Forbrændingsvarme

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 6. august 2016; verifikation kræver 21 redigeringer .

Forbrændingsvarmen er mængden af varme, der frigives under den fuldstændige forbrænding af en masse (for faste og flydende stoffer) eller volumetriske (for gasformige) stofenheder. Det måles i joule eller kalorier . Forbrændingsvarmen pr. masseenhed eller volumen brændstof kaldes specifik forbrændingsvarme . I SI-systemet: J / kg. Ikke-systemiske måleenheder bruges også ret ofte: kJ / kg, MJ / kg og kcal / kg .

For at måle det bruges kalorimetrimetoder . Forbrændingsvarmen bestemmes af den kemiske sammensætning af det brændbare stof. De kemiske grundstoffer, der er indeholdt i det brændbare stof , er betegnet med de accepterede symboler C , H , O , N , S , og aske og vand - med henholdsvis symbolerne A og W .

Typer af brændværdi

Forbrændingsvarmen kan relateres til arbejdsmassen af det brændbare stof , det vil sige til det brændbare stof i den form, hvori det kommer ind i forbrugeren; til stoffets tørre masse ; til den brændbare masse af et stof , altså til et brændbart stof, der ikke indeholder fugt og aske. $Q^{P}$ $Q^{C}$ $Q^{\Gamma }$

Der er højere ( ) og lavere ( ) brændværdier. $Q_{B}$ $Q_{H}$

Højere brændværdi forstås som den mængde varme, der frigives under den fuldstændige forbrænding af et stof, herunder kondensationsvarmen af vanddamp under afkøling af forbrændingsprodukterne.

Den nedre brændværdi svarer til den mængde varme, der frigives ved fuldstændig forbrænding, uden hensyntagen til kondensationsvarmen af vanddamp. Kondensationsvarmen af vanddamp kaldes også den latente fordampningsvarme (kondensation) .

Den lavere og højere brændværdi er forbundet med forholdet: , $Q_{B}=Q_{H}+k(W+9H)$

hvor k er en koefficient lig med 25 kJ/kg (6 kcal/kg); W er mængden af vand i det brændbare stof, vægtprocent; H er mængden af brint i det brændbare stof, vægtprocent.

Beregning af forbrændingsvarme

Den højere brændværdi er således mængden af frigivet varme under den fuldstændige forbrænding af en enhedsmasse eller volumen (for gas) af et brændbart stof og afkøling af forbrændingsprodukterne til dugpunktstemperaturen. I varmetekniske beregninger er bruttobrændværdien taget til 100%. Den latente forbrændingsvarme af gas er den varme, der frigives under kondenseringen af vanddamp indeholdt i forbrændingsprodukterne. Teoretisk kan det nå op på 11%.

I praksis er det ikke muligt at afkøle forbrændingsprodukterne til fuldstændig kondensering, og derfor indføres begrebet netto brændværdi (QHp), som opnås ved at trække fordampningsvarmen af vanddamp fra den højere brændværdi, der begge er indeholdt i stoffet og dannet under dets forbrænding. Der bruges 2514 kJ/kg (600 kcal/kg) på fordampning af 1 kg vanddamp. Nettobrændværdien for flydende og faste stoffer bestemmes af formlerne (kJ / kg eller kcal / kg):

$Q_{H}^{P}=Q_{B}^{P}-2514\cdot ((9H^{P}+W^{P})/100)$

eller

$Q_{H}^{P}=Q_{B}^{P}-600\cdot ((9H^{P}+W^{P})/100)$ , hvor:
2514 er fordampningsvarmen ved 0 °C og atmosfærisk tryk, kJ/kg; og - indholdet af brint og vanddamp i arbejdsbrændstoffet, %; 9 er en koefficient, der viser, at når 1 kg brint forbrændes i kombination med ilt, dannes 9 kg vand.
$H^{P}$ $W^{P}$

Brændværdien er den vigtigste egenskab ved et brændstof, da den bestemmer mængden af varme, der opnås ved afbrænding af 1 kg fast eller flydende brændstof eller 1 m³ gasformigt brændstof i kJ/kg (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 eller 4,19 kJ.

Nettobrændværdien bestemmes eksperimentelt for hvert stof og er en referenceværdi. Det kan også bestemmes for faste og flydende materialer, med en kendt grundstofsammensætning, ved beregning i overensstemmelse med formlen for D. I. Mendeleev , kJ / kg eller kcal / kg:

$Q_{H}^{P}=339\cdot C^{P}+1256\cdot H^{P}-109\cdot (O^{P}-S_{L}^{P})-25.14\cdot (9\cdot H^{P}+W^{P})$

eller

$Q_{H}^{P}=81\cdot C^{P}+246\cdot H^{P}-26\cdot (O^{P}+S_{L}^{P})-6\cdot W^{P}$ , hvor:

$C_P$ , , , , er indholdet af kulstof, brint, oxygen, flygtigt svovl og fugt i brændstoffets arbejdsmasse i % (efter masse). $H_{P}$ $O_{P}$ $S_{L}^{P}$ $W_{P}$

Til sammenlignende beregninger anvendes det såkaldte referencebrændstof , som har en specifik forbrændingsvarme svarende til 29308 kJ / kg (7000 kcal / kg).

I Rusland udføres termiske beregninger (for eksempel beregningen af varmebelastningen for at bestemme kategorien af lokalerne for eksplosion og brandfare [1] ) normalt i henhold til den lavere brændværdi; i USA, Storbritannien, Frankrig - på det højeste. I Storbritannien og USA, før introduktionen af det metriske system , blev specifikke varmeværdier målt i britiske termiske enheder (BTU) pr. pund (lb) (1Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

Stoffer og materialer	Netto brændværdi ved konstant tryk , MJ/kg $Q_{H}^{P}$
Benzin	41,87 [2]
Petroleum	42,9–43,12 [3]
Papir (bøger, magasiner)	13,4 [4]
Træ (stænger B = 14%)	13,8 [4]
Naturgummi	44,73-44,8 [4]
Polyvinylchlorid linoleum	14.31 [4]
Gummi	33,52
Stapelfibre	13.8
Polyethylen	47,14 [4]
Polystyren	39 [4]
Bomuld løsnet	15,7 [4]

De højeste brændværdier af naturgasser fra forskellige kilder

Data indhentet af Det Internationale Energiagentur [5] .

Algeriet : 42.000 kJ/m³
Bangladesh : 36.000 kJ/m³
Hviderusland : 33.000 kJ/m³
UK : 39.710 kJ/m³
Vietnam : 45.520 kJ/m³
Canada : 38.200 kJ/m³
Indonesien : 40.600 kJ/m³
Holland : 33.320 kJ/m³
Norge : 39.877 kJ/m³
Rusland : 38.231 kJ/m³
Saudi-Arabien : 38.000 kJ/m³
USA : 38.416 kJ/m³
Usbekistan : 37.889 kJ/m³

Mængden af elektricitet, der skal til for at køre en 100W pære i 1 år

Mængden af brændstof, der kræves for at generere den elektricitet, der er angivet nedenfor, er beregnet til 100 % effektivitet ved konvertering af termisk energi til elektrisk energi. Da de fleste kraftværker og distributionssystemer opnår effektivitet ( COP ) i størrelsesordenen 30-35 %, vil den faktiske mængde brændstof, der bruges til at drive en 100 W pære, være cirka tre gange den angivne mængde.

228,5 kg træ (ved 20% luftfugtighed)
88,5 kg kul (lav-aske antracit)
72,1 kg petroleum
79,2 m³ naturgas (ved brug af en gennemsnitsværdi på 40.000 kJ/m³)
63 kg metan
26 kg brint
0,04 g uran (her refererer til den energi, der frigives i en nuklear kædereaktion )
1,75 * 10 −5 g antistof (her mener vi den energi, der frigives under annihilation ).

Noter

↑ NPB 105-03
↑ Brændværdi Automatiske brandslukningsanlæg, brandslukningsinstallationer, alarmdesign, alarmvedligeholdelse, sprinklere: sprinklere og drenchere, brandalarminstallation, brandundersøgelse, brandhæmmende maling, belægninger og sammensætninger, brandhæmmende behandling, brandbeskyttelse af strukturer, metalkonstruktioner , brandsikkerhedssystemer, brandkategorier, evakueringsplan, sikkerhedsbrandalarm, brandporte, metaldøre, brandalarmsystemer, automatisk brandslukning, brandsikring, installation af alarmsystemer . stopfire.ru. Hentet 19. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2017. (Russisk)
↑ GOST 10227-86. Brændstof til jetmotorer. Brændstof til jetmotorer. . www.nge.ru Hentet 19. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2017. (ubestemt)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 Fire Safety Audit LLC (utilgængeligt link) . pozharaudit.ru. Hentet 19. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 31. oktober 2017. (ubestemt)
↑ Key World Energy Statistics (2005), side 59 (link ikke tilgængeligt) . Hentet 14. november 2010. Arkiveret fra originalen 5. december 2010. (ubestemt)

Litteratur

Fysisk encyklopædisk ordbog
Store sovjetiske encyklopædi
Manual til anvendelse af NPB 105-95 "Bestemmelse af kategorier af lokaler og bygninger for eksplosions- og brandfare"