Az ipari olaj alacsonyabb fűtőértéke. Tüzelőanyag és éghető anyagok fajlagos égéshője

A fűtőérték alatt az anyag egységnyi tömegének teljes égésének hőjét értjük. Figyelembe veszi az égéstermékek disszociációjával és a kémiai égési reakciók befejezetlenségével kapcsolatos hőveszteségeket. Fűtőérték az anyag egységnyi tömegére eső maximális lehetséges égéshő.

Határozza meg az elemek, vegyületeik és tüzelőanyag-keverékeik fűtőértékét! Az elemeknél számszerűen megegyezik az égéstermék képződési hőjével. A keverékek fűtőértéke additív mennyiség, és akkor állapítható meg, ha a keverék összetevőinek fűtőértéke ismert.

Az égés nem csak az oxidok képződése miatt következik be, ezért tág értelemben Az elemek és vegyületeik fűtőértékéről nemcsak oxigénben, hanem fluorral, klórral, nitrogénnel, bórral, szénnel, szilíciummal, kénnel és foszforral való kölcsönhatáskor is beszélhetünk.

A fűtőérték fontos jellemző. Lehetővé teszi egy adott redoxreakció maximális lehetséges hőkibocsátásának értékelését és másokkal való összehasonlítását, és ezzel összefüggésben a tényleges égési folyamatok teljességének meghatározását. A fűtőérték ismerete szükséges a tüzelőanyag-összetevők és keverékek különféle célú kiválasztásakor, valamint az égés teljességének felmérésekor.

Vannak magasabbak H be és lejjebb H n fűtőérték. A magasabb fűtőérték az alacsonyabb fűtőértékkel ellentétben magában foglalja az égéstermékek fázisátalakulásának (kondenzáció, megszilárdulás) hőjét szobahőmérsékletre hűtve. Így a legmagasabb fűtőérték az anyag teljes égési hője, ha az égéstermékek fizikai állapotát szobahőmérsékleten vesszük figyelembe, a legalacsonyabb pedig az égési hőmérsékleten. A magasabb fűtőérték meghatározása az anyag kalorimetrikus bombában történő elégetésével vagy számítással történik. Ide tartozik különösen a vízgőz kondenzációja során felszabaduló hő, amely 298 K-en 44 kJ/mol. Az alacsonyabb fűtőértéket a vízgőz kondenzációs hőjének figyelembevétele nélkül számítják ki, például a képlet szerint

Ahol % H a hidrogén százalékos aránya az üzemanyagban.

Ha a fűtőértékek az égéstermékek fizikai állapotát jelzik (szilárd, folyékony vagy gáznemű), akkor a „legmagasabb” és a „legalacsonyabb” index általában kimarad.

Tekintsük a szénhidrogének és elemek fűtőértékét oxigénben az eredeti tüzelőanyag egységnyi tömegére vonatkoztatva. Az alacsonyabb fűtőérték a paraffinoknál átlagosan 3220-3350 kJ/kg, az olefinek és a naftének - 3140-3220 kJ/kg, a benzol esetében - 1590 kJ/kg-mal tér el a legmagasabbtól. A fűtőérték kísérleti meghatározásakor figyelembe kell venni, hogy a kalorimetrikus bombában az anyag állandó térfogaton, valós körülmények között pedig gyakran állandó nyomáson ég. Az égési körülmények közötti különbség korrekciója szilárd tüzelőanyagnál 2,1-12,6, fűtőolajnál körülbelül 33,5, benzinnél 46,1 kJ/kg, gáznál pedig eléri a 210 kJ/m3-t. A gyakorlatban ezt a korrekciót csak a gáz fűtőértékének meghatározásakor vezetik be.

A paraffinoknál a fűtőérték csökken a forráspont növekedésével és a C/H arány növekedésével. A monociklusos aliciklusos szénhidrogéneknél ez a változás sokkal kisebb. A benzol sorozatban az oldallánc miatt magasabb homológok felé haladva nő a fűtőérték. A kétmagvú aromás szénhidrogének fűtőértéke alacsonyabb, mint a benzolé.

Csak néhány elem és vegyületeik fűtőértéke meghaladja a szénhidrogén üzemanyagok fűtőértékét. Ezen elemek közé tartozik a hidrogén, a bór, a berillium, a lítium, ezek vegyületei, valamint a bór és berillium számos szerves elem vegyülete. Az olyan elemek fűtőértéke, mint a kén, nátrium, nióbium, cirkónium, kalcium, vanádium, titán, foszfor, magnézium, szilícium és alumínium 9210-32.240 kJ/kg tartományba esik. A periódusos rendszer többi eleménél a fűtőérték nem haladja meg a 8374 kJ/kg-ot. A különböző tüzelőanyag-osztályok bruttó fűtőértékére vonatkozó adatokat a táblázat tartalmazza. 1.18.

1.18. táblázat

Különféle éghető anyagok bruttó fűtőértéke oxigénben (az üzemanyag tömegére vonatkoztatva)

Anyag
Szén-monoxid
izo-bután
n-Dodekán
n-hexadekán
Acetilén
Ciklopentán
Ciklohexán
Etilbenzol
Berillium
Alumínium
Cirkónium
Berillium-hidrid
Psntaboran
Metadiborane
Etil-diborán

Folyékony szénhidrogének, metanol és etanol esetében a fűtési értékek a folyékony kiindulási állapoton alapulnak.

Egyes tüzelőanyagok fűtőértékét számítógépen számították ki. Ez magnéziumnál 24,75 kJ/kg, alumíniumnál 31,08 kJ/kg (az oxidok halmazállapota szilárd) és gyakorlatilag egybeesik a táblázat adataival. 1.18. A paraffin C26H54, a naftalin C10H8, az antracén C14H10 és a meténamin C6H12N4 fűtőértéke rendre 47,00, 40,20, 39,80 és 29,80, a legalacsonyabb fűtőérték pedig 439,0,0,0 és 43,0,0. kg.

Példaként a rakéta-üzemanyagok kapcsán bemutatjuk az oxigénben és a fluorban lévő különböző elemek égéshőit, egységnyi égésterméktömegre vonatkoztatva. Az égéshők az égéstermékek állapotára 2700 K hőmérsékleten vannak kiszámítva, és az ábrán láthatók. 1.25 és táblázatban. 1.19.

Puc. 1.25. Elemek égési hője oxigénben (1) és fluor(2), égéstermék kilogrammjára számítva

A bemutatott adatokból az következik, hogy a maximális égéshő eléréséhez a legelőnyösebbek a hidrogént, lítiumot és berilliumot tartalmazó anyagok, másodsorban pedig a bór, magnézium, alumínium és szilícium. A hidrogén előnye az égéstermékek alacsony molekulatömege miatt nyilvánvaló. Meg kell jegyezni, hogy a berilliumnak előnye van a magas égéshő miatt.

Lehetőség van vegyes égéstermékek képződésére, különösen az elemek gázhalmazállapotú oxifluoridjaira. Mivel a háromértékű elemek oxifluoridjai általában stabilak, a legtöbb oxifluorid nagy molekulatömegük miatt nem hatékony a rakéta üzemanyagok égéstermékeként. A COF2 (g) képződésével járó égéshő a CO2 (g) és a CF4 (g) égéshője között van. Az égéshő SO2F2 (g) képződése esetén nagyobb, mint SO2 (g) vagy SF6 képződése esetén; (G.). A legtöbb rakéta-üzemanyag azonban erősen redukáló elemeket tartalmaz, amelyek megakadályozzák az ilyen anyagok képződését.

Az alumínium-oxifluorid AlOF (g) képződése kevesebb hőt bocsát ki, mint az oxid vagy fluor képződése, ezért nem érdekes. A bór-oxifluorid BOF (g) és trimere (BOF)3 (g) a rakéta üzemanyagok égéstermékeinek igen fontos összetevője. A BOF (g) képződéséhez szükséges égéshő az oxidot és fluoridot képező égéshő között van, de az oxifluorid termikusan stabilabb, mint bármelyik vegyület.

1.19. táblázat

Elemek égéshője (MJ/kg-ban), az égéstermékek tömegére vonatkoztatva ( T = 2700 K)

			oxifluorid
Berillium
Oxigén
Alumínium
Cirkónium

Amikor berillium és bór-nitrid képződik, meglehetősen nagy mennyiségű hő szabadul fel, ami lehetővé teszi, hogy a rakétaüzemanyag égéstermékeinek fontos összetevői közé sorolják őket.

táblázatban Az 1.20. táblázat mutatja az elemek legmagasabb fűtőértékét, amikor különböző reagensekkel kölcsönhatásba lépnek, az égéstermékek egységnyi tömegére vonatkoztatva. Az elemek fűtőértéke klórral, nitrogénnel (kivéve a Be3N2 és BN képződését), bórral, szénnel, szilíciummal, kénnel és foszforral kölcsönhatásba lépve lényegesen kisebb, mint az oxigénnel és fluorral kölcsönhatásba lépő elemek fűtőértéke. Az égési folyamatokkal és reagensekkel szemben támasztott sokféle követelmény (hőmérséklet, összetétel, égéstermékek állapota stb.) a táblázat adatainak felhasználását célszerűvé teszi. 1.20 az egyik vagy másik célú tüzelőanyag-keverékek gyakorlati fejlesztésében.

1.20. táblázat

Az elemek magasabb fűtőértéke (MJ/kg-ban), ha oxigénnel, fluorral, klórral, nitrogénnel kölcsönhatásba lépnek, az égéstermékek tömegére vonatkoztatva

• Lásd még: Joulin S., Clavin R. Op. cit.

Mi az üzemanyag?

Ez egy olyan komponens vagy anyagok keveréke, amelyek hőkibocsátással járó kémiai átalakulásokra képesek. Különböző típusok Az üzemanyagok mennyiségi oxidálószer-tartalmukban különböznek, amelyet hőenergia felszabadítására használnak.

Tágabb értelemben az üzemanyag energiahordozó, vagyis a potenciális energia potenciális típusa.

Osztályozás

Jelenleg az üzemanyagtípusokat aggregáltsági állapotuk szerint folyékonyra, szilárdra és gázneműre osztják.

A kő, a tűzifa és az antracit kemény természetes anyagoknak számít. A brikett, a koksz, a termoantracit a mesterséges szilárd tüzelőanyag fajtái.

A folyadékok közé tartoznak a szerves eredetű anyagokat tartalmazó anyagok. Fő összetevőik: oxigén, szén, nitrogén, hidrogén, kén. A mesterséges folyékony üzemanyag különféle gyanták és fűtőolaj lesz.

A gáznemű tüzelőanyag különféle gázok keveréke: etilén, metán, propán, bután. Rajtuk kívül a készítmény szén-dioxidot és szén-monoxidot, hidrogén-szulfidot, nitrogént, vízgőzt és oxigént tartalmaz.

Üzemanyagjelzők

Az égés fő mutatója. A fűtőérték meghatározásának képletét a termokémia figyelembe veszi. „standard üzemanyagot” bocsátanak ki, ami 1 kilogramm antracit fűtőértékét jelenti.

Háztartás fűtőolaj kis teljesítményű fűtőberendezésekben való égetésre, amelyek lakóhelyiségekben találhatók, hőtermelőket használnak mezőgazdaság takarmány szárítására, befőzésre.

A tüzelőanyag fajlagos égéshője az az érték, amely az 1 m 3 térfogatú vagy egy kilogramm tömegű tüzelőanyag teljes elégetésekor keletkező hőmennyiséget mutatja.

Ennek az értéknek a mérésére a J/kg, J/m3, kalória/m3 értékeket kell használni. Az égéshő meghatározásához a kalorimetriás módszert alkalmazzák.

Az üzemanyag fajlagos égéshőjének növekedésével csökken fajlagos fogyasztásüzemanyag, és az együttható hasznos akció változatlan marad.

Az anyagok égéshője a szilárd, folyékony vagy gáznemű anyag oxidációja során felszabaduló energia mennyisége.

Meghatározza a kémiai összetétel, valamint az összesítés állapotaéghető anyag.

Az égéstermékek jellemzői

A magasabb és alacsonyabb fűtőértékek a tüzelőanyag elégetése után kapott anyagokban lévő víz aggregációs állapotához kapcsolódnak.

A magasabb fűtőérték az anyag teljes égése során felszabaduló hőmennyiség. Ez az érték magában foglalja a vízgőz kondenzációs hőjét is.

A legalacsonyabb üzemi égéshő az az érték, amely megfelel az égés során felszabaduló hőnek, a vízgőz kondenzációs hőjének figyelembevétele nélkül.

A látens kondenzációs hő a vízgőz kondenzációs energiájának mennyisége.

Matematikai kapcsolat

A magasabb és alacsonyabb fűtőértékek a következő összefüggéssel állnak összefüggésben:

QB = QH + k(W + 9H)

ahol W a víz mennyisége (tömeg%-ban) egy gyúlékony anyagban;

H a hidrogén mennyisége (tömeg%-ban) az éghető anyagban;

k - együttható 6 kcal/kg

A számítások elvégzésének módszerei

A magasabb és alacsonyabb fűtőértékeket két fő módszerrel határozzák meg: számítási és kísérleti.

Kísérleti számításokhoz kalorimétereket használnak. Először egy üzemanyagmintát égetnek el benne. A felszabaduló hőt a víz teljesen elnyeli. Ha van elképzelése a víz tömegéről, hőmérsékletének változásával meghatározhatja égéshője értékét.

Ez a technika egyszerűnek és hatékonynak tekinthető, csak a technikai elemzési adatok ismeretét igényli.

A számítási módszerben a magasabb és alacsonyabb fűtőértékeket a Mengyelejev-képlet segítségével számítják ki.

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

Figyelembe veszi a szén-, oxigén-, hidrogén-, vízgőz- és kéntartalmat a munkakészítményben (százalékban). Az égés során keletkező hőmennyiség meghatározása az egyenértékű tüzelőanyag figyelembevételével történik.

A gáz égéshője lehetővé teszi az előzetes számítások elvégzését és egy bizonyos típusú tüzelőanyag felhasználásának hatékonyságának meghatározását.

Eredeti jellemzők

Ahhoz, hogy megértsük, mennyi hő szabadul fel egy bizonyos tüzelőanyag elégetésekor, ismerni kell annak eredetét.

A természetben a szilárd tüzelőanyagok különböző változatai léteznek, amelyek összetételükben és tulajdonságaikban különböznek egymástól.

Kialakulása több szakaszon keresztül történik. Először tőzeg képződik, majd megbarnul és szén, akkor antracit képződik. A szilárd tüzelőanyag képződésének fő forrásai a levelek, a fa és a tűlevelek. Amikor a növények egyes részei elpusztulnak és levegőnek vannak kitéve, a gombák elpusztítják őket, és tőzeget képeznek. Felhalmozódása barna masszává alakul, majd barna gázt kapunk.

at magas vérnyomás A barna gáz szénné alakul, majd az üzemanyag antracit formájában halmozódik fel.

A szerves anyagokon kívül az üzemanyag további ballasztot is tartalmaz. Szervesnek azt a részt tekintjük, amely szerves anyagokból képződik: hidrogén, szén, nitrogén, oxigén. Ezeken a kémiai elemeken kívül ballasztot is tartalmaz: nedvességet, hamut.

Az égetési technológia magában foglalja az elégetett tüzelőanyag működő, száraz és éghető tömegének szétválasztását. A munkamassza az eredeti formájában a fogyasztóhoz szállított tüzelőanyag. A száraz massza olyan készítmény, amelyben nincs víz.

Összetett

A legértékesebb összetevők a szén és a hidrogén.

Ezek az elemek bármilyen típusú üzemanyagban megtalálhatók. A tőzegben és a fában a szén százalékos aránya eléri az 58 százalékot, a kemény- és barnaszénben - 80%, az antracitban pedig eléri a 95 tömegszázalékot. Ettől a mutatótól függően változik a tüzelőanyag elégetésekor felszabaduló hő mennyisége. A hidrogén minden üzemanyag második legfontosabb eleme. Amikor oxigénnel kötődik, nedvességet képez, ami jelentősen csökkenti bármely tüzelőanyag hőértékét.

Ennek százalékos aránya az olajpalában 3,8-tól a fűtőolajban 11-ig terjed. Az üzemanyagban lévő oxigén ballasztként működik.

Nem hőtermelő kémiai elem, ezért negatív hatással van az égéshője értékére. Az égéstermékekben szabad vagy kötött formában lévő nitrogén égése káros szennyeződésnek minősül, ezért mennyisége egyértelműen korlátozott.

A kén szulfátok, szulfidok és kén-dioxid gázok formájában is megtalálható az üzemanyagban. Hidratáláskor a kén-oxidok kénsavat képeznek, amely tönkreteszi a kazánberendezéseket, és negatívan hat a növényzetre és az élő szervezetekre.

Ezért a kén olyan kémiai elem, amelynek jelenléte a természetes tüzelőanyagban rendkívül nem kívánatos. Ha a kénvegyületek a munkaterületen belülre kerülnek, jelentős mérgezést okoznak a kezelőszemélyzetben.

Háromféle hamu különböztethető meg eredetétől függően:

• elsődleges;
• másodlagos;
• harmadlagos

Az elsődleges faj a növényekben található ásványi anyagokból jön létre. A másodlagos hamu a képződés során a homokba és a talajba kerülő növényi maradványok eredményeként képződik.

A tercier hamu a kitermelés, tárolás és szállítás során megjelenik az üzemanyag összetételében. Jelentős hamulerakódás esetén a kazánegység fűtőfelületén csökken a hőátadás, csökkentve a gázokból a vízbe történő hőátadást. A hatalmas mennyiségű hamu negatívan befolyásolja a kazán működését.

Befejezésül

Az illékony anyagok bármilyen típusú tüzelőanyag égési folyamatát jelentős mértékben befolyásolják. Minél nagyobb a teljesítményük, annál nagyobb lesz a lángfront térfogata. Például a szén és a tőzeg könnyen meggyullad, a folyamat kisebb hőveszteséggel jár. Az illékony szennyeződések eltávolítása után visszamaradó koksz csak ásványi és szénvegyületeket tartalmaz. Az üzemanyag jellemzőitől függően a hőmennyiség jelentősen változik.

A kémiai összetételtől függően a szilárd tüzelőanyag képződésének három szakasza van: tőzeg, lignit és szén.

Természetes fát használnak kis kazánberendezésekben. Elsősorban faaprítékot, fűrészport, táblát, kérget használnak, magát a tűzifát pedig kis mennyiségben használják fel. A fafajtától függően a termelt hő mennyisége jelentősen változik.

Az égéshő csökkenésével a tűzifa bizonyos előnyökhöz jut: gyors gyúlékonyság, minimális hamutartalom és kénnyomok hiánya.

Megbízható információ a természetes vagy szintetikus üzemanyag összetételéről, fűtőértékéről nagyszerű módon termokémiai számítások elvégzése.

Jelenleg valódi lehetőség van a szilárd, gáznemű, folyékony tüzelőanyagok azon főbb lehetőségeinek azonosítására, amelyek egy adott helyzetben a leghatékonyabbak és legolcsóbbak.

A kémiai reakciókat energia, különösen hő felszívódása vagy felszabadulása kíséri. a hőfelvétellel járó reakciókat, valamint az e folyamat során keletkező vegyületeket nevezzük endoterm . Az endoterm reakciókban a reagáló anyagok melegítése nemcsak a reakció lezajlásához, hanem annak teljes időtartama alatt is szükséges. Külső fűtés nélkül az endoterm reakció leáll.

a hőleadással járó reakciókat, valamint az e folyamat során keletkező vegyületeket nevezzük hőtermelő . Minden égési reakció exoterm. A hő felszabadulása miatt egy ponton keletkezve képesek átterjedni a reagáló anyagok teljes tömegére.

Az anyag teljes égése során felszabaduló és egy éghető anyag egy móljára, tömegegységére (kg, g) vagy térfogatára (m 3) viszonyított hőmennyiséget ún. égéshő. Az égéshő kiszámítható táblázatos adatokból a Hess-törvény segítségével. Orosz vegyész G.G. Hess 1840-ben felfedezett egy törvényt, amely az energiamegmaradás törvényének speciális esete. A Hess-törvény a következő: a kémiai átalakulás hőhatása nem függ attól az útvonaltól, amelyen a reakció végbemegy, hanem csak a rendszer kezdeti és végső állapotától függ, feltéve, hogy a hőmérséklet és a nyomás (vagy térfogat) a reakció eleje és vége azonos.

Tekintsük ezt a metán égéshőjének kiszámításával. A metán 1 mol szénből és 2 mol hidrogénből állítható elő. A metán elégetésekor 2 mól vizet és 1 mól szén-dioxidot termel.

C+2H2=CH4+74,8 kJ (Q 1).

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q horizont.

Ugyanezek a termékek keletkeznek a hidrogén és a szén égésekor. E reakciók során a teljes felszabaduló hőmennyiség 963,5 kJ.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O + 570,6 kJ

C + O 2 = CO 2 + 392,9 kJ.

Mivel a kezdeti és végtermékek mindkét esetben azonosak, teljes hőhatásuknak egyenlőnek kell lenniük a Hess-törvény szerint, azaz.

Q 1 + Q hegyek = Q,

Q hegyek = Q - Q 1. (1,11)

Ezért a metán égéshője egyenlő lesz

Q hegyek = 963,5 - 74,8 = 888,7 kJ/mol.

Így egy kémiai vegyület (vagy keverékük) égéshője egyenlő az égéstermékek képződéshőinek összege és az elégetett kémiai vegyület (vagy az éghető keveréket alkotó anyagok) képződéshője közötti különbséggel. ). Ezért a kémiai vegyületek égéshőjének meghatározásához ismerni kell képződésük hőjét és az égés után kapott termékek képződéshőjét.

Az alábbiakban néhány kémiai vegyület képződési hője látható:

Alumínium-oxid Al 2 O 3 ………		Metán CH 4 …………………………
Vas-oxid Fe 2 O 3 …………		Etán C 2 H 6 ……………………
Szén-monoxid CO………….		Acetilén C 2 H 2 ………………
Szén-dioxid CO2………		Benzol C 6 H 6 …………………
Víz H 2 O ………………………….		Etilén C 2 H 4 …………………
Vízgőz H 2 O ……………		Toluol C 6 H 5 CH 3 …………….

1.5. példa .Határozza meg az etán égési hőmérsékletét, ha képződésének hőjeK 1 = 88,4 kJ. Írjuk fel az etán égési egyenletét.

C2H6+3,5O 2 = 2 CO 2 + 3 H 2 O + Khegyek.

MeghatározniKhegyekismerni kell az égéstermékek képződéshőjét. a szén-dioxid képződéshője 396,9 kJ, a vízé 286,6 kJ. Ezért,Kegyenlő lesz

K = 2 × 396,9 + 3 × 286,6 = 1653,6 kJ,

és az etán égéshője

Khegyek= K - K 1 = 1653,6 - 88,4 = 1565,2 kJ.

Az égéshőt kísérletileg bombaloriméterben és gázkaloriméterben határozzák meg. Vannak magasabb és alacsonyabb fűtőértékek. Magasabb fűtőérték Q in az 1 kg vagy 1 m 3 éghető anyag teljes elégetése során felszabaduló hőmennyiség, feltéve, hogy a benne lévő hidrogén folyékony víz keletkezése közben ég el. Alacsonyabb fűtőérték Qn az 1 kg vagy 1 m 3 éghető anyag teljes elégetésekor felszabaduló hőmennyiség, feltéve, hogy a hidrogént addig égetik, amíg vízgőz képződik és az éghető anyag nedvessége elpárolog.

A szilárd és folyékony éghető anyagok magasabb és alacsonyabb égési hője a D.I. képletekkel határozható meg. Mengyelejev:

ahol Q in, Q n - magasabb és alacsonyabb fűtőérték, kJ/kg; W – az éghető anyag szén-, hidrogén-, oxigén-, éghető kén- és nedvességtartalma, %.

Példa 1.6. Határozza meg legalacsonyabb hőmérséklet kéntartalmú fűtőolaj elégetése, 82,5% C, 10,65% H, 3,1%Sés 0,5% O; A (hamu) = 0,25%,W = 3%. A D.I. egyenlet segítségével Mengyelejev (1.13), megkapjuk

=38622,7 kJ/kg

1 m3 száraz gázok alsó fűtőértéke az egyenlettel határozható meg

Alacsonyabb hő Néhány gyúlékony gáz és folyadék kísérleti úton nyert égése az alábbiakban látható:

Szénhidrogének: metán………………………..
etán ……………………………
propán………………………
metil………………….
etil…………………………
propil………………………

Egyes éghető anyagok elemi összetételükből számított alacsonyabb fűtőértéke a következő értékeket tartalmazza:

Benzin……………………		Szintetikus gumi
Papír ………………………		Kerozin………………
Faipari		Organikus üveg..
légszáraz………….		Gumi …………………..
épületszerkezetekben...		Tőzeg ( W = 20 %) …….

A fűtőértéknek van egy alsó határa, amely alatt a levegőben égésképtelenné válnak az anyagok.

A kísérletek azt mutatják, hogy az anyagok nem gyúlékonyak, ha nem robbanásveszélyesek, és ha alacsonyabb fűtőértékük levegőben nem haladja meg a 2100 kJ/kg-ot. Következésképpen az égéshő az anyagok gyúlékonyságának hozzávetőleges becsléseként szolgálhat. Meg kell azonban jegyezni, hogy a szilárd anyagok és anyagok gyúlékonysága nagymértékben függ azok állapotától. Így a gyufa lángja által könnyen meggyulladt papírlap fémlemez vagy betonfal sima felületére kerülve nehezen éghetővé válik. Ebből következően az anyagok gyúlékonysága az égési zónából történő hőelvonás sebességétől is függ.

A gyakorlatban az égés során, különösen tüzeknél, a táblázatokban feltüntetett égéshő nem szabadul fel teljesen, mivel az égés alulégéssel jár. Ismeretes, hogy a kőolajtermékek, valamint a benzol, toluol, acetilén, pl. anyagokban gazdag

szén, tüzekben ég el jelentős mennyiségű korom képződésével. A korom (szén) éghet és hőt termelhet. Ha égés közben keletkezik, akkor ennek következtében az éghető anyag kevesebb hőt bocsát ki, mint a táblázatokban feltüntetett mennyiség. Szénben gazdag anyagoknál az alulégési együttható h 0,8-0,9. Következésképpen tüzeknél 1 kg gumi elégetésekor nem 33520 kJ szabadul fel, hanem csak 33520´0,8 = 26816 kJ.

A tűz méretét általában a tűz területe jellemzi. Az egységnyi tűzterületre jutó hőmennyiséget egységnyi idő alatt felszabaduló hőmennyiséget nevezzük tűzhő Q p

Kn= Knυ mh ,

Ahol υ m– tömegkiégési sebesség, kg/(m 2 ×s).

A belső tüzek során keletkező tűz fajhője jellemzi az épületek és építmények szerkezeteinek hőterhelését, és a tűzhőmérséklet kiszámítására szolgál.

1.6. Égési hőmérséklet

Az égési zónában felszabaduló hőt az égéstermékek érzékelik, így felmelegszenek magas hőmérséklet. Azt a hőmérsékletet, amelyre az égés során az égéstermékek felmelegednek, nevezzük égési hőmérséklet . Vannak kalorimetrikus, elméleti és tényleges égési hőmérsékletek. A tűz állapotának tényleges égési hőmérsékletét tűzhőmérsékletnek nevezzük.

Kalorimetriás égési hőmérséklet alatt azt a hőmérsékletet értjük, amelyre a teljes égéstermékeket felmelegítik a következő feltételek mellett:

1) az égés során felszabaduló összes hőt az égéstermékek melegítésére fordítják (a hőveszteség nulla);

2) a levegő és a gyúlékony anyagok kezdeti hőmérséklete 0 0 C;

3) a levegő mennyisége megegyezik az elméletileg szükséges mennyiséggel (a = 1);

4) teljes égés következik be.

A kalorimetrikus égési hőmérséklet csak az éghető anyag összetételétől függ, mennyiségétől nem.

Az elméleti hőmérséklet, ellentétben a kalorimetrikus hőmérséklettel, az égést jellemzi, figyelembe véve az égéstermékek magas hőmérsékleten történő endoterm disszociációs folyamatát.

2СО 2 2СО + О 2 - 566,5 kJ.

2H 2O 2H 2 + O 2 - 478,5 kJ.

A gyakorlatban az égéstermékek disszociációját csak 1700 0 C feletti hőmérsékleten kell figyelembe venni. Az anyagok diffúziós égése során tűz körülményei között a tényleges égési hőmérsékletek nem érik el ezt az értéket, ezért a tűzviszonyok értékeléséhez csak a kalorimetrikus égési hőmérsékletet és tűzhőmérsékletet használnak. Különbséget kell tenni a belső és a külső tűzhőmérséklet között. A belső tűz hőmérséklete a füst átlagos hőmérséklete abban a helyiségben, ahol a tűz keletkezik. Külső tűz hőmérséklete – láng hőmérséklete.

A kalorimetrikus égéshőmérséklet és a belső tűzhőmérséklet kiszámításakor azt feltételezzük, hogy egy éghető anyag Qn alacsonyabb égési hője megegyezik azzal a qg energiával, amely az égéstermékek 0 0 C-ról a kalorimetrikus égési hőmérsékletre való felmelegítéséhez szükséges.

, - az égéstermékek komponenseinek hőkapacitása (CO 2 hőkapacitást CO 2 és SO 2 keverékére vesszük), kJ/(m 3 ? K).

A valóságban a tűz alatti égés során felszabaduló hő nem teljes egészében fordítódik az égéstermékek melegítésére. Legtöbb szerkezetek fűtésére, gyúlékony anyagok égetésre való előkészítésére, felesleges levegő felmelegítésére stb. fordítják. Ezért a belső tűz hőmérséklete lényegesen alacsonyabb, mint a kalorimetriás hőmérséklet. Az égéshőmérséklet számítási módszere feltételezi, hogy az égéstermékek teljes térfogata azonos hőmérsékletre melegszik fel. A valóságban az égésközpont különböző pontjain a hőmérséklet nem azonos. A legmagasabb hőmérséklet abban a térben van, ahol az égési reakció végbemegy, pl. az égési (láng) zónában. A hőmérséklet lényegesen alacsonyabb azokon a helyeken, ahol az égő anyagból felszabaduló gyúlékony gőzök és gázok, valamint a levegőfelesleggel kevert égéstermékek vannak.

A különböző égési körülményektől függő tűz során bekövetkező hőmérsékletváltozások természetének megítélésére bevezették az átlagos térfogati tűzhőmérséklet fogalmát, amely a belső tűz különböző pontjain hőmérőkkel mért hőmérsékletek átlagértékét jelenti. Ezt a hőmérsékletet a tapasztalat határozza meg.

A fűtőérték fajtái

Az égéshő összefüggésbe hozható az éghető anyag munkatömegével, vagyis az éghető anyaggal abban a formában, ahogyan eljut a fogyasztóhoz; az anyag száraz tömegére; anyag éghető tömegére, azaz nedvességet és hamut nem tartalmazó éghető anyagra.

Vannak magasabb () és alacsonyabb () fűtőértékek.

Alatt magasabb fűtőérték megérteni az anyag teljes égése során felszabaduló hőmennyiséget, beleértve az égéstermékek hűtésekor keletkező vízgőz kondenzációs hőjét is.

Alacsonyabb fűtési érték a teljes égés során felszabaduló hőmennyiségnek felel meg, a vízgőz kondenzációs hőjének figyelembevétele nélkül. A vízgőz kondenzációs hőjét is nevezik látens égéshő.

Az alacsonyabb és magasabb fűtőértékeket a következő összefüggés köti össze: ,

ahol k 25 kJ/kg (6 kcal/kg) együttható; W a tűzveszélyes anyagban lévő víz mennyisége, tömegszázalékban; H a hidrogén mennyisége egy éghető anyagban, tömegszázalékban.

A fűtőérték számítása

Így a magasabb fűtőérték az éghető anyag egységnyi tömegének vagy térfogatának (gáz esetén) teljes elégetésekor és az égéstermékek harmatponti hőmérsékletre történő lehűlésekor felszabaduló hőmennyiség. A hőtechnikai számításoknál a magasabb fűtőértéket 100%-nak veszik. A gáz látens égéshője az a hő, amely az égéstermékekben lévő vízgőz kondenzációja során szabadul fel. Elméletileg elérheti a 11%-ot.

A gyakorlatban nem lehetséges az égéstermékeket a teljes kondenzációig lehűteni, ezért bevezették az alacsonyabb fűtőérték (QHp) fogalmát, amelyet úgy kapunk, hogy a magasabb fűtőértékből levonjuk a vízgőz elpárolgási hőjét, amelyet mindkettő tartalmaz. az anyagban és az égése során keletkezettekben. 1 kg vízgőz elpárologtatásához 2514 kJ/kg (600 kcal/kg) szükséges. Az alsó fűtőértéket a következő képletek határozzák meg (kJ/kg vagy kcal/kg):

(szilárd anyaghoz)

(folyékony anyag esetén), ahol:

2514 - párolgási hő 0 °C hőmérsékleten és légköri nyomáson, kJ/kg;

I az üzemi tüzelőanyag hidrogén- és vízgőztartalma, %;

A 9 egy együttható, amely azt mutatja, hogy 1 kg hidrogén elégetése oxigénnel kombinálva 9 kg vizet termel.

Az égéshő a tüzelőanyag legfontosabb jellemzője, mivel ez határozza meg 1 kg szilárd vagy folyékony tüzelőanyag vagy 1 m³ gáznemű tüzelőanyag elégetésével nyert hőmennyiséget kJ/kg-ban (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 vagy 4,19 kJ.

Az alacsonyabb fűtőértéket minden egyes anyag esetében kísérletileg határozzák meg, és ez referenciaérték. Meghatározható az ismert elemi összetételű szilárd és folyékony anyagokra is, a D.I. képlet szerint, kJ/kg vagy kcal/kg:

Szén-, hidrogén-, oxigén-, illékony kén- és nedvességtartalom az üzemanyag üzemi tömegében tömegszázalékban.

Az összehasonlító számításokhoz az úgynevezett hagyományos tüzelőanyagot használják, amelynek fajlagos égéshője 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg).

Oroszországban termikus számítások(például a hőterhelés kiszámítása a helyiség robbanás- és tűzveszélyes kategóriájának meghatározásához) általában az alacsonyabb fűtőérték szerint történik, az USA-ban, Nagy-Britanniában, Franciaországban - a legmagasabb szerint. Az Egyesült Királyságban és az Egyesült Államokban a metrikus rendszer bevezetése előtt a fajlagos égéshőt brit hőegységben (BTU) mérték fontonként (lb) (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

A különböző forrásokból származó földgázok fűtőértékének legmagasabb értékei

Ezeket az adatokat a Nemzetközi Energiaügynökségtől szereztük be.

• Algéria: 42 000 kJ/m³
• Banglades: 36 000 kJ/m³
• Kanada: 38 200 kJ/m³
• Indonézia: 40 600 kJ/m³
• Hollandia: 33 320 kJ/m³
• Norvégia: 39 877 kJ/m³
• Oroszország: 38 231 kJ/m³
• Szaúd-Arábia: 38 000 kJ/m³
• Egyesült Királyság: 39 710 kJ/m³
• Egyesült Államok: 38 416 kJ/m³
• Üzbegisztán: 37 889 kJ/m³
• Fehéroroszország: 33 000 kJ/m³

Egy 100 W-os izzó egy éves működéséhez szükséges üzemanyagmennyiség (876 kWh)

(Az alább felsorolt ​​tüzelőanyag-mennyiségek 100%-os hő-elektromos átalakítási hatásfokon alapulnak. Mivel a legtöbb villamosenergia-termelő erőmű és elosztórendszer 30-35%-os hatásfokot ér el, a tényleges üzemanyag-mennyiség egy 100 W-os izzó meghajtására szolgál. körülbelül háromszorosa lesz a megadott mennyiségnek).

• 260 kg fa (20% páratartalom mellett)
• 120 kg szén (alacsony hamutartalmú antracit)
• 73,34 kg kerozin
• 78,8 m³ földgáz (40 000 kJ/m³ átlagértékkel)
• 17,5 µg antianyag

Megjegyzések

Irodalom

• Fizikai enciklopédikus szótár
• Nagy szovjet enciklopédia
• Kézikönyv az NPB 105-03-hoz

Lásd még

Wikimédia Alapítvány.

2010.

5. Az épületek kategóriái robbanás- és tűzveszély szerint

5.1. Egy épület akkor tartozik az A kategóriába, ha a benne lévő A kategóriás helyiségek összterülete meghaladja az összes helyiség területének 5%-át vagy a 200 m 2 -t.

Nem lehet egy épületet A kategóriába sorolni, ha az épületben lévő A kategóriás helyiségek összterülete nem haladja meg a benne található összes helyiség összterületének 25%-át (de nem haladja meg az 1000 m2-t), és ezek a helyiségek automatikus tűzoltó berendezésekkel vannak felszerelve.

5.2. Egy épület akkor tartozik a B kategóriába, ha két feltétel egyidejűleg teljesül:

a) az épület nem tartozik az A kategóriába;

b) az A és B kategóriájú helyiségek összterülete meghaladja az összes helyiség összterületének 5%-át vagy a 200 m2-t.

Nem lehet B kategóriába sorolni egy épületet, ha az épületben lévő A és B kategóriás helyiségek összterülete nem haladja meg a benne található összes helyiség összterületének 25%-át (de legfeljebb 1000). m2), és ezek a helyiségek automatikus tűzoltó berendezésekkel vannak felszerelve.

b) az A, B és B1-B3 kategóriájú helyiségek összterülete meghaladja az összes helyiség összterületének 5%-át (10%, ha az épületben nincs A és B kategóriás helyiség).

Nem lehet épületet B1-B3 kategóriába sorolni, ha az épületben található A, B és B1-C3 kategóriás helyiségek összterülete nem haladja meg a benne található összes helyiség összterületének 25%-át. (de legfeljebb 3500 m2), és ezek a helyiségek automata tűzoltással felszereltek

5.4. Egy épület akkor tartozik a G kategóriába, ha két feltétel egyidejűleg teljesül:

Nem lehet D kategóriába sorolni az épületet, ha az épületben található A, B, B1-C3 és D kategóriájú helyiségek összterülete nem haladja meg az összes elhelyezett helyiség összterületének 25%-át. benne (de legfeljebb 5000 m2), és az A, B és B1-B3 kategóriájú helyiségek automatikus tűzoltó berendezésekkel vannak felszerelve.

5.5. B4 kategóriába tartozik egy épület, ha nem tartozik az A, B, B1-B3 vagy D kategóriába.

5.6. D kategóriába tartozik egy épület, ha nem tartozik az A, B, B1-B4, D kategóriába.

1. függelék

Kiindulási adatok a helyiségek fajlagos ideiglenes tűzterhelésének kiszámításához

1. táblázat

A THM, gyúlékony folyadék és gázfolyadék alacsonyabb fűtőértéke és sűrűsége,

a vasúti közlekedési létesítmények helyiségeiben kering

Anyagok és anyagok neve	Alacsonyabb fűtőérték, MJ kg -1	Sűrűség,
Folyékony gyúlékony anyagok és anyagok
4. Butil-alkohol
5. Dízel üzemanyag
6. Kerozin
8. Szigetelő impregnáló lakk (BT-99, FL-98) (illékony tartalom - 48%)
10. Ipari olaj
11. Transzformátorolaj
12. Turbinaolaj
13. Metil-alkohol
15. Napolaj
16. Toluol
17. Lakbenzin
18. PF-115 zománc (illékony tartalom - 34%)
19. Etil-alkohol
20. Ragasztó (gumi)
Szilárd gyúlékony anyagok és anyagok
21. Papír meglazult
22. Papír (könyvek, folyóiratok)
23. Vinyl bőr
24. Vágott rost
25. Építési filc
26. Fenyőfa ( W p = 20%)
27. Farostlemez (farostlemez)
28. Forgácslap (forgácslap)
30. Karbolit termékek
31. Természetes gumi
32. Szintetikus gumi
33. Kábel (tápellátás, világítás, vezérlés, automatika)
34. Szürke karton
35. Triacetát film
36. PVC linóleum
37. Len lazított
38. Mipora (porózus gumi)
39. Organikus üveg
40. Törlőanyag
41. Asztalos tányér
42. Poliuretán hab
43. Polisztirolhab táblák
44. Gumi
45. Üvegszálas
46. ​​Pamutszövet (ömlesztve)
47. Gyapjúszövet (ömlesztve)
48. Rétegelt lemez
49. Huzalok gumi és polivinil-klorid szigetelése