Теплота сгорания топлива что это такое

Сегодня мы рассмотрим, что такое «теплота сгорания топлива», каковы уровни этой теплоты для различных видов топлива и какие компоненты влияют на эти уровни.

По сути, топливо — это источник энергии, который при определенных условиях выделяет заданное количество тепловой энергии. Эта энергия зависит от содержания окислителя в топливе. Химический состав и состояние топливной смеси (газ или жидкость) определяют количество выделяемой энергии.

Чем больше теплота сгорания, тем меньше расходуется топлива при неизменном коэффициенте полезного действия. В этом случае теплота сгорания подразделяется на высшую и низшую (в зависимости от количества затраченной энергии и количества влаги).

Теплота сгорания топлива

Теплота сгорания топлива — это основная мера энергии, которая используется для определения того, насколько полно сгорело топливо и сколько энергии выделилось в результате. Обычно эта величина измеряется с помощью: «Дж/ м3»; «Дж/л». Для сравнения теплотворной способности различных видов топлива за эталон принимается наименьший показатель — 29 308 кДж/кг. Важно помнить, что теплота сгорания может изменяться в зависимости от таких факторов, как влажность, содержание серы и золы.

Теплота сгорания бензина

Теплота сгорания бензина независимо от его марки достаточно постоянна. Как правило, она находится в диапазоне 43,5–44,5 кДж/кг. На этот показатель не влияет октановое число, так как различия обусловлены составом топлива. Содержание водорода в топливе снижает его тепловую ценность, так как он может соединяться с кислородом и образовывать воду.

Теплота сгорания керосина

Точное определение теплоты сгорания керосина затруднительно, так как процентное содержание додекана, тридекана, тетрадекана и пентадекана в каждой партии может быть различным. Так, удельная теплота сгорания керосина для разных партий колеблется от 43000 кДж/кг до 51000 кДж/кг. Это обусловлено особенностями масла. В то же время на теплоту сгорания влияют плотность и вязкость топлива, которые определяются температурой. Известно, что с повышением температуры удельная теплоемкость существенно возрастает.

Теплота сгорания дизельного топлива

Эффективность и использование дизельного топлива определяется его теплотой сгорания. При большем выделении энергии топливо съедается меньше, а эффективность растет. Но степень нагрева связана с долей воды и серы в смеси. Таким образом, содержание их в дизельном топливе регулируется. Как правило, теплота сгорания наблюдается в диапазоне от 39 200 до 43 300 кДж/кг, исходя из особенностей используемой в производстве нефти.

Виды топлива

Каждому живому существу для продолжения жизни необходимо тепло: например, для обогрева жилья, приготовления пищи, плавки металлов и получения других видов энергии. Для получения тепла и света человек использует топливо. Когда люди только начинали добывать огонь, им тоже требовалось топливо, для чего они использовали дерево. Топливо — это любой материал, выделяющий энергию при горении.

Виды топлива

Существует четыре категории источников топлива: твердое, жидкое, газообразное и ядерное. Первые три категории являются наиболее распространенными и обычно получают из органических веществ, таких как древесина, горючие сланцы, уголь и торф. Древесина является наиболее простым видом твердого топлива, в то время как сланец и торф представляют собой более молодые и плотные массы, образованные из разложившихся болотных растений. Кроме того, существуют различные марки угля — от самого молодого бурого до темного, однородного и окисляемого каменного угля. Наконец, сланцы — это минералы, из которых получают смолу. А вот ядерное топливо — это другой механизм получения энергии, о котором мы рассказывали в отдельной статье, посвященной ядерным реакторам.

Виды топлива

— Жидкое топливо, например бензин или нефть. — Газообразное топливо, состоящее из водорода и монооксида углерода.

Компоненты

— Углерод — Кислород — Водород — Сера — Азот

Реакции и выделение тепла

— Кислород в сочетании с углеродом или водородом уменьшает количество тепла, выделяющегося при горении. — Азот проходит через продукты сгорания, не окисляясь. — При сгорании серы выделяется в четыре раза меньше тепла, чем при сгорании углерода.

Расчет выделения тепла при сгорании топлива

Для расчета количества тепла, выделяющегося при сгорании топлива, необходимо определить удельную теплоту сгорания. Эта величина, выраженная в джоулях на кубический метр (Дж/м3), представляет собой количество энергии, которое выделит при сгорании 1 кг топлива.

Для определения количества тепла, выделяемого при сгорании топлива, используется формула:Q = q*m, где Q — выделяемое тепло [Дж], q — удельная теплота сгорания [Дж/м3], m — масса [кг]. Другими словами, энергетическая ценность топлива определяется удельной теплотой сгорания.