موجود است. هنگامی که هیدراته می شود، اکسیدهای گوگرد تشکیل اسید سولفوریک می دهد که تجهیزات دیگ بخار را از بین می برد و بر پوشش گیاهی و موجودات زنده تأثیر منفی می گذارد.

به همین دلیل است که گوگرد یک عنصر شیمیایی است که حضور آن در سوخت طبیعی بسیار نامطلوب است. اگر ترکیبات گوگردی در داخل محل کار قرار گیرد، باعث مسمومیت قابل توجهی برای پرسنل عملیاتی می شود.

سه نوع خاکستر بسته به منشا آن وجود دارد:

• اولیه
• ثانویه
• درجه سوم

گونه اولیه از مواد معدنی موجود در گیاهان تشکیل شده است. خاکستر ثانویه در نتیجه ورود بقایای گیاهی به شن و خاک در طول تشکیل تشکیل می شود.

خاکستر سوم در ترکیب سوخت در طول استخراج، ذخیره سازی و حمل و نقل ظاهر می شود. با رسوب قابل توجه خاکستر، کاهش انتقال حرارت در سطح گرمایش واحد دیگ رخ می دهد و میزان انتقال حرارت به آب از گازها را کاهش می دهد. مقدار زیادی خاکستر بر عملکرد دیگ تأثیر منفی می گذارد.

در نتیجه

مواد فرار تأثیر قابل توجهی بر فرآیند احتراق هر نوع سوخت دارند. هرچه خروجی آنها بیشتر باشد، حجم جلوی شعله بزرگتر خواهد بود. به عنوان مثال، زغال سنگ و ذغال سنگ نارس به راحتی مشتعل می شوند، این فرآیند با تلفات حرارتی جزئی همراه است. ککی که پس از حذف ناخالصی های فرار باقی می ماند فقط حاوی ترکیبات معدنی و کربنی است. بسته به ویژگی های سوخت، مقدار حرارت به طور قابل توجهی تغییر می کند.

بسته به ترکیب شیمیایی، سه مرحله تشکیل سوخت جامد وجود دارد: ذغال سنگ نارس، لیگنیت و زغال سنگ.

از چوب طبیعی در تاسیسات دیگ بخار کوچک استفاده می شود. آنها عمدتا از خرده چوب، خاک اره، تخته، پوست استفاده می کنند و خود هیزم به مقدار کم استفاده می شود. بسته به نوع چوب، میزان حرارت تولید شده به طور قابل توجهی متفاوت است.

با کاهش گرمای احتراق، هیزم مزایای خاصی را به دست می آورد: اشتعال پذیری سریع، حداقل مقدار خاکستر و عدم وجود اثر گوگرد.

اطلاعات قابل اعتماد در مورد ترکیب سوخت طبیعی یا مصنوعی، ارزش حرارتی آن است به روشی عالیانجام محاسبات ترموشیمیایی

در حال حاضر، یک فرصت واقعی برای شناسایی آن دسته از گزینه های اصلی برای سوخت جامد، گازی، مایع وجود دارد که برای استفاده در یک موقعیت خاص موثرترین و ارزان ترین هستند.

واکنش های شیمیایی با جذب یا آزاد شدن انرژی، به ویژه گرما همراه است. واکنش هایی که با جذب گرما و همچنین ترکیباتی که در طی این فرآیند ایجاد می شوند، نامیده می شوند گرماگیر . در واکنش‌های گرماگیر، حرارت دادن مواد واکنش‌دهنده نه تنها برای وقوع واکنش، بلکه در کل زمان وقوع آنها ضروری است. بدون گرمایش خارجی، واکنش گرماگیر متوقف می شود.

واکنش های همراه با آزاد شدن گرما و همچنین ترکیبات تشکیل شده در طی این فرآیند نامیده می شوند گرمازا . تمام واکنش های احتراق گرمازا هستند. به دلیل انتشار گرما، آنها، با ظهور در یک نقطه، می توانند به کل توده مواد واکنش دهنده پخش شوند.

مقدار گرمای آزاد شده در حین احتراق کامل یک ماده و مربوط به یک مول، واحد جرم (کیلوگرم، گرم) یا حجم (m3) یک ماده قابل احتراق نامیده می شود. گرمای احتراق گرمای احتراق را می توان از داده های جدولی با استفاده از قانون هس محاسبه کرد. شیمیدان روسی G.G. هس در سال 1840 قانونی را کشف کرد که مورد خاصی از قانون بقای انرژی است. قانون هس به شرح زیر است: اثر حرارتی یک تبدیل شیمیایی به مسیری که واکنش رخ می دهد بستگی ندارد، بلکه فقط به حالت های اولیه و نهایی سیستم بستگی دارد، مشروط بر اینکه دما و فشار (یا حجم) در ابتدا و انتهای واکنش یکسان است.

بیایید این را با استفاده از مثال محاسبه گرمای احتراق متان در نظر بگیریم. متان را می توان از 1 مول کربن و 2 مول هیدروژن تولید کرد. هنگامی که متان می سوزد، 2 مول آب و 1 مول دی اکسید کربن تولید می کند.

C + 2H 2 = CH 4 + 74.8 کیلوژول (Q 1).

افق CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q.

همین محصولات از احتراق هیدروژن و کربن تشکیل می شوند. در طی این واکنش ها، مقدار کل گرمای آزاد شده 963.5 کیلوژول است.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O + 570.6 کیلوژول

C + O 2 = CO 2 + 392.9 کیلوژول.

از زمان اولیه و محصولات نهاییدر هر دو مورد یکسان است، کل اثرات حرارتی آنها باید طبق قانون هس برابر باشد، یعنی.

Q 1 + Q کوه = Q،

کوه های Q = Q - Q 1. (1.11)

بنابراین گرمای احتراق متان برابر خواهد بود

کوه های Q = 963.5 - 74.8 = 888.7 کیلوژول بر مول.

بنابراین، گرمای احتراق یک ترکیب شیمیایی (یا مخلوط آنها) برابر است با اختلاف بین مجموع گرمای تشکیل محصولات احتراق و گرمای تشکیل ترکیب شیمیایی سوخته (یا مواد تشکیل دهنده مخلوط قابل احتراق). ). بنابراین برای تعیین گرمای احتراق ترکیبات شیمیایی باید گرمای تشکیل آنها و گرمای تشکیل فرآورده های حاصل از احتراق را دانست.

در زیر گرمای تشکیل برخی از ترکیبات شیمیایی آمده است:

اکسید آلومینیوم Al 2 O 3 ………		متان CH 4…………………………
اکسید آهن Fe 2 O 3 …………		اتان C 2 H 6 ……………………
مونوکسید کربن CO………….		استیلن C 2 H 2 ………………
دی اکسید کربن CO2 ………		بنزن C 6 H 6 …………………
آب H 2 O ………………………….		اتیلن C 2 H 4 …………………
بخار آب H 2 O ……………		تولوئن C 6 H 5 CH 3 …………….

مثال 1.5 .دمای احتراق اتان را در صورت گرمای تشکیل آن تعیین کنیدس 1 = 88.4 کیلوژول بیایید معادله احتراق اتان را بنویسیم.

C 2 H 6 + 3.5O 2 = 2 CO 2 + 3 اچ 2 O + سکوه ها.

برای تعیینسکوه هادانستن گرمای تشکیل محصولات احتراق ضروری است. گرمای تشکیل دی اکسید کربن 396.9 کیلوژول و گرمای آب 286.6 کیلوژول است. از این رو،سبرابر خواهد بود

س = 2 × 396,9 + 3 × 286.6 = 1653.6 کیلوژول،

و گرمای احتراق اتان

سکوه ها= س - س 1 = 1653.6 - 88.4 = 1565.2 کیلوژول.

گرمای احتراق به طور تجربی در یک کالری‌سنج بمب و یک کالری‌سنج گازی تعیین می‌شود. مقادیر کالری بالاتر و پایین تری وجود دارد. ارزش حرارتی بالاتر Q in مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل 1 کیلوگرم یا 1 متر مکعب از یک ماده قابل احتراق آزاد می شود، مشروط بر اینکه هیدروژن موجود در آن بسوزد و آب مایع را تشکیل دهد. ارزش کالری کمتر Qn مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل 1 کیلوگرم یا 1 متر مکعب از یک ماده قابل احتراق آزاد می شود، مشروط بر اینکه هیدروژن بسوزد تا بخار آب تشکیل شود و رطوبت ماده قابل احتراق تبخیر شود.

گرمای بیشتر و کمتر احتراق مواد قابل احتراق جامد و مایع را می توان با استفاده از فرمول D.I تعیین کرد. مندلیف:

که در آن Q در، Q n - مقادیر کالری بالاتر و پایین تر، kJ/kg. W - محتوای کربن، هیدروژن، اکسیژن، گوگرد قابل احتراق و رطوبت در ماده قابل احتراق، ٪.

مثال 1.6. تعریف کنید پایین ترین دمااحتراق نفت کوره گوگرد، متشکل از 82.5٪ C، 10.65٪ H، 3.1٪اسو 0.5% O; A (خاکستر) = 0.25٪دبلیو = 3 درصد با استفاده از معادله D.I. مندلیف (1.13)، به دست می آوریم

=38622.7 کیلوژول بر کیلوگرم

ارزش حرارتی کمتر 1 متر مکعب گازهای خشک را می توان با معادله تعیین کرد

حرارت کمتراحتراق برخی از گازها و مایعات قابل اشتعال که به صورت تجربی بدست آمده است در زیر آورده شده است:

هیدروکربن ها: متان………………………..
اتان…………………………
پروپان…………………………
متیل………………….
اتیل……………………
پروپیل………………………

ارزش حرارتی کمتر برخی از مواد قابل احتراق که از ترکیب عنصری آنها محاسبه می شود دارای مقادیر زیر است:

بنزین……………………		لاستیک مصنوعی
کاغذ………………………		نفت سفید………………
چوب		شیشه ارگانیک..
هوا خشک………..		لاستیک………………..
در سازه های ساختمانی ...		ذغال سنگ نارس ( دبلیو = 20 %) …….

یک حد پایین تر از ارزش حرارتی وجود دارد که در زیر آن مواد در جو هوا قادر به احتراق نیستند.

آزمایش‌ها نشان می‌دهد که اگر مواد منفجره نباشند و ارزش حرارتی کمتر آنها در هوا از 2100 کیلوژول بر کیلوگرم بیشتر نشود، غیرقابل اشتعال هستند. در نتیجه، گرمای احتراق می تواند به عنوان تخمین تقریبی از اشتعال پذیری مواد باشد. البته باید توجه داشت که اشتعال پذیری مواد جامد و مواد تا حد زیادی به شرایط آنها بستگی دارد. بنابراین، یک ورق کاغذ که به راحتی توسط شعله کبریت مشتعل می شود، هنگامی که روی سطح صاف یک صفحه فلزی یا دیوار بتنی اعمال می شود، احتراق دشوار می شود. در نتیجه، اشتعال پذیری مواد به سرعت حذف گرما از منطقه احتراق نیز بستگی دارد.

در عمل، در طول فرآیند احتراق، به ویژه در آتش سوزی، گرمای احتراق نشان داده شده در جداول به طور کامل آزاد نمی شود، زیرا احتراق با زیر سوزی همراه است. شناخته شده است که فرآورده های نفتی، و همچنین بنزن، تولوئن، استیلن، به عنوان مثال. مواد غنی

کربن، در آتش سوزی با تشکیل مقدار قابل توجهی دوده می سوزد. دوده (کربن) می تواند بسوزد و گرما تولید کند. اگر در حین احتراق تشکیل شود، در نتیجه، ماده قابل احتراق گرمای کمتری نسبت به مقدار ذکر شده در جداول منتشر می کند. برای مواد غنی از کربن، ضریب سوختن ساعت 0.8 - 0.9 است. در نتیجه، در آتش سوزی هنگام سوزاندن 1 کیلوگرم لاستیک، نه 33520 کیلوژول می توان آزاد کرد، بلکه تنها 33520´0.8 = 26816 کیلوژول آزاد می شود.

اندازه آتش معمولاً با مساحت آتش مشخص می شود. مقدار گرمای آزاد شده در واحد سطح آتش در واحد زمان نامیده می شود گرمای آتش Q ص

سn= سnυ مترساعت ,

کجا υ متر– نرخ فرسودگی جرم، کیلوگرم/(m2×s).

گرمای ویژه آتش در هنگام آتش سوزی های داخلی مشخص کننده بار حرارتی روی سازه های ساختمان ها و سازه ها است و برای محاسبه دمای آتش استفاده می شود.

1.6. دمای احتراق

گرمای آزاد شده در منطقه احتراق توسط محصولات احتراق درک می شود، بنابراین آنها گرم می شوند دمای بالا. دمایی که محصولات احتراق در حین احتراق به آن گرم می شوند نامیده می شود دمای احتراق . دمای احتراق کالریمتری، نظری و واقعی وجود دارد. دمای واقعی احتراق برای شرایط آتش سوزی دمای آتش نامیده می شود.

دمای احتراق کالریمتری به عنوان دمایی است که محصولات احتراق کامل تحت شرایط زیر به آن گرم می شوند:

1) تمام گرمای آزاد شده در طی احتراق صرف گرم کردن محصولات احتراق می شود (اتلاف حرارت صفر است).

2) دمای اولیه هوا و مواد قابل اشتعال 0 0 C است.

3) مقدار هوا برابر است با مقدار مورد نیاز نظری (a = 1).

4) احتراق کامل رخ می دهد.

دمای احتراق کالریمتری فقط به ترکیب ماده قابل احتراق بستگی دارد و به کمیت آن بستگی ندارد.

دمای نظری، بر خلاف دمای کالریمتری، احتراق را با در نظر گرفتن فرآیند گرماگیر تفکیک محصولات احتراق در دمای بالا مشخص می کند.

2СО 2 2СО + О 2 - 566.5 کیلوژول.

2H 2 O2H 2 + O 2 - 478.5 کیلوژول.

در عمل، تفکیک محصولات احتراق باید فقط در دماهای بالاتر از 1700 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شود. در حین احتراق انتشار مواد در شرایط آتش سوزی، دمای واقعی احتراق به چنین مقادیری نمی رسد، بنابراین، برای ارزیابی شرایط آتش سوزی، فقط کالری سنجی انجام می شود. دمای احتراق و دمای آتش استفاده می شود. بین دمای داخلی و خارجی آتش تفاوت وجود دارد. دمای آتش داخلی میانگین دمای دود در اتاقی است که آتش در آن رخ می دهد. دمای آتش خارجی - دمای شعله.

هنگام محاسبه دمای احتراق کالریمتری و دمای آتش داخلی، فرض می شود که گرمای کمتر احتراق Qn یک ماده قابل احتراق برابر با انرژی qg مورد نیاز برای گرم کردن محصولات احتراق از 0 0 C تا دمای احتراق کالریمتری است.

, - ظرفیت حرارتی اجزای محصولات احتراق (ظرفیت حرارتی CO 2 برای مخلوطی از CO 2 و SO 2 گرفته می شود)، kJ/(m 3 ? K).

در واقع، تمام گرمای آزاد شده در حین احتراق در شرایط آتش سوزی صرف گرم کردن محصولات احتراق نمی شود. بیشتربرای گرم کردن سازه ها، تهیه مواد قابل اشتعال برای احتراق، گرم کردن هوای اضافی و غیره هزینه می شود. بنابراین، دمای یک آتش سوزی داخلی به طور قابل توجهی کمتر از دمای کالریمتری است. روش محاسبه دمای احتراق فرض می کند که کل حجم محصولات احتراق تا همان دما گرم می شود. در واقع، دما در نقاط مختلف مرکز احتراق یکسان نیست. بالاترین دما در ناحیه ای از فضا است که در آن واکنش احتراق رخ می دهد، یعنی. در منطقه احتراق (شعله). دما در مکان هایی که بخارات و گازهای قابل اشتعال آزاد شده از مواد در حال احتراق و محصولات احتراق مخلوط با هوای اضافی وجود دارد به طور قابل توجهی کمتر است.

به منظور قضاوت در مورد ماهیت تغییرات دما در حین آتش سوزی بسته به شرایط احتراق مختلف، مفهوم دمای میانگین حجمی آتش معرفی شد که به عنوان مقدار متوسط ​​دماهای اندازه گیری شده توسط دماسنج ها در نقاط مختلف آتش داخلی درک می شود. این دما بر اساس تجربه تعیین می شود.

انواع ارزش حرارتی

گرمای احتراق را می توان به جرم کار ماده قابل احتراق، یعنی به ماده قابل احتراق به شکلی که به دست مصرف کننده می رسد، مرتبط دانست. به جرم خشک ماده؛ به جرم قابل احتراق یک ماده، یعنی به ماده قابل احتراق که رطوبت و خاکستر ندارد.

مقادیر کالری بالاتر () و پایین تر () وجود دارد.

زیر ارزش کالری بالاتردرک مقدار گرمایی که در طی احتراق کامل یک ماده آزاد می شود، از جمله گرمای تراکم بخار آب هنگام خنک کردن محصولات احتراق.

ارزش گرمایشی کمترمربوط به مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل بدون در نظر گرفتن گرمای تراکم بخار آب آزاد می شود. گرمای تراکم بخار آب نیز نامیده می شود گرمای نهان احتراق.

مقادیر کالری کمتر و بالاتر با این رابطه مرتبط هستند:

که در آن k ضریب برابر با 25 کیلوژول بر کیلوگرم (6 کیلو کالری بر کیلوگرم) است. W مقدار آب موجود در ماده قابل اشتعال، % (بر حسب جرم) است. H مقدار هیدروژن در یک ماده قابل احتراق، % (بر حسب جرم) است.

محاسبه ارزش حرارتی

بنابراین، ارزش حرارتی بالاتر، مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل یک واحد جرم یا حجم (برای گاز) یک ماده قابل احتراق و خنک شدن محصولات احتراق تا دمای نقطه شبنم آزاد می شود. در محاسبات مهندسی حرارتی، ارزش حرارتی بالاتر 100 درصد در نظر گرفته می شود. گرمای نهان احتراق گاز گرمایی است که در طی تراکم بخار آب موجود در محصولات احتراق آزاد می شود. از نظر تئوری، می تواند به 11٪ برسد.

در عمل، خنک کردن محصولات احتراق تا زمان تراکم کامل امکان پذیر نیست و بنابراین مفهوم ارزش حرارتی کمتر (QHp) معرفی شده است که با کم کردن گرمای تبخیر بخار آب موجود در هر دو از ارزش حرارتی بالاتر، به دست می آید. در ماده و آنهایی که در طی احتراق آن تشکیل می شوند. تبخیر 1 کیلوگرم بخار آب به 2514 کیلوژول بر کیلوگرم (600 کیلو کالری بر کیلوگرم) نیاز دارد. مقدار کالری کمتر با فرمول (kJ/kg یا kcal/kg) تعیین می شود:

(برای ماده جامد)

(برای یک ماده مایع)، که در آن:

2514 - گرمای تبخیر در دمای 0 درجه سانتیگراد و فشار اتمسفر، kJ/kg.

I محتوای هیدروژن و بخار آب در سوخت کار، % است.

9 ضریبی است که نشان می دهد احتراق 1 کیلوگرم هیدروژن در ترکیب با اکسیژن 9 کیلوگرم آب تولید می کند.

گرمای احتراق مهم‌ترین مشخصه سوخت است، زیرا میزان گرمای حاصل از سوزاندن 1 کیلوگرم سوخت جامد یا مایع یا 1 متر مکعب سوخت گازی را بر حسب کیلوژول بر کیلوگرم (کیلو کالری بر کیلوگرم) تعیین می‌کند. 1 کیلو کالری = 4.1868 یا 4.19 کیلوژول.

ارزش حرارتی کمتر به صورت تجربی برای هر ماده تعیین می شود و یک مقدار مرجع است. همچنین می توان آن را برای مواد جامد و مایع، با ترکیب عنصری شناخته شده، با محاسبه مطابق با فرمول D.I، kJ/kg یا kcal/kg تعیین کرد:

محتوای کربن، هیدروژن، اکسیژن، گوگرد فرار و رطوبت در جرم کار سوخت بر حسب درصد (بر حسب وزن).

برای محاسبات مقایسه ای، از سوخت به اصطلاح معمولی استفاده می شود که دارای گرمای ویژه احتراق برابر با 29308 کیلوژول بر کیلوگرم (7000 کیلو کالری بر کیلوگرم) است.

در روسیه محاسبات حرارتی(به عنوان مثال، محاسبه بار حرارتی برای تعیین طبقه بندی یک اتاق برای انفجار و خطر آتش سوزی) معمولاً با توجه به ارزش حرارتی پایین تر، در ایالات متحده آمریکا، بریتانیا، فرانسه - طبق بالاترین انجام می شود. در بریتانیا و ایالات متحده، قبل از معرفی سیستم متریک، گرمای ویژه احتراق بر حسب واحد حرارتی بریتانیا (BTU) در هر پوند (پوند) (1Btu/lb = 2.326 کیلوژول بر کیلوگرم) اندازه‌گیری می‌شد.

بالاترین ارزش گرمایشی گازهای طبیعی از منابع مختلف

این داده ها از آژانس بین المللی انرژی به دست آمده است.

• الجزایر: 42000 کیلوژول بر متر مکعب
• بنگلادش: 36000 کیلوژول بر متر مکعب
• کانادا: 38200 kJ/m³
• اندونزی: 40600 کیلوژول بر متر مکعب
• هلند: 33320 kJ/m³
• نروژ: 39877 کیلوژول بر متر مکعب
• روسیه: 38231 کیلوژول بر متر مکعب
• عربستان سعودی: 38000 کیلوژول بر متر مکعب
• انگلستان: 39710 کیلوژول بر مترمکعب
• ایالات متحده: 38416 کیلوژول بر متر مکعب
• ازبکستان: 37889 کیلوژول بر متر مکعب
• بلاروس: 33000 kJ/m³

مقدار سوخت لازم برای کارکردن یک لامپ 100 وات برای یک سال (876 کیلووات ساعت)

(مقادیر سوخت ذکر شده در زیر بر اساس 100% راندمان تبدیل گرما به الکتریسیته است. از آنجایی که اکثر نیروگاه ها و سیستم های توزیع برق به راندمان حدود 30% - 35% می رسند، مقدار واقعی سوخت مورد استفاده برای تامین انرژی یک لامپ 100 W تقریباً سه برابر مقدار تعیین شده خواهد بود).

• چوب 260 کیلوگرم (در رطوبت 20 درصد)
• 120 کیلوگرم زغال سنگ (آنتراسیت کم خاکستر)
• 73.34 کیلوگرم نفت سفید
• 78.8 مترمکعب گاز طبیعی (با استفاده از مقدار متوسط ​​40000 کیلوژول بر مترمکعب)
• 17.5 میکروگرم ضد ماده

یادداشت ها

ادبیات

• فرهنگ لغت دایره المعارف فیزیکی
• دایره المعارف بزرگ شوروی
• راهنمای NPB 105-03

همچنین ببینید

بنیاد ویکی مدیا

2010.

5. طبقه بندی ساختمان ها بر اساس خطر انفجار و آتش سوزی

5.1. اگر مساحت کل اماکن رده الف از 5 درصد مساحت کل اماکن یا 200 متر مربع بیشتر باشد، ساختمان به دسته A تعلق دارد.

اگر مساحت کل اماکن رده A در ساختمان از 25 درصد کل مساحت کل اماکن واقع در آن تجاوز نکند (اما نه بیش از 1000 متر مربع) مجاز است یک ساختمان را به عنوان طبقه A طبقه بندی نکنید. و این اماکن مجهز به تاسیسات اطفای حریق اتوماتیک می باشد.

5.2. اگر دو شرط به طور همزمان وجود داشته باشد، یک ساختمان به طبقه B تعلق دارد:

الف) ساختمان متعلق به رده A نیست.

ب) مساحت کل اماکن دسته های الف و ب بیش از 5 درصد مساحت کل اماکن یا 200 متر مربع باشد.

اگر مساحت کل اماکن دسته های A و B در ساختمان از 25٪ مساحت کل مکان های واقع در آن تجاوز نکند (اما نه بیش از 1000) مجاز است یک ساختمان را به عنوان طبقه B طبقه بندی نکنید. متر مربع)، و این مکان ها مجهز به تاسیسات اطفاء حریق اتوماتیک هستند.

ب) مساحت کل محل های دسته های A، B و B1-B3 از 5٪ (10٪ در صورتی که ساختمان دارای مکان های دسته های A و B) نباشد، از کل مساحت همه محل ها بیشتر باشد.

در صورتی که مساحت کل اماکن دسته های A، B و B1-C3 در ساختمان از 25٪ از کل مساحت کل اماکن واقع در آن تجاوز نکند، مجاز است یک ساختمان را به عنوان دسته های B1-B3 طبقه بندی نکنید. (اما نه بیشتر از 3500 متر مربع)، و این مکان ها مجهز به اطفاء حریق خودکار هستند.

5.4. اگر دو شرط به طور همزمان وجود داشته باشد، ساختمانی به دسته G تعلق دارد:

در صورتی که مساحت کل اماکن دسته های A، B، B1-C3 و D در ساختمان از 25٪ از کل مساحت کل اماکن واقع شده تجاوز نکند، مجاز است ساختمانی را به عنوان طبقه D طبقه بندی نکنید. در آن (اما نه بیش از 5000 متر مربع)، و اماکن دسته های A، B و B1-B3 مجهز به تاسیسات اطفاء حریق اتوماتیک هستند.

5.5. اگر ساختمانی به دسته های A، B، B1-B3 یا D تعلق نداشته باشد، به دسته B4 تعلق دارد.

5.6. یک ساختمان در صورتی که متعلق به دسته های A، B، B1-B4، D نباشد، به دسته D تعلق دارد.

پیوست 1

داده های اولیه برای محاسبه بار آتش موقت خاص در محل

جدول 1

ارزش حرارتی و چگالی کمتر THM، مایع قابل اشتعال و مایع گاز،

گردش در محوطه تاسیسات حمل و نقل ریلی

نام مواد و مواد	ارزش حرارتی کمتر، MJ کیلوگرم -1	تراکم،
مواد و مواد قابل اشتعال مایع
4. الکل بوتیل
5. سوخت دیزل
6. نفت سفید
8. لاک اشباع عایق (BT-99، FL-98) (محتوای فرار - 48٪)
10. روغن صنعتی
11. روغن ترانسفورماتور
12. روغن توربین
13. متیل الکل
15. روغن خورشیدی
16. تولوئن
17. روح سفید
18. مینا PF-115 (محتوای فرار - 34%)
19. اتیل الکل
20. چسب (لاستیک)
مواد و مواد قابل اشتعال جامد
21. کاغذ شل شد
22. کاغذ (کتاب، مجلات)
23. چرم وینیل
24. فیبر منگنه
25. نمد ساختمانی
26. چوب کاج ( دبلیو p = 20٪
27. تخته فیبر (تخته فیبر)
28. نئوپان (نئوپان)
30. محصولات کربولیت
31. لاستیک طبیعی
32. لاستیک مصنوعی
33. کابل (برق، روشنایی، کنترل، اتوماسیون)
34. مقوا خاکستری
35. فیلم تری استات
36. مشمع کف اتاق پی وی سی
37. کتان شل شد
38. Mipora (لاستیک متخلخل)
39. شیشه ارگانیک
40. مواد پاک کن
41. بشقاب وصال
42. فوم پلی اورتان
43. تخته فوم پلی استایرن
44. لاستیک
45. فایبرگلاس
46. ​​پارچه نخی (به صورت عمده)
47. پارچه پشمی (به صورت عمده)
48. تخته سه لا
49. عایق لاستیک و پلی وینیل کلراید سیم