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, веществ, вредных для здоровья человека и окружающей среды.
Если рассматривать топливо с позиции его агрегатного состояния, то структуру вещества по степени горючести можно разделить на две 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, минеральные соли и следующие элементы: кислород, азот и ряд металлов.
Полное сгорание 1 кг топлива, состоящего из вышеуказанных компонентов, способствует выделению различного количества тепловой энергии. Любое вещество оценивается по такому показателю, как теплота сгорания.
Под теплотой сгорания топлива (ТСТ), измеряемой в кДж/кг, подразумевается количество энергии, которое выделяется в результате полного сгорания 1 кг вещества. Этот показатель формируется по двум уровням. Высшая ТСТ образуется за счет процесса конденсации воды, имеющейся в продуктах горения. При определении низшей ТСТ предыдущую ее степень не учитывают.
Так, расчет теплоты в двигателях внутреннего сгорания обычно исходит от значения низшей. Это объясняется довольно просто: в цилиндрах невозможен процесс конденсации жидкости. Для установления ТСТ используется калориметрическая бомба, в которой сжатый кислород насыщен водяным паром. Навеска определенного вида топлива помещается в эту среду, затем анализируются результаты.
- Для нефтяных веществ 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 материала, %.
- Для каждого типа вещества, отличающегося химическим составом, характерна своя ТСТ. К самым ходовым разновидностям твердого топлива относят:
- дрова и уголь;
- пеллеты и брикеты.
Рассмотрим каждый тип по отдельности.
Содержание
- 1 Дрова
- 2 Уголь
- 3 Пеллеты
- 4 Брикеты
- 5 Жидкое и газообразное топливо
Дрова
Это пиленные либо колотые куски дерева, которые во время сжигания в печах, котлах и прочих устройствах вырабатывают тепловую энергию.
Для удобства загрузки в топку древесный материал разрезают на отдельные элементы длиной до 30 см. Чтобы повысить эффективность от их использования, 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.
Пеллеты – альтернативное топливо
Следует понимать, что на величину показателя теплотворности влияет плотность древесины.
| Дрова (естественная сушка) | Теплотворная способность кВт⋅ч/кг | Теплотворная способность мега Дж/кг |
| Грабовые | 4,2 | 15 |
| Буковые | 4,2 | 15 |
| Ясеневые | 4,2 | 15 |
| Дубовые | 4,2 | 15 |
| Березовые | 4,2 | 15 |
| Из лиственницы | 4,3 | 15,5 |
| Сосновые | 4,3 | 15,5 |
| Еловые | 4,3 | 15,5 |
Уголь
Это природный материал растительного происхождения, добываемый из осадочной породы.
В таком виде твердого топлива содержатся углерод и прочие химические элементы. Существует деление материала на типы в зависимости от его возраста. Самым молодым считается бурый уголь, за ним идет каменный, а старше всех остальных типов – антрацит. Возрастом горючего вещества определяется и его влажность, которая в большей степени присутствует 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 также является неблагоприятным для атмосферы фактором, поскольку в воздушном пространстве этот элемент преобразуется в серную кислоту.
Однако потребители не должны опасаться за свое здоровье. Производители этого материала, заботясь о частных клиентах, стремятся уменьшить содержание в нем серы. Теплота сгорания угля может отличаться даже в пределах одного типа.
Разница зависит от характеристик подвида и содержания в нем минеральных веществ, а также географии добычи. В качестве твердого топлива встречается не только чистый уголь, но и низкообогащенный угольный шлак, прессованный в брикеты.
| Вид угля | Удельная теплота сгорания материала | |
| кДж/кг | ккал/кг | |
| Бурый | 14 700 | 3 500 |
| Каменный | 29 300 | 7 000 |
| Антрацит | 31 000 | 7 400 |
Пеллеты
Пеллетами (топливными гранулами) называется твердое топливо, созданное промышленным путем из древесных и растительных отходов: стружки, коры, картона, соломы.
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 формируют стоимость пеллетов. Материал используется в специально обустроенных котлах.
Расход пеллет для отопления жилого помещения
Разновидности топлива определяются в зависимости от того, из какого материала они переработаны:
- кругляка деревьев любых пород;
- соломы;
- торфа;
- подсолнечной шелухи.
Среди преимуществ, которыми обладают топливные гранулы, стоит отметить следующие качества:
- экологичность;
- неспособность к деформации и устойчивость к 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 топлива | Тепловая способность, ккал/кг |
| Пеллеты | 4500 |
| Дрова | 2500 |
| Уголь древесный | 7500 |
| Каменный уголь | 7400 |
| Мазут | 9800 |
| ДТ | 10200 |
| Природный газ | 8300 |
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. Этот материал также относится к экологически чистому топливу. Его 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 хорошей альтернативой 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 требуется предпринять некоторые меры безопасности относительно их хранения и использования огнестойких материалов для стен.
Жидкое и газообразное топливо
Что касается жидких и газообразных горючих веществ, то ситуация здесь следующая:
| Топливо | q | |
| МДж/кг | ккал/кг | |
| Жидкое | ||
| Бензин | 44-47 | 10500-11200 |
| Дизельное автотракторное | 42,7 | 10 200 |
| Керосин | 44-46 | 10 500-11 000 |
| Нефть | 43,5-46 | 10 400-11000 |
| Спирт | 27,0 | 6450 |
| Топливо для РЖД (керосин+жидкий кислород) | 9,2 | 2200 |
| Топливо для реактивных двигателей самолетов (ТС-1) | 42,9 | 10 250 |
| Газообразное | ||
| Ацетилен | 48,1 | 11 500 |
| Водород | 120 | 28 600 |
| Газ природный | 41-49 | 9800-11700 |
| Метан | 50,0 | 11950 |
| Окись углерода (II) | 10,1 | 2420 |
Теплотворная способность различных видов топлива. Сравнительный анализ
(рис. 14.1 – Теплотворная способность топлива)
Обратите внимание на теплотворную способность (удельную теплоту сгорания) различных видов топлива, сравните показатели.
Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л).
Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход. Поэтому теплотворная способность является одной из наиболее значимых характеристик топлива.
Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит:
- От его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.).
- От его влажности и зольности.
| Таблица 4 — Удельная теплота сгорания различных энергоносителей, сравнительный анализ расходов. | |||||||||
| Вид энергоносителя | Теплотворная способность | Объёмнаяплотность вещества(ρ=m/V) | Цена за единицуусловного топлива | Коэфф.полезного действия (КПД) системыотопления, % | Цена за1 кВт·ч | Реализуемые системы | |||
| МДж | кВт·ч | ||||||||
| (1Мдж=0.278кВт·ч) | |||||||||
| Электричество | — | 1,0 кВт·ч | — | 3,70р. за кВт·ч | 98% | 3,78р. | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование, приготовление пищи | ||
| Метан(CH4, температуракипения: -161,6 °C) | 39,8 МДж/м³ | 11,1 кВт·ч/м³ | 0,72 кг/м³ | 5,20р. за м³ | 94% | 0,50р. | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение | ||
| Пропан(C3H8, температуракипения: -42.1 °C) | 46,34МДж/кг | 23,63МДж/л | 12,88кВт·ч/кг | 6,57кВт·ч/л | 0,51 кг/л | 18,00р. за л | 94% | 2,91р. | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение |
| БутанC4H10, температуракипения: -0,5 °C) | 47,20МДж/кг | 27,38МДж/л | 13,12кВт·ч/кг | 7,61кВт·ч/л | 0,58 кг/л | 14,00р. за л | 94% | 1,96р. | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение |
| Пропан-бутан(СУГ — сжиженный углеводородный газ) | 46,8МДж/кг | 25,3МДж/л | 13,0кВт·ч/кг | 7,0кВт·ч/л | 0,54 кг/л | 16,00р. за л | 94% | 2,42р. | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение |
| Дизельное топливо | 42,7МДж/кг | 11,9кВт·ч/кг | 0,85 кг/л | 30,00р. за кг | 92% | 2,75р. | Отопление (нагрев воды и выработка электричества – очень затратны) | ||
| Дрова(берёзовые, влажность — 12%) | 15,0МДж/кг | 4,2кВт·ч/кг | 0,47-0,72 кг/дм³ | 3,00р. за кг | 90% | 0,80р. | Отопление (неудобно готовить пищу, практически невозможно получать горячую воду) | ||
| Каменный уголь | 22,0МДж/кг | 6,1кВт·ч/кг | 1200-1500 кг/м³ | 7,70р. за кг | 90% | 1,40р. | Отопление | ||
| МАРР газ (смесь сжиженного нефтяного газа — 56% с метилацетилен-пропадиеном — 44%) | 89,6МДж/кг | 24,9кВт·ч/м³ | 0,1137 кг/дм³ | -р. за м³ | 0% | Отопление, горячее водоснабжение (ГВС), приготовления пищи, резервное и постоянное электроснабжение, автономный септик (канализация), уличные инфракрасные обогреватели, уличные барбекю, камины, бани, дизайнерское освещение |
(рис. 14.2 – Удельная теплота сгорания)
Согласно таблице «Удельная теплота сгорания различных энергоносителей, сравнительный анализ расходов», пропан-бутан (сжиженный углеводородный газ) уступает в экономической выгоде и перспективности использования только природному газу (метану).
Однако следует обратить внимание на тенденцию к неизбежному росту стоимости магистрального газа, которая на сегодняшний день существенно занижена.
Аналитики предрекают неминуемую реорганизацию отрасли, которая приведёт к существенному удорожанию природного газа, возможно, даже превысит стоимость дизельного топлива.
Таким образом, сжиженный углеводородный газ, стоимость которого практически не изменится, остаётся исключительно перспективным – оптимальным решением для систем автономной газификации.
Теплотворная способность различных видов топлива. Сравнительный анализ
Уде́льная теплота́ сгора́ния то́плива
— физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг.
Удельная теплота сгорания измеряется в / или калория/ (1 Дж = 0,238846 кал). Для экспериментального измерения этой величины используются методы калориметрии.
Чем больше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше удельный расход топлива при той же величине коэффициента полезного действия (КПД) двигателя.
| Удельная теплота сгорания веществ в воздухе | |
| Вещество | Теплота сгорания, МДж/кг |
| Водород | 141[1] |
| Бериллий | 66[2] |
| Бор | 58[3] |
| Ацетилен | 50,4[1] |
| Пиролизный газ | 12,0[1] |
| Метан — лабораторный | 50,1[1] |
| Этилен | 48,0[1] |
| Пропан | 47,54[1] |
| Пропан-бутан (балонный) | 44,2[источник не указан 66 дней ] |
| Бытовой газ | 46,1[4] |
| Бензин | 44[5], 42 [6] |
| Литий | 43[7] |
| Дизельное топливо | 42,7[6] |
| Нефть | 41[6] |
| Керосин | 40,8[6] |
| Рапсовое масло | 39,6[8] |
| Подсолнечное масло | 39,5[8] |
| Мазут | 39,2[5] |
| Химически чистый углерод | 32,8[9] |
| Древесный уголь | 31[6] |
| Алюминий | 31[10] |
| Условное топливо | 29,308 (7000 ккал)[5] |
| Этанол | 30[11] |
| Метанол | 22,7[6] |
| Каменный уголь | 29,3[6] |
| Каменный уголь антрацит | 31[6] |
| Магний | 24,7[12] |
| Топливные брикеты | 19-20,5 |
| Бурый уголь | 15[5], 14,7[6] |
| Дрова сухие (березовые, сосновые) | 15[11] |
| Торф | 8,1[5], 15 [6] [11] |
| Порох | 3.8[13] |
Сравнительные таблицы
С помощью табличек сравнения возможно объяснить, почему разные энергоресурсы обладают различной теплотворной способностью. Например, такие как:
Дымовентиляционные каналы в многоквартирном доме
- электричество;
- метан;
- бутан;
- пропан;
- пропан-бутан;
- солярка;
- дрова;
- торф;
- каменный уголь;
- смеси сжиженных газов.
Пропан – один из популярных видов горючего Читать подробнее: торфяные брикеты для отопления.
Таблицы могут продемонстрировать не только, например, удельную теплоту сгорания дизельного топлива. В сводки сравнительных анализов вписывают ещё и другие показатели: теплотворные способности, объёмные плотности веществ, цену за одну часть условного питания, коэффициент полезного действия отопительных систем, стоимость одного киловатта за час.
В этом видео вы узнаете о работе топлива:
Выводы и полезное видео по теме
О теплотворности разных пород дерева. Сравнение показателей в расчете на м 3 и кг.
ТСТ — важнейшая тепловая и эксплуатационная характеристика горючего. Этот показатель используется в различных сферах человеческой деятельности: тепловых двигателях, электростанциях, промышленности, при обогреве жилья и приготовлении пищи.
Значения теплотворности помогают сравнить различные виды топлива по степени выделяемой энергии, рассчитать необходимую массу горючего, сэкономить на расходах.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме теплотворности разных видов топлива? Можете оставлять комментарии к публикации и участвовать в обсуждениях – форма для связи находится в нижнем блоке.
Тепловые машины
в термодинамике — это периодически действующие тепловые двигатели и холодильные машины (термокомпрессоры). Разновидностью холодильных машин являются тепловые насосы.
Устройства, совершающие механическую работу за счёт внутренней энергии топлива, называются тепловыми машинами (тепловыми двигателями).
Для функционирования тепловой машины необходимы следующие составляющие: 1) источник тепла с более высоким температурным уровнем t1, 2) источник тепла с более низким температурным уровнем t2, 3) рабочее тело. Иначе сказать: любые тепловые машины (тепловые двигатели) состоят изнагревателя, холодильника и рабочего тела .
В качестве рабочего тела
используются газ или пар, поскольку они хорошо сжимаются, и в зависимости от типа двигателя может быть топливо (бензин, керосин), водяной пар и пр.
Нагреватель передаёт рабочему телу некоторое количество теплоты (Q1), и его внутренняя энергия увеличивается, за счёт этой внутренней энергии совершается механическая работа (А), затем рабочее тело отдаёт некоторое количество теплоты холодильнику (Q2) и охлаждается при этом до начальной температуры.
Описанная схема представляет цикл работы двигателя и является общей, в реальных двигателях роль нагревателя и холодильника могут выполнять различные устройства. Холодильником может служить окружающая среда.
Поскольку в двигателе часть энергии рабочего тела передается холодильнику, то понятно, что не вся полученная им от нагревателя энергия идет на совершение работы. Соответственно, коэффициент полезного действия
двигателя (КПД) равен отношению совершенной работы (А) к количеству теплоты, полученному им от нагревателя (Q1):
Лекция 16.1: Котельный агрегат и его элементы
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
Существует два типа двигателей внутреннего сгорания (ДВС): карбюраторный
идизельный . В карбюраторном двигателе рабочая смесь (смесь топлива с воздухом) готовится вне двигателя в специальном устройстве и из него поступает в двигатель. В дизельном двигателе горючая смесь готовится в самом двигателе.
- ДВС состоит из цилиндра
- , в котором перемещаетсяпоршень ; в цилиндре имеются
- два клапана
- кривошипно-шатунного механизма
- коленчатым валом
, через один из которых горючая смесь впускается в цилиндр, а через другой отработавшие газы выпускаются из цилиндра. Поршень с помощью соединяется с , который приходит во вращение при поступательном движении поршня. Цилиндр закрыт крышкой.
Цикл работы ДВС включает четыре такта
: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Во время впуска поршень движется вниз, давление в цилиндре уменьшается, и в него через клапан поступает горючая смесь (в карбюраторном двигателе) или воздух (в дизельном двигателе). Клапан в это время закрыт. В конце впуска горючей смеси закрывается клапан.
Во время второго такта поршень движется вверх, клапаны закрыты, и рабочая смесь или воздух сжимаются.
При этом температура газа повышается: горючая смесь в карбюраторном двигателе нагревается до 300- 350 °С, а воздух в дизельном двигателе — до 500-600 °С.
В конце такта сжатия в карбюраторном двигателе проскакивает искра, и горючая смесь воспламеняется. В дизельном двигателе в цилиндр впрыскивается топливо, и образовавшаяся смесь самовоспламеняется.
При сгорании горючей смеси газ расширяется и толкает поршень и соединенный с ним коленчатый вал, совершая механическую работу. Это приводит к тому, что газ охлаждается.
Когда поршень придёт в нижнюю точку, давление в нём уменьшится. При движении поршня вверх открывается клапан, и происходит выпуск отработавшего газа. В конце этого такта клапан закрывается.
Паровая турбина
Паровая турбина
представляет собой насаженный на вал диск, на котором укреплены лопасти. На лопасти поступает пар. Пар, нагретый до 600 °С, направляется в сопло и в нём расширяется. При расширении пара происходит превращение его внутренней энергии в кинетическую энергию направленного движения струи пара.
Струя пара поступает из сопла на лопасти турбины и передаёт им часть своей кинетической энергии, приводя турбину во вращение. Обычно турбины имеют несколько дисков, каждому из которых передаётся часть энергии пара. Вращение диска передаётся валу, с которым соединён генератор электрического тока.
При сгорании различного топлива одинаковой массы выделяется разное количество теплоты. Например, хорошо известно, что природный газ является энергетически более выгодным топливом, чем дрова.
Это значит, что для получения одного и того же количества теплоты, масса дров, которые нужно сжечь, должна быть существенно больше массы природного газа.
Следовательно, различные виды топлива с энергетической точки зрения характеризуются величиной, называемой удельной теплотой сгорания топлива
- .
- Удельная теплота сгорания топлива
- — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг.
- Удельная теплота сгорания обозначается буквой q
- , её единицей является1 Дж/кг .
- Значение удельной теплоты определяют экспериментально. Наибольшую удельную теплоту сгорания имеет водород
- , наименьшую —порох .
Удельная теплота сгорания нефти — 4,4*10 7 Дж/кг. Это означает, что при полном сгорании 1 кг нефти выделяется количество теплоты 4,4*10 7 Дж. В общем случае, если масса топлива равна m
, то количество теплоты Q, выделяющееся при его полном сгорании, равно произведению удельной теплоты сгорания топливаq на его массу:
Q = qm
Конспект урока по физике в 8 классе «Тепловые машины. ДВС. Удельная теплота сгорания».
- удельная теплота сгорания— удельная теплоёмкость — Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы удельная теплоёмкость EN specific heat …Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива массой 1 кг. Удельная теплота сгорания топлива определяется опытным путем и является важнейшей характеристикой топлива. См. также: Топливо Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь
- удельная теплота сгорания торфа по бомбе
- — Высшая теплота сгорания торфа с учетом теплоты образования и растворения в воде серной и азотной кислот. [ГОСТ 21123 85] Недопустимые, нерекомендуемые теплотворная способность торфа по бомбе Тематики торф Обобщающие термины свойства торфа EN… … Справочник технического переводчика
- удельная теплота сгорания (топлива)
— 3.1.19 удельная теплота сгорания (топлива): Суммарное количество энергии, высвобождаемое в регламентированных условиях сжигания топлива. Источник …
Удельная теплота сгорания торфа по бомбе
— 122. Удельная теплота сгорания торфа по бомбе Высшая теплота сгорания торфа с учетом теплоты образования и растворения в воде серной и азотной кислот Источник: ГОСТ 21123 85: Торф. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
удельная теплота сгорания топлива
— 35 удельная теплота сгорания топлива: Суммарное количество энергии, высвобождаемое в установленных условиях сжигания топлива. Источник: ГОСТ Р 53905 2010: Энергосбережение. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива,… … Википедия
Современная энциклопедия
Теплота сгорания
— (теплота горения, калорийность), количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива. Различают теплоту сгорания удельную, объемную и др. Например, удельная теплота сгорания каменного угля 28 34 МДж/кг, бензина около 44 МДж/кг; объемная… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Теплота сгорания топлива удельная
— Удельная теплота сгорания топлива: суммарное количество энергии, высвобождаемое в установленных условиях сжигания топлива…
Разработки уроков (конспекты уроков)
Линия УМК А. В. Перышкина. Физика (7-9)
Новый котел шумит как чайник
Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.
«Чтобы согреть других, свеча должна сгореть»
М.Фарадей.
- Цель:
- Изучить вопросы использования внутренней энергии топлива, выделения тепла при сгорании топлива.
- Задачи урока:
- образовательные:
- повторить и закрепить знания по пройденному материалу,;
- ввести понятие об энергии топлива, удельной теплоты сгорания топлива;
- продолжить развитие навыков решения расчётных задач.
развивающие:
- развивать аналитическое мышление;
- развивать умения работать с таблицами и делать выводы;
- развивать способности учащихся выдвигать гипотезы, аргументировать их, грамотно выражать свои мысли вслух;
- развивать наблюдательность и внимание.
воспитательные:
- воспитывать бережное отношение к использованию топливных ресурсов;
- воспитывать интерес к предмету через показ связи изучаемого материала с реальной жизнью;
- воспитывать навыки коммуникативного общения.
Предметные результаты:
Обучающиеся должны знать:
- удельная теплота сгорания топлива — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг;
- при сгорании топлива выделяется значительная энергия, которую используют в быту, промышленности, сельском хозяйстве, на электростанциях, в автомобильном транспорте;
- единицу измерения удельной теплоты сгорания топлива.
Обучающиеся должны уметь:
- объяснять процесс выделения энергии при сгорании топлива;
- пользоваться таблицей удельной теплоты сгорания топлива;
- сравнивать удельную теплоту сгорания топлива различных веществ и энергию, выделяющуюся при сгорании различных видов топлива.
Обучающиеся должны применять:
- формулу для вычисления энергии, которая выделилась при сгорании топлива.
- Тип урока:
- урок изучения нового материала.
- Оборудование
- : свеча, тарелка, стакан, листок растения, сухое горючее, 2 спиртовки, бензин, спирт, 2 пробирки с водой.
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности
Таблицы удельной теплоты сгорания топлива и горючих материалов (уголь, дрова, кокс, торф, керосин, нефть, спирт, бензин, природный газ, метан, водород и т. д.)
- См. также [ править| править код]
- Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)
- Теория
- Калькуляторы по физике
- Таблица удельной теплоемкости газов
- Температура горения солярки
- Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)
- Физика 7,8,9,10,11 класс, ЕГЭ, ГИА
- Примечания
- Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов
- Единицы измерения теплоты
- Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов
См. также[править | править код]
- Теплота сгорания
- Адиабатическое горение
- Воздух
Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)
В таблице представлены значения удельной теплоты сгорания сухого твердого топлива в размерности МДж/кг. Топливо в таблице расположено по названию в алфавитном порядке.
Наибольшей теплотворной способностью из рассмотренных твердых видов топлива обладает коксующийся уголь — его удельная теплота сгорания равна 36,3 МДж/кг (или в единицах СИ 36,3·106 Дж/кг). Кроме того высокая теплота сгорания свойственна каменному углю, антрациту, древесному углю и углю бурому.
К топливам с низкой энергоэффективностью можно отнести древесину, дрова, порох, фрезторф, горючие сланцы. Например, удельная теплота сгорания дров составляет 8,4…12,5, а пороха — всего 3,8 МДж/кг.
| Антрацит | 26,8…34,8 |
| Древесные гранулы (пиллеты) | 18,5 |
| Дрова сухие | 8,4…11 |
| Дрова березовые сухие | 12,5 |
| Кокс газовый | 26,9 |
| Кокс доменный | 30,4 |
| Полукокс | 27,3 |
| Порох | 3,8 |
| Сланец | 4,6…9 |
| Сланцы горючие | 5,9…15 |
| Твердое ракетное топливо | 4,2…10,5 |
| Торф | 16,3 |
| Торф волокнистый | 21,8 |
| Торф фрезерный | 8,1…10,5 |
| Торфяная крошка | 10,8 |
| Уголь бурый | 13…25 |
| Уголь бурый (брикеты) | 20,2 |
| Уголь бурый (пыль) | 25 |
| Уголь донецкий | 19,7…24 |
| Уголь древесный | 31,5…34,4 |
| Уголь каменный | 27 |
| Уголь коксующийся | 36,3 |
| Уголь кузнецкий | 22,8…25,1 |
| Уголь челябинский | 12,8 |
| Уголь экибастузский | 16,7 |
| Фрезторф | 8,1 |
| Шлак | 27,5 |
Теория
Экзотермическая реакция горения приводит к выделению тепловой энергии в определенном количестве, которое обозначают понятием «теплота сгорания топлива». Итоговые значения отличаются в зависимости от влажности и химического состава продукции.
Определение значение происходит с применением экспериментального или аналитического метода. Суть первого сводится к практическому мониторингу теплоты, которая выделилась вследствие термической реакции горения.
Для этого используется специальное устройство – калориметр, позволяющий определить калорийность топлива. В устройстве предусмотрена бомба для сжигания и термостат.
Если химический состав известен изначально, проводится вычисление теплоты сгорания топлива по формуле Менделеева.
Удельная теплота состоит из двух разновидностей.
- Высшая. Указывает на максимальное количество энергии, которое можно сгенерировать в результате полного и окончательного сгорания топлива, учитывая расходы на испарение содержащейся влаги.
- Низшая. Здесь значение меньше на величину тепла, расходуемого на конденсацию водяных паров, сгенерированных из влаги органического водорода и топлива. Пары в итоге превращаются в воду.
Существующая формула удельной теплоты сгорания топлива используется, чтобы определить качество продукции. Как правило, эксперты пользуются низшей удельной теплотой. Причина – важность для эксплуатационных и тепловых характеристик.
Калькуляторы по физике
Решение задач по физике, подготовка к ЭГЕ и ГИА, механика термодинамика и др.
Калькуляторы по физике
В таблице приведена удельная теплоемкость газов Cp при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении (101325 Па). Таблица удельной теплоемкости газов
Температура горения соляркиСтандартная температура горения солярки составляет целых 1100С, что очень много по сравнению с большинством аналогов. Производители ДВС на основе этих данных в каждом отдельном случае рассчитывают оптимальное соотношение с воздухом, которое позволяет достигать максимальной эффективности от работы с минимальными затратами топлива. В процессе сгорания 1 кг горючего выделяется в среднем 42,7 МДж энергии, что в разы выше бензина. Подобный подход гарантирует повышение эффективности работы двигателя и снижает необходимый для движения расход. Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)Приведена таблица удельной теплоты сгорания жидкого топлива и некоторых других органических жидкостей. Следует отметить, что высоким тепловыделением при сгорании отличаются такие топлива, как: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо и нефть. Удельная теплота сгорания спирта и ацетона существенно ниже традиционных моторных топлив. Кроме того, относительно низким значением теплоты сгорания обладает жидкое ракетное топливо и этиленгликоль — при полном сгорании 1 кг этих углеводородов выделится количество теплоты, равное 9,2 и 13,3 МДж, соответственно.
Физика 7,8,9,10,11 класс, ЕГЭ, ГИА |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Основная информация по курсу физики для обучения и подготовки в экзаменам, ГВЭ, ЕГЭ, ОГЭ, ГИА | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Физика 7,8,9,10,11 класс, ЕГЭ, ГИА |
|
Эта страница в последний раз была отредактирована 2 ноября 2020 в 11:37. Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается водород. При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла. Также высокой теплотворной способностью обладает такое топливо, как природный газ — удельная теплота сгорания природного газа равна 41…49 МДж/кг (у чистого метана 50 МДж/кг).
Единицы измерения теплоты |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Единицы измерения термодинамики с таблицами перевода всех единиц термодинамики друг в друга | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Единицы измерения теплоты |
Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов
Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.
| Бумага | 17,6 |
| Дерматин | 21,5 |
| Древесина (бруски влажностью 14 %) | 13,8 |
| Древесина в штабелях | 16,6 |
| Древесина дубовая | 19,9 |
| Древесина еловая | 20,3 |
| Древесина зеленая | 6,3 |
| Древесина сосновая | 20,9 |
| Капрон | 31,1 |
| Карболитовые изделия | 26,9 |
| Картон | 16,5 |
| Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР | 43,9 |
| Каучук натуральный | 44,8 |
| Каучук синтетический | 40,2 |
| Каучук СКС | 43,9 |
| Каучук хлоропреновый | 28 |
| Линолеум поливинилхлоридный | 14,3 |
| Линолеум поливинилхлоридный двухслойный | 17,9 |
| Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе | 16,6 |
| Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе | 17,6 |
| Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе | 20,3 |
| Линолеум резиновый (релин) | 27,2 |
| Парафин твердый | 11,2 |
| Пенопласт ПХВ-1 | 19,5 |
| Пенопласт ФС-7 | 24,4 |
| Пенопласт ФФ | 31,4 |
| Пенополистирол ПСБ-С | 41,6 |
| Пенополиуретан | 24,3 |
| Плита древесноволокнистая | 20,9 |
| Поливинилхлорид (ПВХ) | 20,7 |
| Поликарбонат | 31 |
| Полипропилен | 45,7 |
| Полистирол | 39 |
| Полиэтилен высокого давления | 47 |
| Полиэтилен низкого давления | 46,7 |
| Резина | 33,5 |
| Рубероид | 29,5 |
| Сажа канальная | 28,3 |
| Сено | 16,7 |
| Солома | 17 |
| Стекло органическое (оргстекло) | 27,7 |
| Текстолит | 20,9 |
| Толь | 16 |
| Тротил | 15 |
| Хлопок | 17,5 |
| Целлюлоза | 16,4 |
| Шерсть и шерстяные волокна | 23,1 |
Источники:
- Абрютин А. А. и др. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод.
- ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
- ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
- ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
- ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
- Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2016 — 970 с.
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка...
