Химические реакции сопровождаются поглощением или выделением энергии, в частности тепла. реакции, сопровождающиеся поглощением тепла, а также образующиеся при этом соединения называются эндотермическими . При эндотермических реакциях нагрев реагирующих веществ необходим не только для возникновения реакции, но и в течение всего времени их протекания. Без нагревания извне эндотермическая реакция прекращается.
реакции, сопровождающиеся выделением тепла, а также образующиеся при этом соединения называются экзотермическими . Все реакции горения относятся к экзотермическим. Вследствие выделения тепла они, возникнув в одной точке, способны распространяться на всю массу реагирующих веществ.
Количество тепла, выделяемое при полном сгорании вещества и отнесенное к одному молю, единице массы (кг, г) или объема (м 3) горючего вещества называется теплотой сгорания. Теплоту сгорания можно вычислить по табличным данным, пользуясь законом Гесса. Русский химик Г.Г. Гесс в 1840 г. открыл закон, который является частным случаем закона сохранения энергии. Закон Гесса состоит в следующем: тепловой эффект химического превращения не зависит от пути, по которому реакция протекает, а зависит лишь от начального и конечного состояний системы при условии, что температура и давление (или объем) в начале и в конце реакции одинаковы.
Рассмотрим это на примере вычисления теплоты сгорания метана. Метан можно получить из 1 моля углерода и 2 молей водорода. При сжигании метана получаются 2 моля воды и 1 моля диоксида углерода.
С + 2Н 2 = СН 4 + 74,8 кДж (Q 1).
СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О + Q гор.
Те же продукты образуются при сгорании водорода и углерода. При этих реакциях общее количество выделяющегося тепла равно 963,5 кДж.
2Н 2 + О 2 = 2Н 2 О + 570,6 кДж
С + О 2 = СО 2 + 392,9 кДж.
Поскольку начальные и конечные продукты в обоих случаях одинаковы, их общие тепловые эффекты должны быть равны согласно закону Гесса, т.е.
Q 1 + Q гор = Q,
Q гор = Q — Q 1 . (1.11)
Следовательно, теплота сгорания метана будет равна
Q гор = 963,5 — 74,8 = 888,7 кДж/моль.
Таким образом, теплота сгорания химического соединения (или их смеси) равна разности между суммой теплот образования продуктов сгорания и теплотой образования сгоревшего химического соединения (или веществ, составляющих горючую смесь). Следовательно, для определения теплоты сгорания химических соединений необходимо знать теплоту их образования и теплоту образования продуктов, получающихся после сгорания.
Ниже приведены значения теплот образования некоторых химических соединений:
|
Оксид алюминия Al 2 O 3 ……… |
Метан СН 4 …………………… |
||
|
Оксид железа Fe 2 O 3 ………… |
Этан С 2 Н 6 …………………… |
||
|
Оксид углерода CO …………. |
Ацетилен С 2 Н 2 ……………… |
||
|
Диоксид углерода CO 2 ……… |
Бензол С 6 Н 6 ………………… |
||
|
Вода H 2 O ……………………. |
Этилен С 2 Н 4 ………………… |
||
|
Водяной пар H 2 O …………… |
Толуол С 6 Н 5 СН 3 ……………. |
Пример 1.5 .Определить температуру сгорания этана, если теплота его образования Q 1 = 88,4 кДж. Напишем уравнение горения этана.
С 2 Н 6 + 3,5 O 2 = 2 CO 2 + 3 H 2 O + Q гор .
Для определения Q гор необходимо знать теплоты образования продуктов сгорания. теплота образования диоксида углерода 396,9 кДж, а воды 286,6 кДж. Следовательно, Q будет равно
Q = 2 × 396,9 + 3 × 286,6 = 1653,6 кДж,
а теплота сгорания этана
Q гор = Q - Q 1 = 1653,6 — 88,4 = 1565,2 кДж.
Теплоту сгорания экспериментально определяют в калориметрической бомбе и газовом калориметре. Различают высшую и низшую теплоты сгорания. Высшей теплотой сгорания Q в называют количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг или 1 м 3 горючего вещества при условии, что содержащийся в нем водород сгорает с образованием жидкой воды. Низшей теплотой сгорания Q н называют количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг или 1 м 3 горючего вещества при условии сгорания водорода до образования водяного пара и испарении влаги горючего вещества.
Высшую и низшую теплоты сгорания твердых и жидких горючих веществ можно определить по формулам Д.И. Менделеева:
где Q в, Q н — высшая и низшая теплоты сгорания, кДж/кг; W – содержание в горючем веществе углерода, водорода, кислорода, горючей серы и влаги, %.
Пример 1.6. Определить низшую температуру сгорания сернистого мазута, состоящего из 82,5 % С, 10,65 % Н, 3,1 % S и 0,5 % О; А (зола) = 0,25 %, W = 3 %. Используя уравнение Д.И. Менделеева (1.13), получаем
=38622,7 кДж/кг
Низшую теплоту сгорания 1 м 3 сухих газов можно определить по уравнению
Низшая теплота сгорания некоторых горючих газов и жидкостей, полученная экспериментально, приведена ниже:
|
Углеводороды: метан ……………………….. |
|||
|
этан ………………………… |
|||
|
пропан ……………………… |
|||
|
метиловый …………………. |
|||
|
этиловый …………………… |
|||
|
пропиловый ………………… |
Низшая теплота сгорания некоторых горючих материалов, рассчитанная по их элементному составу, имеет следующие значения:
|
Бензин …………………… |
Каучук синтетический |
||
|
Бумага …………………… |
Керосин ……………… |
||
|
Древесина |
Органическое стекло.. |
||
|
воздушно-сухая ……….. |
Резина ……………….. |
||
|
в конструкциях зданий… |
Торф (W = 20 %) ……. |
Существует нижний предел теплоты сгорания, ниже которого вещества становятся не способными к горению в атмосфере воздуха.
Эксперименты показывают, что вещества являются негорючими, если они не относятся к взрывоопасным и если их низшая теплота сгорания в воздухе не превышает 2100 кДж/кг. Следовательно, теплота сгорания может служить для ориентировочной оценки горючести веществ. Однако следует отметить, что горючесть твердых веществ и материалов в значительной степени зависит и от их состояния. Так, лист бумаги, легко воспламеняющийся от пламени спички, будучи нанесенным на гладкую поверхность металлической плиты или бетонной стены, становится трудногорючим. Следовательно, горючесть веществ зависит также от скорости отвода тепла из зоны горения.
Практически в процессе горения, особенно на пожарах, указанная в таблицах теплота сгорания полностью не выделяется, так как горение сопровождается недожогом. Известно, что нефтепродукты, а также бензол, толуол, ацетилен, т.е. вещества, богатые
углеродом, горят на пожарах с образованием значительного количества сажи. Сажа (углерод) способна гореть и выделять тепло. Если при горении она образуется, то, следовательно, горючее вещество выделяет тепла меньше того количества, которое указано в таблицах. Для веществ, богатых углеродом, коэффициент недожога h составляет 0,8 — 0,9. Следовательно, на пожарах при горении 1 кг резины может выделиться не 33520 кДж, а только 33520´0,8 = 26816 кДж.
Размер пожара обычно характеризуется площадью пожара. Количество тепла, выделяющееся с единицы площади пожара в единицу времени, называют теплотой пожара Q п
Q п = Q н υ м h ,
где υ м – массовая скорость выгорания, кг/(м 2 ×с).
Удельная теплота пожара при внутренних пожарах характеризует тепловую нагрузку на конструкции зданий и сооружений и используется для расчета температуры пожара.
1.6. Температура горения
Выделяющееся в зоне горения тепло воспринимается продуктами сгорания, поэтому они нагреваются до высокой температуры. Та температура, до которой в процессе горения нагреваются продукты сгорания, называется температурой горения . Различают калориметрическую, теоретическую и действительную температуры горения. Действительная температура горения для условий пожара называется температурой пожара.
Под калориметрической температурой горения понимают ту температуру, до которой нагреваются продукты полного сгорания при следующих условиях:
1) всё выделяющееся при горении тепло расходуется на нагревание продуктов сгорания (потери тепла равны нулю);
2) начальные температуры воздуха и горючего вещества равны 0 0 С;
3) количество воздуха равно теоретически необходимому (a = 1);
4) происходит полное сгорание.
Калориметрическая температура горения зависит только от состава горючего вещества и не зависит от его количества.
Теоретическая температура, в отличие от калориметрической, характеризует горение с учетом эндотермического процесса диссоциации продуктов сгорания при высокой температуре
2СО 2 2СО + О 2 - 566,5 кДж.
2Н 2 О2Н 2 + О 2 - 478,5 кДж.
Практически диссоциацию продуктов сгорания необходимо учитывать только при температуре выше 1700 0 С. При диффузионном горении веществ в условиях пожара действительные температуры горения не достигают таких значений, поэтому для оценки условий пожара используют только калориметрическую температуру горения и температуру пожара. Различают температуру внутреннего и наружного пожара. Температура внутреннего пожара – это средняя температура дыма в помещении, где происходит пожар. Температура наружного пожара – температура пламени.
При расчете калориметрической температуры горения и температуры внутреннего пожара исходят из того, что низшая теплота сгорания Q н горючего вещества равна энергии q г, необходимой для нагревания продуктов сгорания от 0 0 С до калориметрической температуры горения
, - теплоемкость компонентов продуктов сгорания (теплоемкость СО 2 принимается для смеси СО 2 и SО 2), кДж/(м 3 ?К).В действительности не вся теплота, выделяющаяся при горении в условиях пожара, расходуется на нагревание продуктов сгорания. Большая часть её расходуется на нагревание конструкций, подготовку горючих веществ к горению, нагревание избыточного воздуха и др. Поэтому температура внутреннего пожара значительно ниже калориметрической. Методика расчета температуры горения предполагает, что весь объем продуктов сгорания нагрет до одной и той же температуры. В действительности температура в различных точках очага горения неодинакова. Наиболее высокой является температура в области пространства, где протекает реакция горения, т.е. в зоне горения (пламени). Значительно ниже температура в местах, где находятся горючие пары и газы, выделившиеся из горящего вещества и продуктов сгорания, смешавшихся с избытком воздуха.
Чтобы судить о характере изменения температуры при пожаре в зависимости от различных условий горения, введено понятие среднеобъемной температуры пожара, под которой понимают среднее значение из величины температур, измеренных термометрами в различных точках внутреннего пожара. Эта температура определяется из опыта.
Высшая теплота сгорания (superior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p 1 , при котором происходит реакция, остается постоянным, а все продукты сгорания принимают ту же температуру t 1 , что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии, за исключением воды, которая конденсируется в жидкость при t 1 .
Низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p 1 , при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру t 1 , что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.
Значение молярной теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений молярной доли компонентов смеси известного состава, при температуре t 1 вычисляют по формуле (5):
где – значение идеальной теплоты сгорания смеси (высшей или низшей);
–молярная доля j-го компонента;
–значение идеальной теплоты сгорания j-го компонента (высшей или низшей).
Числовые значения для t 1 =25 °С приведены в ГОСТ 31369-2008 (таблица 3 раздела 10).
4.2.2 Вычисление массовой теплоты сгорания
Значение массовой теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений массовой доли компонентов смеси известного состава, при температуре вычисляют по формуле (6):
где – молярная доляj -го компонента;
–молярная масса j -го компонента.
4.2.3 Вычисление объемной теплоты сгорания
Значение теплоты сгорания идеального газа, рассчитанное на основе значений объемной доли компонентов, для температуры сгорания t 1 смеси известного состава, измеренных при температуре t 2 и давлении p 1 , вычисляют по формуле (8):
|
|
,где – значение идеальной (высшей или низшей) объемной теплоты сгорания смеси;
R – универсальная газовая постоянная;
T 2 – абсолютная температура, К.
4.2.4 Вычисление плотности, относительной плотности и числа Воббе
Плотность (density): Масса газовой пробы, деленная на ее объем при определенных значениях давления и температуры.
Относительная плотность (relative density): Плотность газа, деленная на плотность сухого воздуха стандартного состава (приложение В ГОСТ 31369-2008) при одинаковых заданных значениях давления и температуры. Термин «идеальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются средами, которые подчиняются закону идеального газа; термин «реальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются реальными средами.
Число Воббе (Wobbe index): Значение высшей объемной теплоты сгорания при определенных стандартных условиях, деленное на квадратный корень относительной плотности при тех же стандартных условиях измерений.
Число Воббе – характеристика горючего газа, определяющая взаимозаменяемость горючих газов при сжигании в бытовых и промышленных горелочных устройствах, измеряется в мегаджоулях на кубический метр.
Относительная плотность идеального газа не зависит от выбора стандартного состояния, и ее вычисляют по формуле (9):
где – относительная плотность идеального газа;
–молярная масса j-го компонента;
Энтальпией горения (DН гор, кДж/моль) вещества называется тепловой эффект реакции окисления 1 моль горючего вещества с образованием высших оксидов.
Теплота горения (Q гор) численно равна энтальпии горения, но противоположна по знаку.
Для индивидуальных веществ тепловой эффект реакции может быть рассчитан по
I следствию закона Гесса.
1. Запишем уравнение реакции горения бутана.
С 4 Н 10 + 6,5(О 2 +3,76 N 2) = 4СО 2 + 5Н 2 О + 6,5×3,76 N 2
2. Выражение для теплового эффекта этой реакции по I следствию закона Гесса
DН 0 р-и = 4DН 0 (СО 2) + 5DН 0 (Н 2 О) - DН 0 (С 4 Н 10) .
3. По таблице 1 приложения находим значения энтальпий образования углекислого газа, воды (газообразной) и бутана.
DН 0 (СО 2) = -393,5 кДж/моль; DН 0 (Н 2 О) = - 241,8 кДж/моль;
DН 0 (С 4 Н 10) = - 126, 2 кДж/моль.
Подставляем эти значения в выражение для теплового эффекта реакции
DН 0 р-и = 4×(–393,5) + 5×(–241,8) – (- 126,2) = - 1656,8 кДж
DН 0 р-и = DН 0 гор = - 1656,8 кДж/моль или Q гор = + 1656,8 кДж/моль.
Таким образом, при сгорании 1 моля бутана выделяется 1656,8 кДж тепла.
В пожарно-технических расчетах часто пользуются понятием удельной теплоты горения. Удельная теплота горения – это количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы массы или объема горючего вещества. Размерность удельной теплоты горения – кДж/кг или кДж/м 3 .
В зависимости от агрегатного состояния воды в продуктах горения различают низшую и высшую теплоту горения. Если вода находится в парообразном состоянии, то теплоту горения называют низшей теплотой горения Q н . Если пары воды конденсируются в жидкость, то теплота горения – высшая Q в .
Температура пламени достигает 100 К и выше, а вода кипит при 373 К, поэтому в продуктах горения на пожаре вода всегда находится в парообразном состоянии, и для расчетов в пожарном деле используется низшая теплота горения Q н.
Низшая теплота горения индивидуальных веществ может быть определена переводом значения DН гор, кДж/моль в Q н, кДж/кг или кДж/м 3 . Для веществ сложного элементного состава низшая теплота горения может быть определена по формуле Д.И. Менделеева. Кроме того, для многих веществ значения низшей теплоты горения приведены в справочной литературе, некоторые данные представлены в приложении 2.
Значение DН гор = - 2256,3 кДж/моль показывает, что при сгорании 1 моля этилацетата выделяется 2256,3 кДж тепла, т.е. Q гор = + 2256,3 кДж/моль.
1 моль СН 3 СООС 2 Н 5 имеет массу 88 г. Можно составить пропорцию
М (СН 3 СООС 2 Н 5) = 88 г/моль ¾ Q гор = 2256,3 кДж/моль
1 кг = 1000 г ¾ Q н кДж/кг
В общем виде формула для перевода из размерности кДж/моль в кДж/кг выглядит следующим образом:
; кДж/кг (3.1)
Если необходимо осуществить перевод из размерности кДж/моль в кДж/м 3 , то можно воспользоваться формулой
, кДж/м 3 . (3.2)
Значения низшей теплоты сгорания веществ и материалов могут быть рассчитаны по формуле Д.И.Менделеева. Данная формула может быть использована для расчетов Q н веществ сложного элементного состава, а также для любых индивидуальных веществ, если предварительно рассчитать массовую долю каждого элемента в соединении (w ).
Q Н = 339,4×w(C) + 1257×w(H) - 108,9 [(w(O) +w(N)) -w(S)] - 25,1, кДж/кг,
w (С), w (Н), w (S), w (О),w (N) – – массовые доли элементов в веществе, %; w (W) – содержание влаги в веществе, %.
1. Для того, чтобы воспользоваться данной формулой, необходим расчет процентного состава каждого элемента в веществе (массовой доли).
Молярная масса сульфадимезина С 12 Н 14 О 2 N 4 S составляет 278 г/моль.
w(C) = (12×12)/278 = 144/278 = 0,518 ×100 = 51,8 %
w(H) = (1×14)/278 = 14/278 = 0,05 ×100 = 5,0 %
w(O) = (16×2)/278 = 32/278 = 0,115 ×100 = 11,5 %
w(N) = (14×4)/278 = 56/278 = 0,202 ×100 = 20,2 %
w(S) = 100 – (51,8 + 5,0 + 11,5 + 20,2) = 11,5 %
2. Подставляем найденные значения в формулу Д.И. Менделеева.
Q Н = 339,4×51,8+1257×5,0-108,9×(11,5+20,2-11,5)-25,1×9×5,0 = 22741 кДж/кг.
Теплота горения смеси газов и паров определяется как сумма произведений теплот горения каждого горючего компонента (Q н) на его объемную долю в смеси (j об ):
Q н
= 
, кДж/м 3 . (3.4)
Можно воспользоваться эмпирической формулой для расчета Q н для газовой смеси:
Q н = 126,5×j(СО) + 107,7×j(Н 2) + 358,2×j(СН 4) + 590,8×j(С 2 Н 4) + 636,9×j(С 2 Н 6) + 913,4×j(С 3 Н 8) + 1185,8×j(С 4 Н 10) + 1462,3×j(С 5 Н 12) + 234,6×j(Н 2 S) , кДж/м 3 (3.5)
Тепловым эффектом реакции называется количество теплоты, которое выделяется или поглощается системой в ходе реакции .
где , - стехиометрические коэффициенты продуктов реакции и исходных веществ; , - стандартные энтальпии образования продуктов реакции и исходных веществ. Теплота образования . Здесь индекс означает formation (образование), а ноль, что величина относится к стандартному состоянию вещества.
Теплота образования веществ определяется по справочникам или рассчитывается исходя из структуры вещества.
Теплотой сгорания называется количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы количества вещества при условии, что начальные и конечные продукты находятся в стандартных условиях.
Различают:
· молярную - для одного моля (кДж/моль),
· массовую − для одного килограмма (кДж/кг),
· объемную − для одного кубического метра вещества (кДж/м³) теплоту сгорания.
В зависимости от агрегатного состояния воды, образовавшейся в процессе горения, различают высшую и низшую теплоту сгорания.
Высшей теплотой сгорания называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы количества горючего вещества, включая тепло конденсации водяных паров.
Низшей теплотой сгорания называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы количества горючего вещества при условии, что вода в продуктах горения находится в газообразном состоянии.
Молярную теплоту сгорания рассчитывают в соответствии с законом Гесса . Для пересчета молярной теплоты сгорания в массовую можно использовать формулу:
где - молярная масса горючего вещества, .
Для веществ в газообразном состоянии при пересчете из стандартной теплоты сгорания в объемную используют формулу:
где - молярный объем газа, который при стандартных условиях равен .
Достаточно точные результаты для сложных горючих веществ или смесей дает формула Менделеева для высшей теплоты сгорания:
где , ; , , , , - содержание в горючем веществе соответственно углерода, водорода, серы, кислорода и азота в масс. процентах.
Для низшей теплоты сгорания
где , ; - содержание влаги в горючем веществе в масс. процентах.
Расчет теплоты сгорания горючих смесей выполняют по формуле
где - низшая теплота сгорания горючей смеси, ; - объемная доля -ого горючего в смеси; - низшая теплота сгорания -ого горючего в смеси, .
Расчет теплоты сгорания газо-воздушных смесей проводят с использованием формулы
где - низшая теплота сгорания горючего вещества, ; - концентрация горючего вещества в газо-воздушной смеси, объемная доля; - теплота сгорания газо-воздушной смеси, .
Теплоёмкость тела называется физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты , полученного телом, к соответствующему приращению его температуры
Количество теплоты, подведенное к телу или отведенное от него, всегда пропорционально количеству вещества.
Удельной теплоёмкостью называется теплоёмкость, отнесённая к единичному количеству вещества. Количество вещества может быть измерено в килограммах, кубических метрах и молях. Поэтому различают массовую, объёмную и молярную теплоёмкость.
Обозначим:
· - молярная теплоемкость , . Это количество теплоты, которое нужно подвесит к 1 молю вещества, что его температура повысилась на 1 Кельвин;
· - массовая теплоемкость , . Это количество теплоты, которое нужно подвесит к 1 килограмму вещества, что его температура повысилась на 1 Кельвин;
· - объемная теплоемкость , . Это количество теплоты, которое нужно подвесит к 1 кубическому метру вещества, что его температура повысилась на 1 Кельвин.
Связь между молярной и массовой теплоемкостями выражается формулой
где - молярная масса вещества. Объемная теплоемкость выражается через молярную следующим образом
где - молярный объем газа при нормальных условиях.
Теплоемкость тела зависит от процесса, в ходе которого осуществляется подвод теплоты.
Теплоемкостью тела при постоянном давлении называют отношение удельного (на 1 моль вещества) количества теплоты, подведенной в изобарном процессе, к изменению температуры тела.
Теплоемкостью тела при постоянном объеме называют отношение удельного (на 1 моль вещества) количества теплоты, подведенной в изохорном процессе, к изменению температуры тела.
Теплоемкость идеальных газов равна
где - число степеней свободы молекулы. Связь между изобарной и изохорной теплоёмкостями идеальных газов определяется уравнением Майера
где -универсальная газовая постоянная.
Теплоемкость веществ в твердой фазе для условий близких к нормальным по закону Дюлонга-Пти равна
Вследствие того что теплоемкость зависит от температуры, расход теплоты для одинакового повышения температуры меняется (рис. 3.1).
Истинной теплоемкостью называют теплоемкость, которая при определенном термодинамическом процессе, выражается следующей формулой
где - обозначает процесс, при котором измеряется теплоемкость. Параметр может принимать значения , и др.
Рис. 3.1. Зависимость теплоемкости от температуры
Средней теплоемкостью называется отношение количества теплоты, сообщаемое телу в заданном процессе, к изменению температуры при условии, что разность температур является конечной величиной. При известной зависимости истинной теплоемкости от температуры среднюю теплоемкость на интервале температур от до можно найти с помощью теоремы о среднем значении
где - средняя теплоемкость, -истинная теплоемкость.
В экспериментальных исследованиях теплоемкости веществ зачастую находят среднюю теплоемкость как функцию верхнего предела, при фиксированном значении нижнего предела, который принимают равным
Зависимости средних теплоемкостей газов от температуры верхнего предела приведены в таблице 3.1.
Теплоемкость газовой смеси зависит от состава смеси и теплоемкостей компонент. Обозначим: - молярная доля компонента в смеси; - объемная доля; - массовая доля. Здесь - количество -ого компонента в моля, м 3 , кг соответственно. Теплоемкость газовой смеси можно определить по формулам
где , , - средние молярная, массовая и объемная теплоемкости -ого компонента смеси.
Таблица 3.1.
| Название газа | Формулы для определения средних мольных теплоемкостей отдельных газов при постоянном объеме, Дж/(моль·град), для температур, 0 С | |
| от 0 до 1500 | от 1501 до 2800 | |
| Воздух | ||
| Кислород | ||
| Азот | ||
| Водород | ||
| Оксид углерода | ||
| Углекислый газ | ||
| Водяной пар |
В тепловых машинах и двигателях, вначале каждого цикла в камеру сгорания подается порция свежей смеси, которую называют свежим зарядом . Однако, как правило, в камере сгорания остаются отработавшие газы от предыдущего цикла.
Коэффициентом остаточных газов называется отношение
где - количество моль остаточных газов, - количество моль свежего заряда. Смесь в камере сгорания остаточных газов со свежим зарядом называется рабочей смесью . Теплоемкость рабочей смеси рассчитывается по формуле
где , - средние теплоемкости свежего заряда и остаточных газов при температуре рабочей смеси; - коэффициент остаточных газов.
Тепло, выделяющееся в зоне горения, расходуется на нагрев продуктов сгорания и тепло потери (к последним относятся предварительный нагрев горючего вещества и излучение из зоны горения в окружающую среду). Максимальная температура, до которой нагреваются продукты горения, называется температурой горения.
В зависимости от условий, в которых протекает процесс горения различают калориметрическую , адиабатическую, теоретическую , и действительную температуры горения .
Под калориметрической температурой горения понимают температуру, до которой нагреваются продукты горения при соблюдении следующих условий:
· все тепло, выделившееся в процессе реакции, идет на нагревание продуктов горения;
· происходит полное сгорание стехиометрической горючей смеси ();
· в процессе образования продуктов горения не происходит их диссоциация;
· горючая смесь находится при начальной температуре 273К и давлении 101,3 кПа.
Адиабатическая температура горения определяется для не стехиометрической горючей смеси ().
Теоретическая температура горения отличается от калориметрической тем, что в расчетах учитываются потери тепла в следствии диссоциации продуктов горения.
Действительная температура горения - это температура, до которой нагреваются продукты горения в реальных условиях.
Рассмотрим расчет только калориметрической и адиабатической температуры горения с небольшой поправкой. Будем считать, что начальная температура исходной смеси отличается от . Обозначим и количества моль рабочей смеси и смеси продуктов горения. Тогда тепловой баланс горения при постоянном давлении можно записать таким образом
где , - средние теплоемкости исходной смеси и продуктов горения; - теплота, выделяющаяся при сгорании 1 моля рабочей смеси, ; и - температуры рабочей смеси и продуктов горения соответственно. По отношению к одному молю рабочей смеси формулу (3.20) можно представить в виде
где - коэффициент молекулярного изменения состава смеси. Из уравнения теплового баланса находят калориметрическую и адиабатическую температуры горения.
Давление при взрыве можно найти с помощью уравнения Клайперона-Менделеева, учитывая, что объем в процессе не меняется.
Практическая работа №3
«Расчет теплоты сгорания веществ»
Цель: Усвоить основные понятия энергетического баланса процессов горения. Научиться делать расчет теплоты сгорания для разного типа горючего вещества (индивидуальные вещества и смеси; сложные вещества, представленные элементарным составом).
Расчетные формулы и алгоритмы
1. Для расчета теплоты сгорания индивидуальных веществ используется формула (3.1). Сначала составляют уравнение реакции горения, с помощью которого определяют стехиометрические коэффициенты и продукты. Затем по таблице (см. таблицу 3.1) находят стандартных энтальпии образования исходных веществ и продуктов реакции. Найденные параметры, подставляются в формулу (3.1) и вычисляется теплота сгорания горючего вещества.
2. Теплоту сгорания сложных веществ находят по формулам Д. И. Менделеева (3.4) и (3.5). Для выполнения расчета необходимо знать только массовые доли элементов в процентах. Теплота сгорания вычисляется в кДж/кг.
3. Для расчета горючих смесей пользуются формулами (3.1) – (3.6). Сначала находят низшую теплоту сгорания каждого горючего газа как индивидуального вещества по формуле (3.2) или как сложного вещества по формулам (3.4),(3.5). Для перехода к объемной теплоте сгорания применяют формулы (3.2),(3.3). Завершают расчет вычислением низшей теплоты сгорания смеси горючих по формуле (3.6).
4. Для определения теплоты сгорания 1 м 3 газо-воздушной смеси вычисляют объемную долю горючих газов в присутствии воздуха, количество которого зависит от . Затем с помощью формулы (3.7) вычисляют теплоту сгорания газо-воздушной смеси.
Пример 3.1. Определить низшую теплоту сгорания ацетилена.
Решение. Запишем уравнение горения ацетилена.
В соответствии с уравнением стехиометрические коэффициенты равны , , , . Используя приложение 3.1 находим стандартные энтальпии образования веществ реакции: , , , . По формуле (3.1) вычисляем низшую теплоту сгорания ацетилена
Для расчета количества тепла, выделяющегося при горении 1 м 3 ацетилена, необходимо полученную величину разделить на молярный объем в стандартных условия (3.3):
Ответ: ;
Решение. По формулам Менделеева (3.4) и (3.5) находим
Ответ: .
Пример 3.3. Определить теплоту сгорания газовой смеси, состоящей из - 40%, - 20%, - 15%, - 5%, - 10%, - 10%.
Решение. Из этих газов горючими являются , , , . Выпишем для каждого горючего уравнение реакции с кислородом:
Стандартные энтальпии образования веществ находим с помощью табличных данных таблице 3.2.
; ; ; ; ; ; ; .
По формуле (3.1) в соответствии с уравнениями горения (1)-(4) находим теплоту сгорания, :
Для смеси горючих газов используем формулу (3.6), учитывая, что молярные и объемные доли совпадают. В результате вычислений получаем низшую теплоту сгорания смеси газов
При сгорании 1 м 3 такой смеси газов выделяется теплота равная
Ответ: ; .
Решение. Записываем уравнение горения пропана
В соответствии в уравнением реакции на 1 м 3 пропана должно приходиться м 3 воздуха для стехиометрической смеси. Учитывая, что на 1 м 3 пропана фактически расходуется м 3 воздуха. Таким образом, в 1 м 3 в пропан-воздушной смеси объемная доля пропана составит
Низшую теплоту сгорания пропана найдем по формуле (3.1). Стандартная энтальпия образования пропана может быть определена по таблице 3.2.
Теплота сгорания пропана равна
Низшую теплоту сгорания пропан-воздушной смеси можно определить по формуле (3.7)
1536,21
Таблица 3.3. Параметры к контрольной задаче №3.1
| Вариант | Условие | Вариант | Условие | Вариант | Условие |
| 1. | CH 3 OH | 11. | C 4 H 8 | 21. | C 8 H 18 |
| 2. | C 2 H 5 OH | 12. | C 4 H 10 | 22. | C 10 H 8 |
| 3. | NH 3 | 13. | C 3 H 8 | 23. | C 12 H 10 |
| 4. | SO 3 | 14. | C 7 H 8 | 24. | CH 4 O |
| 5. | HNO 3 | 15. | C 7 H 16 | 25. | C 2 H 4 O 2 |
| 6. | C 3 H 4 | 16. | C 5 H 12 | 26. | C 2 H 6 O |
| 7. | H 2 S | 17. | C 6 H 12 | 27. | C 3 H 6 O |
| 8. | C 5 H 5 N | 18. | C 6 H 14 | 28. | C 4 H 10 O |
| 9. | С 2 H 5 O | 19. | C 8 H 6 | 29. | CH 6 N 2 |
| 10. | C 3 H 6 | 20. | C 8 H 10 | 30. | C 6 H 7 N |
Таблица 3.4. Параметры к контрольной задаче №3.2 (W - влага )
Теплота сгорания, или теплотворная способность (теплотворность), топлива Q - это количество тепла, выделяющееся при полном сгорании 1 моля (ккал/моль), 1 кг (ккал/кг) или 1 м3 топлива (ккал/м3),
Значение объемной теплоты сгорания применяют обычно при расчетах, связанных с использованием газообразного топлива. При этом различают теплоту сгорания 1 м3 газа при нормальных условиях, т. е. при температуре газа 0°С и давлении 1 кгс/см2, и при стандартных условиях - при температуре 20 °С и давлении 760 мм рт. ст.:
Vct- 293 "норм-
В данной книге асе расчеты теплоты сгорания газообразного топлива даны для 1 м3 в нормальных условиях.
Для нормальных условий подсчитаны также объемы продуктов сгорания всех видов топлива.
При анализе топлива и в теплотехнических расчетах приходится иметь дело с высшей и низшей теплотой сгорания.
Высшая теплота сгорания топлива QB, как уже было сказано, представляет собой количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы топлива с образованием СОг, НгО в жидком состоянии и SO2. К высшей теплоте сгорания близка теплота сгорания, определяемая при сжигании топлива в калориметрической бомбе в атмосфере кислорода <2б. Незначительное отличие теплоты сгорания в бомбе от высшей теплоты сгорания QB обусловлено тем, что при сжигании в атмосфере кислорода топливо окисляется более глубоко, чем при его сгорании на воздухе. Так, например, сера топлива сгорает в калориметрической бомбе не до SO2, а до S03, и при сжигании топлива в бомбе образуются серная и азотная кислоты.
Низшая теплота сгорания топлива QH, как уже было сказано выше, представляет собой количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы топлива с образованием С02, НгО в парообразном состоянии и SO2. Кроме того, при подсчете низшей теплоты сгорания учитывается расход тепла на испарение влаги топлива.
Следовательно, низшая теплота сгорания отличается от высшей расходом тепла на испарение влаги, содержащейся в топливе Wр и обра-
Зующейся при сгорании водорода, содержащегося в топливе
При подсчете разницы между высшей и низшей теплотой сгорания учитывается расход тепла на конденсацию водяного пара и на охлаждение образующегося конденсата до О °С. Это различие составляет около 600 ккал на 1 кг влаги, т. е. 6 ккал на каждый процент влаги, содержащейся в топливе или образующейся при сгорании водорода, входящего в сосіав горючего.
Значения высшей и низшей теплоты сгорания различных видов топ — лив приведены в табл. 18.
У топлива с малым содержанием водорода и влаги различие между высшей и низшей теплотой сгорания невелико, например у антрацита и кокса - всего около 2%. Однако у топлива с высоким содержанием водорода и влаги это различие становится весьма существенным. Так, у природного газа, состоящего в основном из СН4 и содержащего 25% (по імаосе) Н, высшая теплота сгорания превышает низшую на 11%.
Высшая теплота сгорания горючей массы дров, торфа и бурых углей, содержащей около 6% Н, превышает низшую теплоту сгорания на 4-5%. Гораздо больше различие между высшей и низшей теплотой сгорания рабочей массы этих весьма влажных Ч^идов топлива. Оно составляет около 20%.
При оценке эффективности использования указанных видов топлива существенное значение имеет то, какая теплота сгорания принята в расчет, - высшая или низшая.
В СССР и в большинстве зарубежных стран теплотехнические расчеты выполняют обычно на основе низшей теплоты сгорания топлива, поскольку температура уходящих газов, отводимых из топливоисполь — зующих установок, превышает 100 °С, и, следовательно, конденсации водяного пара, содержащегося в продуктах сгорания, не происходит.
В Великобритании и США аналогичные расчеты выполняют обычно на основе высшей теплоты сгорания топлива. Поэтому при сопоставлении данных испытаний котлов и печей, выполненных на основе низшей и высшей теплоты сгорания, необходимо производить соответствующий пересчет Qн и QB по формуле
Q„=QB-6(Г + 9Н) ккал/кг. (II.2)
В теплотехнических расчетах целесообразно применять оба значения теплоты сгорания. Так, для оценки эффективности использования природного газа в котельных, оборудованных контактными экономайзерами, при температуре уходящих газов порядка 30-40 °С следует брать высшую теплоту сгорания, а расчет в условиях, когда конденсация водяного пара не происходит, удобнее выполнять, исходя из низшей теплоты сгорания.
Теплота сгорания топлива определяется составом горючей массы и содержанием балласта в рабочей массе топлива.
Теплота сгорания горючих элементов топлива существенно различна (у водорода примерно в 4 раза больше, чем у углерода, и в 10 раз больше, чем у серы).
Теплота сгорания 1 кг бензина, кеоосина, мазута, т. е. жидкого топлива с высоким содержанием водорода, значительно превышает теплоту сгорания горючей массы кокса, антрацита и других видов твердого — топлива с высоким содержанием углерода и весьма малым содержанием водорода. Теплота сгорания горючей массы топлива обусловливается ее элементарным составом и химическим составом входящих в нее соединений.
Высшая теплота сгорания атомарного водорода, генерируемого » специальных установках, составляет около 85 500 ккал/кг-атом, а выс-
|
Значение высшей и низшей теплоты сгорания некоторых видов топлива
|
Шая теплота сгорания молекулярного водорода, содержащегося в газообразом топливе, - всего лишь 68 000 ккал/моль. Различие в теплотах сгорания (2-85 500-68 000), составляющее около 103 000 ккал/моль, обусловлено расходом энергии на разрыв связей между атомами водорода.
Естественно, что различие в количестве тепла, выделяющегося при сгорании-водорода, входящего в состав горючей массы различных видов топлива, несравненно меньше различия между теплотами сгорания атомарного и молекулярного водорода, однако оно все же имеет место.
Существенное влияние на теплоту сгорания топлива оказывает также характер связей между атомами углерода в молекуле.
В состав различных видов топлива входят углеводороды различных гомологических рядов. Влияние характера химических связей между атомами на теплоту сгорания горючей массы топлива видно из рассмотрения состава и теплоты сгорания углеводородного топлива.
1.Алканы (парафиновые углеводороды) -насыщенные углеводороды алифатического строения. Общая формула алканов СпНгп+2, или СНз- (СНг) п-2-СНз.
Наиболее легкий углеводород метан СН4 входит в. состав ‘большинства технических газов и является основным компонентом природных газов: ставропольского, шебелинского, тюменского, оренбургского и др. Этан СгНв содержится в нефтяных и природных газах, а также в газах, получаемых сухой перегонкой твердого топлива. Из пропана СзН8 и бутана С4Н10 состоят в основном сжиженные газы.
Алканы с большим молекулярным весом входят в состав различных видов жидкого топлива. В молекулах насыщенных углеводородов имеются следующие связи между атомами: С-Н и С-С. Например, структурная формула нормального гексана C6Hi4 имеет вид
I I I I I I н н н н н н
В молекуле гексана 5 связей С-С и 14 связей С-Н.
2. Цикланы - насыщенные углеводороды циклического ‘строения. Общая формула цикланов СпН2п.
|
6 связей С-С и 12 связей С-Н. 3. Алкены - непредельные моноолефиновые углеводороды. Общая формула СпНгп. Наиболее легкий углеводород этого гомологического ряда - этилен (этен) содержится в коксовом и полукоксовом газах, в значительных количествах входит он в нефтезаводские газы. Связи между атомами: С-Н, С-С и одна двойная (олефиновая) связь между двумя атомами углерода С = С; например, у нормального гексена С6Н12 (гексен-1) 5.Алкины - непредельные углеводороды алифатического строения с тройной связью С = С. Общая формула алкинов СпН2п-2. Наибольшее значение из углеводородов этого класса имеет ацетилен НС = СН. Связи между атомами у алкинов: Н-С, С-С и С=С. На теплоту сгорания и жаропроизводительность углеводородов сильно влияет энергия разрыва связей между атомами в молекуле. Тепло? а разрыва связи Н-Н с образованием атомарного водорода составляет около 103 тыс. ккал/моль. В табл. 19 приведены данные о теплотах разрыва связей в углеводородах по Я. К. Сыркину и М. Е. Дяткиной Г161 и по Л. Паулин — ГУ . Таблица 19 |
Чтобы выяснить влияние характера связей между атомами углерода в молекуле углеводородов на теплоту их сгорания, целесообразно использовать не абсолютные значения энергии связей между атомами, а различия в запасе энергии, обусловленные разным характером связей: между атомами в молекуле.
При сопоставлении теплот разрыва связей между атомами углерода в молекуле углеводородов легко увидеть, что разрыв одной двойной связи требует значительно меньшего расхода энергии, чем разрыв двух одинарных связей. Еще меньше расход энергии на разрыв одной тройной связи по сравнению с расходом энергии на разрыв трех одинарных связей. Чтобы установить влияние различия в теплотах разрыва двойной и одинарной связей между атомами углерода на теплоту сгорания
29-
углеводородов, сопоставим два углеводорода различного строения: этилен Н2С=СН2 и циклогексан CeHi2. В обоих углеводородах на один атом углерода приходится по два атома водорода. Однако у непредельного углеводорода этилена между атомами углерода двойная связь, а у предельного циклического углеводорода циклогексана между атомами углерода одинарные связи.
Для удобства подсчета сопоставим три моля этилена (3-С2Н4) с одним молем циклогексана (CeHi2), так как в этом случае при разрыве связей между атомами образуется одинаковое число грамм-атомов углерода и водорода.
Энергия, необходимая для разрыва связей между атомами в трех молях этилена С2Н4, меньше энергии, требуемой на разрыв связей в одном моле циклогексана СвН12. В самом деле, в обоих случаях необходимо разорвать по 12 связей С-Н между атомами углерода и водорода и дополнительно к этому в первом случае - три двойные связи С = С, а во втором случае - шесть одинарных связей С-С, что влечет большой расход энергии.
Поскольку число грамм-атомов углерода и водорода, получаемых при разрыве связей в трех молях этилена и одном моле циклогексана, одинаково, теплота сгорания трех молей этилена должна быть выше теплоты сгорания одного моля циклогексана на число килокалорий, соответствующее разности в теплотах разрыва связей между атомами в одном моле циклогексана и трех молях этилена.
Низшая теплота сгорания трех молей этилена равна 316-3 = =948 тыс. ккал, а одного моля циклогексана 882 тыс. ккал.
Теплоту образования углеводородов из графита и молекулярного водорода можно подсчитать по формуле
Где Qc„Hm - низшая теплота сгорания углеводорода, ккал/моль; Qc - теплота сгорания углерода в виде графита, ккал/кг-атом; п - число атомов углерода в молекуле углеводорода; Qh2 - низшая теплота сгорания молекулярного водорода, ккал/моль; т - число атомов водорода в молекуле углеводорода.
В табл. 20 указаны теплоты образования графита и молекулярного газообразного водорода из некоторых углеводородов и приведены отношения теплот образования к теплотам сгорания соответствующих количеств углерода и молекулярного водорода.
Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих справедливость приведенных выше положений.
Метан СН4. Низшая теплота сгорания 191,8 тыс. ккал/моль. Теплосодержание 1 кг-атом углерода и 2 кмоль водорода, эквивалентных 1 кмоль метана, равно 94 + 2-57,8=209,6 тыс. ккал. Отсюда теплота образования из метана графита и молекулярного водорода равна 191,8-209,6=-17,8 тыс. ккал/моль.
Отношение теплоты образования углерода и водорода из метаиа к сумме теплот сгорания углерода и водорода, образующихся из метана, равно
|
Таблица 20 Теплота сгорания углеводородов и эквивалентных им количеств углерода и водорода
|
Отношение теплоты образования из этана углерода и водорода к сумме теплоты сгорания, образующейся из этана углерода и водорода, равно 20-100
АС>=-ЗбМ~ = -5’5%-
Пропан СзН8. Низшая’теплота сгорания пропана 488,7 тыс. ккал/ моль. Суміма теплот сгорания эквивалентных пропану количеств углерода и водорода равна
3-94+4-57,8=513,2 тыс. ккал/моль.
Теплота образования из пропана графита и водорода
488,7-513,2=-24,5 тыс. ккал/моль.
Отношение теплоты ‘образования из пропана углерода и водорода к сумме теплот сгорания образующихся углерода и водорода равно.-24,5-ЮО
Л<2=——— 513^- =-4,8%.
Этилен (этен) СаН4. Низшая теплота сгорания этилена 316,3 тыс. ккал/моль. Сумма теплоты сгорания эквивалентных одному молю этилена 2 кг-атом углерода и 2 кмоль водорода равна 303,6 тыс. ккал/моль.
Теплота образования из этилена графита и водорода равда
316,3-303,6=12,7 тыс. ккал/моль.
Следовательно, отношение теплоты образования углерода и водорода из этилена к сумме теплот сгорания, образующихся из этилена углерода и водорода, равно 12,7-100
А
Пропилен (пропен) С3Нб. Низшая теплота сгорания пропилена 460,6 тыс. ккал/моль Сумма теплот сгорания эквивалентных 1 молю пропилена 3 кг-атом углерода и 3 кмоль водорода равна 455,4 тыс. ккал/моль.
Теплота образования из пропилена графита и водорода равна
460,6-455,4 = 5,2 тыс. ккал/моль,
Отношение теплоты образования из пропилена углерода и водорода к сумме их теплот сгорания равно
Теплота разложения на углерод и молекулярный водород у первых членов соответствующих гомологических рядов непредельных углеводородов положительная (реакция экзотермическая), а с увеличением молекулярной массы теплота разложения уменьшается и становится величиной отрицательной. Следовательно, среди непредельных углеводородов должно быть вещество определенного молекулярного веса, теплота разложения которого на углерод и водород мала.
В ряду непредельных углеводородов с одной двойной связью - алке — нов таким углеродом является бутилен
СН2 =СН-СН2-СНЯ.
Теплота разложения 1 кмоль бутилена на углерод и молекулярный водород равна всего ~600 ккал, что составляет около 0,1% суммы теплот сгорания, образующихся при разложении бутилена углерода и водорода.
В соответствии с изложенным теплоту сгорания углеводородов и других органических веществ точнее определять по их групповому компонентному составу. Однако фиксировать теплоту сгорания горючего на основе его группового компонентного состава практически возможно только для газообразного топлива.
Определение группового состава жидкого и особенно твердого топлива столь трудно, что приходится ограничиваться определением лишь элементарного состава топлива и подсчитывать теплоту сгорания по данным элементарного анализа горючей массы топлива и содержанию в рабочей массе топлива балласта. Помимо углерода, водорода и серы, в состав горючей массы топлива входят азот и кислород.
Каждый процент азота, содержащийся в горючей массе топлива, снижает ее теплоту сгорания на 1%. Содержание азота в горючей массе жидкого топлива составляет обычно десятые доли процента, в твердом топливе 1-2%. Поэтому присутствие азота в горючей массе жидкого и. твердого топлива сравнительно мало сказывается на его теплоте сгорания.
В газообразном топливе, в отличие от жидкого и твердого, азот не входит в состав компонентов горючей массы, а содержится в виде молекулярного азота N2 и является балластирующим компонентом. Содержание азота в некоторых видах газообразного топлива очень велико и сильно влияет на его теплоту сгорания.
|
Зависимость теплоты сгорания и жаропроизводительности горючей массы твердого топлива от содержания в ней кислорода1
|
Как уже было сказано выше, каждый процент химически связанного кислорода, содержащегося в горючей массе, снижает теплоту ее сгорания на 26 ккал/кг.
Таким образом, повышение на 1% содержания кислорода в горючей массе твердого топлива, например каменных углей с теплотой сгорания около 8000 ккал/кг, снижает теплоту сгорания горючей массы топлива на 1% в результате уменьшения содержания углерода и водорода и на (26-100) -.8000=0,32% вследствие частичного окисления горючей массы топлива, а всего примерно на 1,3%. Следовательно, изменение содержания кислорода в горючей массе топлива сильно отражается на его теплоте сгорания.
Теплоты сгорания горючей массы твердого топлива с содержанием около 6% водорода, сравнительно малым содержанием серы и различным содержанием кислорода и углерода приведены в табл. 21.
Приведенные в таблице данные показывают, что теплота сгорания горючей массы жирного каменного угля на 80% превышает теплоту сгорания горючей массы древесины благодаря меньшему содержанию кислорода и соответственно большему содержанию углерода.
Балласт в топливе резко снижает его теплоту сгорания прежде всего вследствие соответствующего снижения содержания горючей массы. Кроме того, часть тепла тратится на испарение влаги, а при значительном содержании минеральной массы топлива - также на ее разложение при высокой температуре в топках. Соответственно снижается доля полезно используемого тепла.
В каменных углях с теплотой сгорания около 6000 ккал/кг увеличение содержания влаги на 1% снижает низшую теплоту сгорания на 66 ккал/кг, в том числе на 60 ккал/кг в результате увеличения содержания балласта в топливе и на 6 ккал/кг вследствие расхода тепла на испарение влаги.
2 Б М Рарич 33
Таким образом, дополнительный расход тепла на испарение влаги составляет лишь Vio от снижения теплоты сгорания ввиду уменьшения содержания горючей массы в топливе. Для мазута с теплотой сгорания более 9000 ккал/кг доля дополнительного расхода тепла на испарение влаги еще меньше (табл. 22).
Таблица 22
|
Изменение низшей теплоты сгорания топлива при увеличении содержания влаги на 1%
|
У топлива с постоянным составом горючей массы и незначительной зольностью теплота сгорания однозначно определяется содержанием влаги. Поэтому для таких видов топлива, как дрова, низшую теплоту сгорания рабочей массы QS можно определять в зависимости от содержания влаги по формуле
Qjj (100 - WV) - 600WP
QЈ=—————— jqq————— ккал/кг,
Где QЈ - низшая теплота сгорания сухого топлива (мало меняющаяся величина, берется по справочным таблицам), ккал/кг; - содержание івл^ги, определяется при анализе рабочего топлива, % по массе).
При переменной зольности топлива низшую теплоту сгорания рабочей массы подсчитывают по теплоте сгорания горючей массы по формуле
600WP
Qk=———————- jqq—————— ккал/кг,
Где Qh - низшая теплота сгорания горючей массы, ккал/кг; Лр - зольность топлива, %’. - влажность топлива, %
