القيمة الحرارية لأنواع الوقود المختلفة: مقارنة أنواع الوقود حسب القيمة الحرارية + جدول القيمة الحرارية

عند حرق كمية معينة من الوقود، يتم إطلاق كمية قابلة للقياس من الحرارة.وفقًا للنظام الدولي للوحدات، يتم التعبير عن القيمة بالجول لكل كجم أو م³. ولكن يمكن أيضًا حساب المعلمات بالسعرات الحرارية أو بالكيلوواط. إذا كانت القيمة مرتبطة بوحدة قياس الوقود، تسمى محددة.

ما الذي يؤثر على القيمة الحرارية لأنواع الوقود المختلفة؟ ما هي قيمة مؤشر المواد السائلة والصلبة والغازية؟ الإجابات على الأسئلة المذكورة أعلاه موصوفة بالتفصيل في المقالة. بالإضافة إلى ذلك، قمنا بإعداد جدول يعرض الحرارة النوعية لاحتراق المواد - وستكون هذه المعلومات مفيدة عند اختيار نوع الوقود عالي الطاقة.

معلومات عامة عن القيمة الحرارية

يجب أن يتميز إطلاق الطاقة أثناء الاحتراق بمعلمتين: الكفاءة العالية وغياب إنتاج المواد الضارة.

يتم الحصول على الوقود الاصطناعي عن طريق معالجة الوقود الطبيعي - الوقود البيولوجي. بغض النظر عن حالة التجميع، فإن المواد الموجودة في تركيبها الكيميائي تحتوي على جزء قابل للاشتعال وغير قابل للاشتعال. الأول هو الكربون والهيدروجين. والثاني يتكون من الماء والأملاح المعدنية والنيتروجين والأكسجين والمعادن.

بناءً على حالة التجميع، ينقسم الوقود إلى سائل وصلب وغازي. تتفرع كل مجموعة إلى مجموعة فرعية طبيعية وصناعية (+)

عند حرق 1 كجم من هذا "الخليط"، يتم إطلاق كميات مختلفة من الطاقة. بالضبط مقدار هذه الطاقة التي سيتم إطلاقها يعتمد على نسب هذه العناصر - الجزء القابل للاحتراق، والرطوبة، ومحتوى الرماد والمكونات الأخرى.

تتكون حرارة احتراق الوقود (HCT) من مستويين - الأعلى والأدنى. يتم الحصول على المؤشر الأول بسبب تكثيف الماء، وفي الثانية لا يؤخذ هذا العامل في الاعتبار.

هناك حاجة إلى أدنى TCT لحساب الحاجة إلى الوقود وتكلفته، وبمساعدة هذه المؤشرات، يتم تجميع موازين الحرارة وتحديد كفاءة منشآت حرق الوقود.

يمكن حساب TST تحليليا أو تجريبيا. وإذا كان التركيب الكيميائي للوقود معروفا، تطبق الصيغة الدورية. تعتمد التقنيات التجريبية على القياس الفعلي للحرارة الناتجة عن احتراق الوقود.

في هذه الحالات، يتم استخدام قنبلة احتراق خاصة - المسعرية، جنبا إلى جنب مع المسعر الحراري والترموستات.

ميزات الحسابات فردية لكل نوع من أنواع الوقود. مثال: يتم حساب TCT في محركات الاحتراق الداخلي من القيمة الأدنى، لأن السائل لا يتكثف في الاسطوانات.

يتم تثبيت TST باستخدام المسعر القنبلة. الأكسجين المضغوط مشبع ببخار الماء. يتم وضع عينة من الوقود في مثل هذه البيئة ويتم تحديد النتائج.

كل نوع من المواد له TST خاص به بسبب خصائص تركيبه الكيميائي. تختلف القيم بشكل كبير، نطاق التقلبات هو 1000-10000 كيلو كالوري / كجم.

عند مقارنة أنواع مختلفة من المواد، يتم استخدام مفهوم الوقود المرجعي، وهو يتميز بانخفاض نسبة TCT بمقدار 29 ميجا جول/كجم.

القيمة الحرارية للمواد الصلبة

تشمل هذه الفئة الخشب، والجفت، وفحم الكوك، والصخر الزيتي، والفحم الحجري، والوقود المسحوق. المكون الرئيسي للوقود الصلب هو الكربون.

ميزات أنواع مختلفة من الخشب

يتم تحقيق أقصى قدر من الكفاءة من استخدام الحطب بشرط استيفاء شرطين - الخشب الجاف وعملية الاحتراق البطيئة.

يتم نشر قطع من الخشب أو تقطيعها إلى قطع يصل طولها إلى 25-30 سم بحيث يمكن تحميل الحطب بسهولة في صندوق الاحتراق

مثالي لاجل تسخين موقد الخشب تعتبر قضبان البلوط والبتولا والرماد. يتميز الزعرور والبندق بمؤشرات جيدة. لكن الأشجار الصنوبرية لها قيمة حرارية منخفضة، ولكن معدل حرق مرتفع.

كيف تحترق الصخور المختلفة:

1. خشب الزان، البتولا، الرماد، البندق من الصعب ذوبانها، لكنها قادرة على حرق الرطوبة بسبب محتواها المنخفض من الرطوبة.
2. ألدر مع الحور الرجراج لا تشكل السخام و"تعرف كيف" لإزالته من المدخنة.
3. البتولا يتطلب كمية كافية من الهواء في صندوق الاحتراق، وإلا فإنه سوف يدخن ويترسب الراتنج على جدران الأنبوب.
4. صنوبر يحتوي على مادة راتنجية أكثر من شجرة التنوب، لذلك فهو يشتعل ويحترق بشكل أكثر سخونة.
5. شجرة الكمثرى والتفاح ينقسم بسهولة أكبر من الآخرين ويحترق جيدًا.
6. الارز يتحول تدريجياً إلى فحم مشتعل.
7. الكرز والدردار فهي تدخن، ويصعب تقسيم شجرة الدلب.
8. الزيزفون مع الحور يحترق بسرعة.

تعتمد مؤشرات TST للسلالات المختلفة بشدة على كثافة السلالات المحددة. 1 متر مكعب من الحطب يعادل حوالي 200 لتر من الوقود السائل و 200 م2³ غاز طبيعي. يقع الخشب والحطب ضمن فئة كفاءة استخدام الطاقة المنخفضة.

تأثير العمر على خصائص الفحم

الفحم مادة طبيعية من أصل نباتي. يتم استخراجه من الصخور الرسوبية. يحتوي هذا الوقود على الكربون وعناصر كيميائية أخرى.

بالإضافة إلى النوع، تتأثر حرارة احتراق الفحم أيضًا بعمر المادة. ينتمي البني إلى فئة الشباب، يليه الحجر، ويعتبر الأنثراسايت الأقدم.

يتم تحديد محتوى الرطوبة أيضًا حسب عمر الوقود: فكلما كان الفحم أصغر سنًا، زاد محتواه من الرطوبة. مما يؤثر أيضًا على خصائص هذا النوع من الوقود

وتصاحب عملية احتراق الفحم إطلاق مواد تلوث البيئة، وتغطى شبكات الغلايات بالخبث. هناك عامل آخر غير مناسب للغلاف الجوي وهو وجود الكبريت في الوقود. يتحول هذا العنصر، عند ملامسته للهواء، إلى حمض الكبريتيك.

تمكن المصنعون من تقليل محتوى الكبريت في الفحم قدر الإمكان. ونتيجة لذلك، يختلف TST حتى داخل نفس النوع. تؤثر جغرافية الإنتاج أيضًا على الأداء. ليس فقط الفحم النقي يمكن استخدامه كوقود صلب، ولكن أيضًا الخبث المقولب.

لوحظت أعلى سعة للوقود في فحم الكوك. الحجر والفحم والفحم البني والفحم الحجري لها أيضًا خصائص جيدة.

خصائص الكريات والقوالب

ويتم إنتاج هذا الوقود الصلب صناعيا من مخلفات الأخشاب والنباتات المختلفة.

يتم تجفيف واستخدام النشارة الممزقة واللحاء والكرتون والقش معدات خاصة يتحول إلى حبيبات. ولكي تكتسب الكتلة درجة معينة من اللزوجة، يضاف إليها البوليمر، اللجنين.

تتميز الكريات بتكلفة مقبولة، والتي تتأثر بارتفاع الطلب وخصائص عملية التصنيع. لا يمكن استخدام هذه المادة إلا في الغلايات المصممة لهذا النوع من الوقود.

تختلف القوالب فقط في الشكل، ويمكن تحميلها في الأفران والغلايات. وينقسم كلا النوعين من الوقود إلى أنواع تعتمد على المواد الخام: الأخشاب المستديرة، الخث، عباد الشمس، القش.

ش الكريات والقوالب هناك مزايا كبيرة مقارنة بأنواع الوقود الأخرى:

• الود البيئي الكامل.
• إمكانية التخزين في أي ظروف تقريبا؛
• مقاومة الإجهاد الميكانيكي والفطريات.
• حرق موحد وطويل.
• حجم الحبيبات الأمثل للتحميل في جهاز التدفئة.

يعد الوقود الصديق للبيئة بديلاً جيدًا لمصادر الحرارة التقليدية، وهي غير متجددة ولها تأثير سلبي على البيئة. ولكن الكريات والقوالب تتميز بزيادة خطر الحريق، والتي ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار عند تنظيم موقع التخزين.

إذا رغبت في ذلك، يمكنك ترتيب إنتاج قوالب الوقود بنفسك؛ لمزيد من التفاصيل، راجع هذا المقال.

معلمات المواد السائلة

تتحلل المواد السائلة، مثل المواد الصلبة، إلى المكونات التالية: الكربون، الهيدروجين، الكبريت، الأكسجين، النيتروجين. يتم التعبير عن النسبة بالوزن.

يتكون الصابورة العضوية الداخلية للوقود من الأكسجين والنيتروجين، وهذه المكونات لا تحترق ويتم تضمينها في التركيبة بشكل مشروط. يتكون الصابورة الخارجية من الرطوبة والرماد.

يحتوي البنزين على حرارة احتراق نوعية عالية. اعتمادًا على العلامة التجارية، فهي 43-44 ميجا جول.

يتم تحديد مؤشرات مماثلة لحرارة الاحتراق النوعية لكيروسين الطيران - 42.9 ميجا جول. يقع وقود الديزل أيضًا ضمن فئة القادة من حيث القيمة الحرارية - 43.4-43.6 ميجا جول.

نظرًا لأن البنزين يحتوي على TCT أكثر من وقود الديزل، فيجب أن يتمتع باستهلاك وكفاءة أعلى. لكن وقود الديزل أكثر اقتصادا بنسبة 30-40٪ من البنزين

يتميز وقود الصواريخ السائل والإيثيلين جلايكول بقيم TCT منخفضة نسبيًا. يمتلك الكحول والأسيتون الحد الأدنى من حرارة الاحتراق النوعية. أدائها أقل بكثير من أداء وقود المحركات التقليدية.

خصائص الوقود الغازي

يتكون الوقود الغازي من أول أكسيد الكربون والهيدروجين والميثان والإيثان والبروبان والبيوتان والإيثيلين والبنزين وكبريتيد الهيدروجين ومكونات أخرى. يتم التعبير عن هذه الأرقام كنسبة مئوية من حيث الحجم.

الهيدروجين لديه أعلى حرارة الاحتراق.عند احتراق كيلوغرام من المادة، يطلق 119.83 MJ من الحرارة. ولكن لديها درجة أعلى من الانفجار

يحتوي الغاز الطبيعي أيضًا على قيم حرارية عالية.

وهي تساوي 41-49 ميجا جول لكل كجم. ولكن، على سبيل المثال، يحتوي الميثان النقي على قيمة حرارية أعلى - 50 ميجا جول لكل كيلوغرام.

جدول مقارن للمؤشرات

يعرض الجدول قيم الحرارة النوعية للكتلة لاحتراق الوقود السائل والصلب والغازي.

يوضح الجدول أن الهيدروجين يمتلك أعلى مؤشرات TST بين جميع المواد، وليس فقط المواد الغازية. إنه ينتمي إلى أنواع الوقود عالية الطاقة.

ناتج احتراق الهيدروجين هو الماء العادي. ولا تنبعث من هذه العملية خبث الفرن والرماد وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، مما يجعل المادة قابلة للاحتراق صديقة للبيئة. لكنه متفجر وذو كثافة منخفضة، لذلك يصعب تسييل هذا الوقود ونقله.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

حول القيمة الحرارية لأنواع مختلفة من الخشب. مقارنة المؤشرات لكل م³ و كجم.

TCT هي الخاصية الحرارية والتشغيلية الأكثر أهمية للوقود. يستخدم هذا المؤشر في مختلف مجالات النشاط البشري: المحركات الحرارية ومحطات الطاقة والصناعة والتدفئة المنزلية والطهي.

تساعد قيم القيمة الحرارية على مقارنة أنواع الوقود المختلفة حسب درجة الطاقة المنطلقة، وحساب الكتلة المطلوبة من الوقود، وتوفير التكاليف.

هل لديك ما تضيفه أو لديك أسئلة حول القيمة الحرارية لأنواع الوقود المختلفة؟ يمكنك ترك تعليقات على المنشور والمشاركة في المناقشات - نموذج الاتصال موجود في الجزء السفلي.