Понятие теплоты сгорания

Теплота сгорания (теплотворная способность топлива) - количество тепла, выделяющееся при полном сгорании 1 кг жидкого (твердого) или 1 м3 газообразного топлива при нормальных условиях. При этом исходное топливо и продукты сгорания должны находиться при одинаковых давлении и температуре.

Различают высшую и низшую теплотворные способности нефтепродуктов (топлив).

Высшая теплотворная способность представляет собой количество тепла, выделяемого при полном сгорании топлива, охлаждении продуктов сгорания до температуры топлива и конденсации водяного пара, образовавшегося при окислении водорода, входящего в состав топлива.

Низшая (рабочая) теплотворная способность представляет собой количество тепла, выделяемого при полном сгорании топлива и охлаждении продуктов сгорания до температуры топлива без конденсации водяного пара, т. е. она равна высшей теплотворной способности за вычетом теплоты испарения влаги топлива и воды, образовавшейся при сгорании водорода.

Поскольку теплота конденсации воды равна примерно 2500 кДж/кг, а количество воды в продуктах сгорания слагается из влаги топлива (W) и воды, образующейся при сгорании водорода (2 + 02 = 2Н20, т. е. при сгорании 1 кг водорода образуется 9 кг воды), то низшая теплота сгорания QН составляет (кДж/кг):

F117

Экспериментальное определение теплоты сгорания

Экспериментально высшую и низшую теплоты сгорания топлив (бензин, реактивное, дизельное или котельное топливо) определяют с помощью различных калориметров по ГОСТ 21261-91. Для измерения теплоты сгорания газов в газопроводах применяются регистрирующие калориметры непрерывного действия (ГОСТ 10062-75). Их калибруют с помощью так называемого водяного калориметра. Принцип действия его состоит в том, что газ, подаваемый с определенной скоростью, сжигается в камере сгорания и выделяющееся тепло расходуется на повышение температуры проходящей через калориметр воды.

Fig79

Экспериментальное определение теплоты сгорания топлив очень сложно и длительно, а для некоторых видов топлив (реактивных) теплота сгорания строго нормируется. Поэтому для оперативного определения теплоты сгорания топлив для реактивных двигателей существует расчетный стандартный метод (ГОСТ 10065-75), по которому низшую теплоту сгорания определяют по формуле:

F118

Расчет теплоты сгорания

Для вычисления теплоты сгорания топлив пользуются формулами Д.И. Менделеева:

  1. Для высшей теплоты сгорания:
    • [кДж/кг]
      F119
    • [кДж/кг]
      F121
    • [ккал/кг]
      F122
  2. Для низшей теплоты сгорания:
    • [кДж/кг]
      F120
    • [кДж/кг]
      F123
    • [ккал/кг]
      F124

Существует также эмпирическая формула, по которой можно приближенно подсчитать теплоту сгорания топлива, если известна его плотность:

F125

На рисунке представлена зависимость высшей теплоты сгорания жидких нефтепродуктов от их относительной плотности ρ1515 и характеризующего фактора К.

Fig80

Для газообразного топлива с известным компонентным составом теплоту сгорания рассчитывают на 1 м3 газа при 273 К и 1 МПа по правилу аддитивности:

F126


ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА