Сегодня мы рассмотрим, что такое теплота сгорания топлива, а также показатели для различных видов топлива и факторы, влияющие на них.
По своей сути топливо — это энергоноситель, способный выделять определенное количество тепловой энергии при соблюдении определенных условий. Эта тепловая энергия определяется содержанием окислителя в топливе. Химический состав топливной смеси и ее состояние (газ или жидкость) также играют роль в определении количества выделяемой энергии.
Чем больше энергии выделяется при сгорании топлива, тем меньше топлива необходимо затратить для достижения того же коэффициента полезного действия. В этом случае теплота сгорания делится на две категории — высшую и низшую — в зависимости от количества затраченной энергии и количества присутствующей влаги.
Теплота сгорания: Основной показатель энергии
Теплота сгорания топлива является основным показателем энергии, так как показывает количество полностью сгоревшего топлива и полученную при этом энергию. Для измерения используется обозначение «Дж/м3» или «Дж/л». Для сравнения теплотворной способности различных видов топлива в расчет принимается наименьшее значение теплоты сгорания (29 308 кДж/кг). Важно помнить, что теплота сгорания может изменяться в зависимости от содержания влаги, серы и золы.
Теплота сгорания бензина
Тепловая энергия сгорания бензина независимо от марки очень одинакова. Обычно она составляет 43,5–44,5 кДж/кг. Эти показатели не зависят от октанового числа, а зависят от состава топлива. Содержание водорода в бензине снижает теплоту сгорания, так как он может связываться с кислородом и образовывать воду.
Теплота сгорания керосина
Точная теплота сгорания керосина не поддается определению, поскольку содержание додекана, тридекана, тетрадекана и пентадекана колеблется между партиями топлива. Поэтому удельная теплота сгорания керосина составляет 43000 ± 1000 кДж/кг и зависит от особенностей масла. Кроме того, теплота сгорания зависит от плотности и вязкости керосина, которые подвержены влиянию внешних температур. Замечено, что при повышении температуры удельная теплоемкость резко возрастает.
Теплота сгорания дизельного топлива
Основным фактором при оценке влияния дизельного топлива на работу двигателя является теплота сгорания. Она определяет долю используемого топлива и его эффективность. Большее выделение тепла приводит к снижению расхода топлива, что улучшает эксплуатационные характеристики.
Однако теплота сгорания дизельного топлива определяется наличием в нем воды и серы. Для обеспечения стабильного качества эти параметры регламентируются. Обычно теплота сгорания находится в пределах 39 200 — 43 300 кДж/кг в зависимости от типа масла, используемого в производстве.
Разнообразный текст
Чтобы выжить, человек использует тепло в различных сферах своей жизнедеятельности, например, для обогрева жилья, приготовления пищи, плавки металлов. Для получения тепла и света мы используем топливо. С начала времен для этого используются такие источники топлива, как древесина. Топливо — это любой материал, при сгорании которого выделяется энергия.
Виды топлива
Существует четыре классификации топлива. Твердое, жидкое, газовое и ядерное. Твердое топливо — это топливо, получаемое из органических веществ, таких как древесина, горючие сланцы, уголь и торф. Торф — самый недавний вид топлива, представляющий собой плотную массу, образовавшуюся в результате разложения болотных растений. Бурый уголь — самый древний, представляет собой темную однородную массу, которая окисляется и разрушается под воздействием воздуха. Сланец — минерал, выделяющий смолу. Каменный уголь обладает низкой пористостью и высокой прочностью. Атомная энергия, однако, производится в результате другого процесса и рассматривается в отдельной статье, посвященной ядерным реакторам.
Жидкое топливо
Жидкое топливо — это, как правило, бензин или нефть. Газообразные смеси состоят из водорода и монооксида углерода. Все жидкие топлива содержат углерод, кислород, водород, серу и азот. Кислород, соединяясь с углеродом или водородом, уменьшает количество тепла, выделяющегося при сгорании. Азот выделяется, не окисляясь, в продукты сгорания. Сера — вредная примесь, при сгорании выделяет в четыре раза меньше тепла, чем углерод.
Расчет энергии, выделяющейся при сгорании топлива
Энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, может быть рассчитана с помощью удельной теплоты сгорания. Эта величина находится из уравнения для количества тепла, выделяющегося в процессе горения. Это уравнение записывается в виде Q = q*m, где Q — тепловая энергия [Дж], q — удельная теплота сгорания [Дж/м3], а m — масса топлива [кг]. Цифра удельной теплоты сгорания показывает сумму энергии, которая выделится при сжигании 1 кг топлива.