القيمة الحرارية لصيغة بوس. حرارة الاحتراق. حساب صافي القيمة الحرارية

مرحبا يا اصدقاء! احسب صافي القيمة الحرارية للوقود لنوع معين من الوقود. كوقود أولي ، سنأخذ: Bogoroditsky B2 - grade B ، المجموعة الثانية من حقل Bogoroditsky. التركيب (٪): Cr = 65.1 ؛ الزئبق = 5.2 ؛ أوغ = 22.3 ؛ نغ = 1.0 ؛ Slg = 6.4 ؛ محتوى الرماد على المادة الجافة Ac = 37.0 ؛ الرطوبة Wр = 35.0. ب- يعني الفحم البني ، 2- محتوى الرطوبة من 30 إلى 40٪ ، لهذا الوقود محتوى الرطوبة Wp = 35٪. الرطوبة موجودة في تكوين عمل الوقود. باستثناء الرطوبة من تركيبة العمل ، نحصل على خصائص التركيبة الجافة ، Ac = 37٪. باستثناء الرماد من التركيبة الجافة ، نحصل على تكوين الوقود بالكتلة القابلة للاحتراق ، مما يسمح لنا بتحديد هيكل الوقود الخاص بإيداع معين بدقة أكبر ، باستثناء تأثير الظروف الخارجية ، وهي: عوامل الأرصاد الجوية وطرق الاستخراج.

في هذا الوقود ، الكتلة القابلة للاحتراق ، محتوى العناصر القابلة للاحتراق التي تحدد القيمة الحرارية 76.7٪ ، محتوى الصابورة الداخلية - النيتروجين والأكسجين - 23.3٪ ، لذلك يجب أن تكون القيمة المنخفضة للقيمة الحرارية للوقود متوقع ، خاصة وأن محتوى الصابورة الخارجية - الرماد والرطوبة. مثل جميع أنواع الفحم البني ، يتميز هذا الوقود بإنتاجية عالية من المواد المتطايرة (Vg> 40٪) وبقايا فحم الكوك غير الملبدة.

(1)

حيث Ср ، Hр ، Sp هي عناصر وقود قابلة للاحتراق: كربون ، هيدروجين ، كبريت قابل للاحتراق متطاير (عضوي وبيريت) ،

أو ، Nr - صابورة الوقود الداخلية: الأكسجين والنيتروجين ،

Ar ، Wр - صابورة الوقود الخارجية ، والرماد ، والرطوبة.

يتميز التركيب الجاف للوقود بالمساواة:

Cc + Hc + Oc + Nc + Sc + Ac = 100٪ (2)

نحصل على صيغة تحويل محتوى الرماد للمادة الجافة إلى وقود عامل.

Ср + Hр + Or + Nр + Sp + Аp = 100٪ - Wр (1.1.)

Сс + Hс + Oс + Nс + Sc + Ac = 100٪

بمقارنة الصيغتين (1.1) و (2) نحصل عليها

Ar * 100 \ u003d Ac (100 - Wp) ، من أين

Ap \ u003d Ac * (100 - Wp) / 100 = 37 * (100-35) / 100 = 24.05٪.

نحسب صابورة الوقود الخارجية:

ب \ u003d Ar + Wp \ u003d 24.05 + 35 \ u003d 59.05٪

باستخدام صيغة تحويل الكتلة القابلة للاحتراق من الوقود إلى الكتلة العاملة ، نحصل على:

Cp \ u003d Cr * (100 - (Ar + Wp)) / 100 = 65.1 * (100 - (24.05 + 35)) / 100 = 65.1 * 0.4098 = 26.658٪.

لاحظ أن معامل التحويل يساوي 0.4095.

حصان = 5.2 * 0.4095 = 2.129٪

أو \ u003d 22.3 * 0.4095 = 9.132٪

Np \ u003d 1.0 * 0.4095 = 0.410٪

س = 6.4 * 0.4095 = 2.621٪

باستخدام الصيغة (1) نتحقق من توازن المواد.

26,658 + 2,129 + 9,132 + 0,420 + 2,621 + 24,05 + 35 = 100 %.

100٪ = 100٪ ، لذا فإن الحسابات صحيحة.

بعد ذلك ، نحسب صافي القيمة الحرارية. كمية الحرارة التي يتم الحصول عليها عن طريق حرق 1 كجم من الوقود الصلب أو السائل أو 1 Nm3 من الوقود الغازي تسمى القيمة الحرارية للوقود. كما تعلم ، تشمل العناصر القابلة للاحتراق: الكربون C ، الهيدروجين H ، الكبريت القابل للاحتراق المتطاير Sl. قيمة السعرات الحرارية وفقا لأعلى حد للسائل و وقود صلبتم الحصول عليها في قنبلة مسعرية ، حيث يتم إطلاق كمية إضافية من الحرارة بسبب التبريد والتكثيف لبخار الماء المتكون أثناء عملية الاحتراق.

من الناحية العملية ، يتم استخدام القيمة الحرارية للاحتراق عند الحد الأدنى ، وهو ما يسمى بالقيمة الحرارية الصافية للوقود ، نظرًا لأن بخار الماء لا يتكثف وينبعث مع المكونات الأخرى في الغلاف الجوي. للحساب انخفاض الحرارةاحتراق الوقود الصلب والسائل Qn.r، MJ / kg ، استخدم صيغة Mendelev:

Qn.r \ u003d 0.339 * Cr + 1.03 * Hr - 0.109 * (Or - Sr op + k) - 0.0251 * Wr.

Qn.r \ u003d 0.339 * 26.658 + 1.03 * 2.129 - 0.109 * (9.132-2.621) - 0.0251 * 35 \ u003d 9.642 ميجا جول / كجم

Qn.r \ u003d 9.642 MJ / kg \ u003d 9642 KJ / kg مقسومًا على 4.187 \ u003d 2303 kcal / kg.

وبالتالي ، فإن صافي القيمة الحرارية سيساوي 2303 كيلو كالوري / كجم.

يخطط:

مقدمة

• 1 أنواع القيمة الحرارية
• 2 حساب حرارة الاحتراق
• 3 أعلى القيم الحرارية للغازات الطبيعية من مصادر مختلفة
• 4 كمية الوقود المطلوبة لتشغيل لمبة 100 وات لمدة عام (876 كيلو وات ساعة)
ملاحظات
المؤلفات

مقدمة

حرارة الاحتراق- هذا هو مقدار الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل لكتلة (للمواد الصلبة والسائلة) أو وحدة حجمية (للغازية) للمادة. يقاس بالجول أو السعرات الحرارية. تسمى حرارة الاحتراق لكل وحدة كتلة أو حجم الوقود حرارة الاحتراق النوعية (يأو البرازعلى ال 1 كجم, م³أو خلد).

لقياس ذلك ، يتم استخدام طرق قياس السعرات الحرارية. يتم تحديد حرارة الاحتراق التركيب الكيميائيمادة قابلة للاحتراق. الواردة في قابلة للاحتراق العناصر الكيميائيةيشار إليها بالرموز المقبولة من, ح, حول, ن, س، والرماد والماء رموز لكنو دبليوعلى التوالى.

1. أنواع القيمة الحرارية

يمكن أن ترتبط حرارة الاحتراق بالكتلة العاملة للمادة القابلة للاحتراق س ص، أي إلى مادة قابلة للاحتراق بالشكل الذي تدخل فيه إلى المستهلك ؛ لتجفيف المادة س ج؛ إلى كتلة المادة القابلة للاحتراق سΓ ، أي إلى مادة قابلة للاحتراق لا تحتوي على رطوبة ورماد.

تميز أعلى ( س ب) و اقل ( س ح) حرارة الاحتراق.

تحت قيمة أعلى من السعرات الحراريةفهم مقدار الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل للمادة ، بما في ذلك حرارة تكثيف بخار الماء أثناء تبريد نواتج الاحتراق.

صافي القيمة الحراريةيتوافق مع كمية الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل ، دون مراعاة حرارة تكثف بخار الماء. وتسمى أيضًا حرارة تكثيف بخار الماء حرارة الاحتراق الكامنة.

ترتبط القيمة الحرارية المنخفضة والعالية بالنسبة: س ب = س ح + ك(دبليو + 9ح) ,

حيث k هو معامل يساوي 25 كيلو جول / كجم (6 كيلو كالوري / كجم) ؛ W - كمية الماء في المادة القابلة للاحتراق ،٪ (بالوزن) ؛ H هي كمية الهيدروجين في المادة القابلة للاحتراق ،٪ (بالكتلة).

2. حساب القيمة الحرارية

وبالتالي ، فإن القيمة الحرارية الأعلى هي مقدار الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل لوحدة كتلة أو حجم (للغاز) من مادة قابلة للاحتراق وتبريد نواتج الاحتراق إلى درجة حرارة نقطة الندى. في حسابات هندسة الحرارة ، يتم أخذ القيمة الحرارية الإجمالية على أنها 100٪. الحرارة الكامنة لاحتراق الغاز هي الحرارة التي يتم إطلاقها أثناء تكثيف بخار الماء الموجود في نواتج الاحتراق. نظريًا ، يمكن أن تصل إلى 11٪.

من الناحية العملية ، لا يمكن تبريد منتجات الاحتراق لإكمال التكثيف ، وبالتالي يتم إدخال مفهوم القيمة الحرارية الصافية (QHp) ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق طرح حرارة تبخير بخار الماء المحتواة من القيمة الحرارية العالية. في المادة وتشكلت أثناء احتراقها. يتم إنفاق 2514 كيلو جول / كجم (600 كيلو كالوري / كجم) على تبخير 1 كجم من بخار الماء. يتم تحديد القيمة الحرارية الصافية بواسطة الصيغ (kJ / kg أو kcal / kg):

(للصلب)

(لمادة سائلة) ، حيث:

2514 - حرارة التبخر عند 0 درجة مئوية والضغط الجوي ، كيلوجول / كجم ؛

ح صو دبليو ص- محتوى الهيدروجين وبخار الماء في وقود التشغيل ،٪ ؛

9 هو معامل يوضح أنه عندما يتم حرق 1 كجم من الهيدروجين مع الأكسجين ، يتم تكوين 9 كجم من الماء.

تعتبر القيمة الحرارية أهم ما يميز الوقود ، حيث إنها تحدد كمية الحرارة الناتجة عن حرق 1 كجم من الوقود الصلب أو السائل أو 1 متر مكعب من الوقود الغازي في كيلو جول / كجم (كيلو كالوري / كجم). 1 كيلو كالوري = 4.1868 أو 4.19 كيلو جول.

يتم تحديد القيمة الحرارية الصافية بشكل تجريبي لكل مادة وهي قيمة مرجعية. يمكن أيضًا تحديده للمواد الصلبة والسائلة ، بتركيبة عنصرية معروفة ، عن طريق الحساب وفقًا لصيغة D. I. Mendeleev ، kJ / kg أو kcal / kg:

ج ص , ح ص , ا ص , , دبليو ص- محتوى الكربون والهيدروجين والأكسجين والكبريت المتطاير والرطوبة في الكتلة العاملة للوقود كنسبة مئوية (بالكتلة).

بالنسبة للحسابات المقارنة ، يتم استخدام ما يسمى بالوقود المرجعي ، والذي له حرارة احتراق معينة تساوي 29308 كيلو جول / كجم (7000 كيلو كالوري / كجم).

في روسيا ، يتم إجراء الحسابات الحرارية (على سبيل المثال ، حساب الحمل الحراري لتحديد فئة الغرفة لخطر الانفجار والحريق) وفقًا لأدنى قيمة من السعرات الحرارية ، في الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا العظمى وفرنسا - وفقًا لأعلى . في المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية قبل إدخال النظام المتري للقياسات حرارة نوعيةتم قياس الاحتراق بالوحدات الحرارية البريطانية (BTU) لكل رطل (lb) (1Btu / lb = 2.326 kJ / kg).

3. أعلى قيم للقيمة الحرارية للغازات الطبيعية من مصادر مختلفة

تم الحصول على هذه البيانات من وكالة الطاقة الدولية.

• الجزائر: 42000 كيلوجول / متر مكعب
• بنغلاديش: 36000 كيلوجول / متر مكعب
• كندا: 38200 كيلوجول / متر مكعب
• إندونيسيا: 40600 كيلوجول / متر مكعب
• هولندا: 33320 كيلوجول / متر مكعب
• النرويج: 39877 كيلوجول / متر مكعب
• روسيا: 38231 كيلوجول / متر مكعب
• المملكة العربية السعودية: 38000 كيلوجول / متر مكعب
• المملكة المتحدة: 39710 كيلوجول / متر مكعب
• الولايات المتحدة: 38416 كيلوجول / متر مكعب
• أوزبكستان: 37889 كيلوجول / متر مكعب

4. كمية الوقود المطلوبة لتشغيل لمبة 100 واط لمدة عام (876 كيلوواط ساعة)

(تعتمد كمية الوقود أدناه على كفاءة التحويل من الحرارة إلى الكهرباء بنسبة 100٪. نظرًا لأن معظم مولدات الطاقة و أنظمة التوزيعتحقيق كفاءة (COP) بترتيب 30٪ - 35٪ ، ستكون الكمية الفعلية للوقود المستخدم لتشغيل مصباح 100 واط تقريبًا ثلاثة أضعاف الكمية المحددة).