Trong quá trình tiến hóa, loài người đã học cách thu được năng lượng nhiệt bằng cách đốt các loại nhiên liệu khác nhau. Ví dụ đơn giản nhất là ngọn lửa làm từ gỗ do người nguyên thủy đốt lên, và từ đó than bùn, than đá, xăng, dầu, khí tự nhiên - tất cả đều là những loại nhiên liệu đốt cháy mà con người nhận được năng lượng nhiệt. Vậy nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy là gì?
Nhiệt lượng đến từ đâu trong quá trình đốt cháy?
Bản thân quá trình đốt cháy nhiên liệu là một phản ứng hóa học, oxy hóa. Hầu hết nhiên liệu đều chứa một lượng lớn cacbon C, hydro H, lưu huỳnh S và các chất khác. Trong quá trình đốt cháy, các nguyên tử C, H và S kết hợp với nguyên tử oxy O 2 tạo thành các phân tử CO, CO 2, H 2 O, SO 2. Trong trường hợp này, một lượng lớn năng lượng nhiệt được giải phóng, thứ mà con người đã học cách sử dụng cho mục đích riêng của mình.
Cơm. 1. Các loại nhiên liệu: than, than bùn, dầu, khí đốt.
Sự đóng góp chính vào việc giải phóng nhiệt là do carbon C. Sự đóng góp lớn thứ hai vào lượng nhiệt được tạo ra bởi hydro H.
Cơm. 2. Nguyên tử cacbon phản ứng với nguyên tử oxi.
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy là gì?
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy q là đại lượng vật lý bằng lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu.
Công thức tính nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy như sau:
$$q=(Q \trên m)$$
Q là lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu, J;
m – khối lượng nhiên liệu, kg.
Đơn vị đo q trong Hệ đơn vị quốc tế (SI) là J/kg.
$$[q]=(J \over kg)$$
Để biểu thị các giá trị lớn của q, người ta thường sử dụng các đơn vị năng lượng ngoài hệ thống: kilojoules (kJ), megajoules (MJ) và gigajoules (GJ).
Giá trị q của các chất khác nhau được xác định bằng thực nghiệm.
Biết q, ta tính được lượng nhiệt Q sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu có khối lượng m:
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy được đo như thế nào?
Để đo q, người ta sử dụng các dụng cụ gọi là nhiệt lượng kế (calor - nhiệt, meteo - đo).
Một thùng chứa một phần nhiên liệu được đốt cháy bên trong thiết bị. Bình được đặt trong nước đã biết khối lượng. Kết quả của quá trình đốt cháy, nhiệt thoát ra làm nóng nước. Độ lớn của khối lượng nước và sự thay đổi nhiệt độ của nó giúp tính được nhiệt lượng của quá trình đốt cháy. Tiếp theo, q được xác định bằng công thức trên.
Cơm. 3. Đo nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy.
Bạn có thể tìm thấy giá trị q ở đâu
Thông tin về các giá trị nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy đối với các loại nhiên liệu cụ thể có thể được tìm thấy trong sách tham khảo kỹ thuật hoặc trong các phiên bản điện tử của chúng trên tài nguyên Internet. Chúng thường được trình bày trong bảng sau:
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy, q
Nguồn nhiên liệu hiện đại, đã được chứng minh là có hạn. Vì vậy, trong tương lai chúng sẽ được thay thế bằng các nguồn năng lượng khác:
- nguyên tử, sử dụng năng lượng của phản ứng hạt nhân;
- năng lượng mặt trời, chuyển đổi năng lượng của ánh sáng mặt trời thành nhiệt và điện;
- gió;
- địa nhiệt, sử dụng sức nóng của suối nước nóng tự nhiên.
Chúng ta đã học được gì?
Vì vậy, chúng tôi đã tìm ra lý do tại sao rất nhiều nhiệt tỏa ra khi nhiên liệu cháy. Để tính lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy một khối lượng m nhất định của nhiên liệu, cần biết giá trị q - nhiệt dung riêng khi đốt cháy nhiên liệu này. Các giá trị của q được xác định bằng thực nghiệm bằng phương pháp đo nhiệt lượng và được cho trong sách tham khảo.
Kiểm tra về chủ đề
Đánh giá báo cáo
Đánh giá trung bình: 4.2. Tổng số xếp hạng nhận được: 65.
Máy nhiệt trong nhiệt động lực học, đây là những động cơ nhiệt và máy làm lạnh (máy nén nhiệt) hoạt động định kỳ. Một loại máy làm lạnh là bơm nhiệt.
Các thiết bị thực hiện công cơ học sử dụng nội năng của nhiên liệu gọi là động cơ nhiệt (động cơ nhiệt).Để hoạt động của động cơ nhiệt, cần có các bộ phận sau: 1) nguồn nhiệt có mức nhiệt độ cao hơn t1, 2) nguồn nhiệt có mức nhiệt độ thấp hơn t2, 3) chất lỏng làm việc. Nói cách khác: mọi động cơ nhiệt (động cơ nhiệt) đều bao gồm máy sưởi, tủ lạnh và chất lỏng làm việc .
BẰNG chất lỏng làm việc khí hoặc hơi nước được sử dụng, vì chúng được nén tốt và tùy thuộc vào loại động cơ, có thể có nhiên liệu (xăng, dầu hỏa), hơi nước, v.v. Bộ gia nhiệt truyền một lượng nhiệt nhất định (Q1) cho chất lỏng làm việc , và nội năng của nó tăng lên do nội năng này, công cơ (A) được thực hiện, sau đó chất lỏng công tác toả một lượng nhiệt nhất định cho tủ lạnh (Q2) và được làm nguội về nhiệt độ ban đầu. Sơ đồ được mô tả thể hiện chu trình vận hành của động cơ và mang tính tổng quát; trong động cơ thực, vai trò của lò sưởi và tủ lạnh có thể được thực hiện bởi nhiều thiết bị khác nhau. Môi trường có thể phục vụ như một tủ lạnh.
Vì phần năng lượng của chất lỏng làm việc trong động cơ được truyền đến tủ lạnh nên rõ ràng là không phải toàn bộ năng lượng mà nó nhận được từ bộ sưởi đều được sử dụng để thực hiện công. Tương ứng, hiệu quảĐộng cơ (hiệu suất) bằng tỷ số giữa công thực hiện (A) và lượng nhiệt mà nó nhận được từ bộ sưởi (Q1):
Động cơ đốt trong (ICE)
Có hai loại động cơ đốt trong (ICE): bộ chế hòa khí Và dầu diesel. Trong động cơ chế hòa khí, hỗn hợp làm việc (hỗn hợp nhiên liệu và không khí) được chuẩn bị bên ngoài động cơ trong một thiết bị đặc biệt và từ đó đi vào động cơ. Trong động cơ diesel, hỗn hợp nhiên liệu được chuẩn bị ngay trong động cơ.
ICE bao gồm xi lanh
, trong đó nó di chuyển pít-tông
; có trong xi lanh hai van
, thông qua một trong số đó hỗn hợp dễ cháy được đưa vào xi lanh, và qua bên kia, khí thải được thải ra khỏi xi lanh. Sử dụng pít-tông cơ cấu tay quay
kết nối với trục khuỷu
, bắt đầu quay theo chuyển động tịnh tiến của piston. Xi lanh được đóng lại bằng nắp.
Chu trình làm việc của động cơ đốt trong bao gồm bốn thanh: nạp, nén, hành trình, xả. Trong quá trình nạp, pít-tông di chuyển xuống, áp suất trong xi-lanh giảm và hỗn hợp dễ cháy (trong động cơ chế hòa khí) hoặc không khí (trong động cơ diesel) đi vào qua van. Lúc này van đóng lại. Khi kết thúc quá trình nạp hỗn hợp dễ cháy, van sẽ đóng lại.
Trong hành trình thứ hai, piston di chuyển lên, các van đóng lại và hỗn hợp làm việc hoặc không khí được nén. Đồng thời, nhiệt độ của khí tăng lên: hỗn hợp dễ cháy trong động cơ chế hòa khí nóng lên tới 300-350 ° C và không khí trong động cơ diesel - lên tới 500-600 ° C. Khi kết thúc hành trình nén, một tia lửa điện nhảy vào động cơ bộ chế hòa khí và hỗn hợp dễ cháy bốc cháy. Trong động cơ diesel, nhiên liệu được phun vào xi lanh và hỗn hợp tạo thành tự bốc cháy.
Khi hỗn hợp dễ cháy bị đốt cháy, khí nở ra và đẩy piston và trục khuỷu nối với nó, thực hiện công cơ học. Điều này làm cho khí nguội đi.
Khi piston đạt đến điểm thấp nhất thì áp suất trong đó sẽ giảm. Khi piston di chuyển lên trên, van mở ra và khí thải thoát ra ngoài. Khi kết thúc hành trình này, van đóng lại.
Tua bin hơi nước
Tua bin hơi nước Nó là một đĩa được gắn trên một trục mà trên đó các lưỡi dao được gắn vào. Hơi nước đi vào lưỡi dao. Hơi nước được làm nóng đến 600°C được dẫn vào vòi và nở ra trong đó. Khi hơi nước giãn nở, nội năng của nó được chuyển thành động năng của chuyển động có hướng của tia hơi. Một luồng hơi nước phun ra từ vòi phun lên các cánh tuabin và truyền một phần động năng của nó sang chúng, làm cho tuabin quay. Thông thường, tuabin có nhiều đĩa, mỗi đĩa truyền một phần năng lượng hơi nước. Chuyển động quay của đĩa được truyền đến một trục được nối với máy phát điện.
Khi đốt cháy các loại nhiên liệu khác nhau có cùng khối lượng sẽ tỏa ra lượng nhiệt khác nhau. Ví dụ, người ta biết rằng khí đốt tự nhiên là nhiên liệu tiết kiệm năng lượng hơn gỗ. Điều này có nghĩa là để thu được cùng một lượng nhiệt, khối lượng gỗ cần đốt phải lớn hơn đáng kể so với khối lượng khí tự nhiên. Do đó, các loại nhiên liệu khác nhau theo quan điểm năng lượng được đặc trưng bởi một đại lượng gọi là nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy nhiên liệu .
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy nhiên liệu- đại lượng vật lý biểu thị lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu có khối lượng 1 kg.
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy được ký hiệu bằng chữ q , đơn vị của nó là 1 J/kg.
Giá trị nhiệt dung riêng được xác định bằng thực nghiệm. Có nhiệt dung riêng cao nhất của quá trình đốt cháy hydro , nhỏ nhất - bột .
Nhiệt dung riêng khi đốt cháy dầu là 4,4.10 7 J/kg. Điều này có nghĩa là khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg dầu thì lượng nhiệt tỏa ra là 4,4 * 10 7 J. Trong trường hợp tổng quát, nếu khối lượng nhiên liệu bằng tôi , khi đó lượng nhiệt Q tỏa ra trong quá trình đốt cháy hoàn toàn bằng tích của nhiệt dung riêng khi đốt cháy nhiên liệu q đến khối lượng của nó:
Q = qm.
Ghi chú bài học vật lý lớp 8 “Động cơ nhiệt. ĐÁ. Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy".
(Hình 14.1 - Nhiệt trị
công suất nhiên liệu)
Chú ý đến nhiệt trị (nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy) của các loại nhiên liệu, so sánh các chỉ số. Nhiệt trị của nhiên liệu đặc trưng cho lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu nặng 1 kg hoặc thể tích 1 m³ (1 l). Thông thường, nhiệt trị được đo bằng J/kg (J/m³; J/l). Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy nhiên liệu càng cao thì mức tiêu thụ càng thấp. Vì vậy, nhiệt trị là một trong những đặc tính quan trọng nhất của nhiên liệu.
Nhiệt dung riêng khi cháy của từng loại nhiên liệu phụ thuộc vào:
- Từ các thành phần dễ cháy của nó (cacbon, hydro, lưu huỳnh dễ cháy, v.v.).
- Từ độ ẩm và hàm lượng tro của nó.
| Bảng 4 - Nhiệt dung riêng của quá trình cháy của các chất mang năng lượng khác nhau, phân tích so sánh chi phí. | |||||||||
| Loại chất mang năng lượng | nhiệt trị | thể tích mật độ vật chất (ρ=m/V) | Đơn giá nhiên liệu tiêu chuẩn | Coeff. hành động hữu ích (hiệu quả) của hệ thống sưởi ấm, % | Giá mỗi 1 kWh | Hệ thống đã triển khai | |||
| MJ | kWh | ||||||||
| (1MJ=0,278kWh) | |||||||||
| Điện | - | 1,0 kWh | - | 3,70 chà. mỗi kWh | 98% | 3,78 chà. | Sưởi ấm, cung cấp nước nóng (DHW), điều hòa không khí, nấu ăn | ||
| Mêtan (CH4, nhiệt độ điểm sôi: -161,6 ° C) | 39,8 MJ/m³ | 11,1 kWh/m³ | 0,72 kg/m³ | 5,20 chà. mỗi m³ | 94% | 0,50 chà. | |||
| Propane (C3H8, nhiệt độ điểm sôi: -42,1 ° C) | 46,34 MJ/kg | 23,63 MJ/l | 12,88 kWh/kg | 6,57 kWh/l | 0,51 kg/l | 18 giờ 00 chà. sảnh | 94% | 2,91 chà. | Hệ thống sưởi, cung cấp nước nóng (DHW), nấu ăn, cung cấp điện dự phòng và lâu dài, bể tự hoại (cống thoát nước), máy sưởi hồng ngoại ngoài trời, tiệc nướng ngoài trời, lò sưởi, phòng tắm, hệ thống chiếu sáng được thiết kế riêng |
| Butan C4H10, nhiệt độ điểm sôi: -0,5 ° C) | 47,20 MJ/kg | 27,38 MJ/l | 13,12 kWh/kg | 7,61 kWh/l | 0,58 kg/l | 14 giờ 00 chà. sảnh | 94% | 1,96 chà. | Hệ thống sưởi, cung cấp nước nóng (DHW), nấu ăn, cung cấp điện dự phòng và lâu dài, bể tự hoại (cống thoát nước), máy sưởi hồng ngoại ngoài trời, tiệc nướng ngoài trời, lò sưởi, phòng tắm, hệ thống chiếu sáng được thiết kế riêng |
| Propane-butan (LPG - hóa lỏng khí hiđrocacbon) | 46,8 MJ/kg | 25,3 MJ/l | 13,0 kWh/kg | 7,0 kWh/l | 0,54 kg/l | 16:00 chà. sảnh | 94% | 2,42 chà. | Hệ thống sưởi, cung cấp nước nóng (DHW), nấu ăn, cung cấp điện dự phòng và lâu dài, bể tự hoại (cống thoát nước), máy sưởi hồng ngoại ngoài trời, tiệc nướng ngoài trời, lò sưởi, phòng tắm, hệ thống chiếu sáng được thiết kế riêng |
| Nhiên liệu diesel | 42,7 MJ/kg | 11,9 kWh/kg | 0,85 kg/l | 30,00 chà. mỗi kg | 92% | 2,75 chà. | Sưởi ấm (làm nóng nước và tạo ra điện rất tốn kém) | ||
| Củi (bạch dương, độ ẩm - 12%) | 15,0 MJ/kg | 4,2 kWh/kg | 0,47-0,72 kg/dm³ | 3,00 chà. mỗi kg | 90% | 0,80 chà. | Làm nóng (bất tiện khi nấu thức ăn, hầu như không thể lấy được nước nóng) | ||
| Than | 22,0 MJ/kg | 6,1 kWh/kg | 1200-1500 kg/m³ | 7,70 chà. mỗi kg | 90% | 1,40 chà. | sưởi ấm | ||
| Khí MAPP (hỗn hợp khí dầu mỏ hóa lỏng - 56% với metyl axetylen-propadien - 44%) | 89,6 MJ/kg | 24,9 kWh/m³ | 0,1137 kg/dm³ | -r. | 0% | Hệ thống sưởi, cung cấp nước nóng (DHW), nấu ăn, cung cấp điện dự phòng và lâu dài, bể tự hoại (cống thoát nước), máy sưởi hồng ngoại ngoài trời, tiệc nướng ngoài trời, lò sưởi, phòng tắm, hệ thống chiếu sáng được thiết kế riêng | |||
mỗi m³
(Hình 14.2 - Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy)
Theo bảng “Nhiệt đốt riêng của các chất mang năng lượng khác nhau, Phân tích so sánh chi phí”, propan-butan (khí dầu mỏ hóa lỏng) kém hơn về lợi ích kinh tế và triển vọng chỉ sử dụng cho khí tự nhiên (mêtan). Tuy nhiên, cần chú ý đến xu hướng tăng giá không thể tránh khỏi của khí đốt chính, hiện đang bị đánh giá thấp đáng kể. Các nhà phân tích dự đoán một sự tái tổ chức không thể tránh khỏi của ngành, điều này sẽ dẫn đến giá khí đốt tự nhiên tăng đáng kể, thậm chí có thể vượt quá chi phí nhiên liệu diesel.
Trong bài học này chúng ta sẽ học cách tính lượng nhiệt mà nhiên liệu tỏa ra trong quá trình đốt cháy. Ngoài ra, chúng ta sẽ xem xét các đặc tính của nhiên liệu - nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy.
Vì toàn bộ cuộc sống của chúng ta dựa trên sự chuyển động và sự chuyển động chủ yếu dựa trên sự đốt cháy nhiên liệu nên việc nghiên cứu chủ đề này là rất quan trọng để hiểu được chủ đề “Hiện tượng nhiệt”.
Sau khi nghiên cứu các vấn đề liên quan đến nhiệt lượng và nhiệt dung riêng, chúng ta chuyển sang xét lượng nhiệt tỏa ra khi đốt nhiên liệu.
Sự định nghĩa
Nhiên liệu- chất tạo ra nhiệt trong một số quá trình (đốt cháy, phản ứng hạt nhân). Là một nguồn năng lượng.
Nhiên liệu xảy ra rắn, lỏng và khí(Hình 1).
Cơm. 1. Các loại nhiên liệu
- Nhiên liệu rắn bao gồm than và than bùn.
- Nhiên liệu lỏng bao gồm dầu, xăng và các sản phẩm dầu mỏ khác.
- Nhiên liệu khí bao gồm khí tự nhiên.
- Riêng biệt, chúng ta có thể nêu bật những điều rất phổ biến gần đây nhiên liệu hạt nhân.
Đốt cháy nhiên liệu là một quá trình hóa học có tính oxy hóa. Trong quá trình đốt cháy, nguyên tử carbon kết hợp với nguyên tử oxy tạo thành phân tử. Kết quả là, năng lượng được giải phóng, năng lượng mà một người sử dụng cho mục đích riêng của mình (Hình 2).
Cơm. 2. Sự hình thành carbon dioxide
Để mô tả đặc tính của nhiên liệu, người ta sử dụng đặc tính sau: giá trị nhiệt lượng. Giá trị nhiệt lượng cho biết lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu (Hình 3). Trong vật lý, nhiệt trị tương ứng với khái niệm nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy một chất.
Cơm. 3. Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy
Sự định nghĩa
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy- đại lượng vật lý đặc trưng cho nhiên liệu bằng số lượng nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu.
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy thường được ký hiệu bằng chữ . Đơn vị đo lường:
Không có đơn vị đo lường vì quá trình đốt cháy nhiên liệu xảy ra ở nhiệt độ gần như không đổi.
Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy được xác định bằng thực nghiệm bằng các dụng cụ phức tạp. Tuy nhiên, có những bảng đặc biệt để giải quyết vấn đề. Dưới đây chúng tôi trình bày các giá trị nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy đối với một số loại nhiên liệu.
|
Chất |
|
Bảng 4. Nhiệt dung riêng khi cháy của một số chất
Từ các giá trị đã cho, rõ ràng là trong quá trình đốt cháy, một lượng nhiệt rất lớn được giải phóng nên đơn vị đo (megajoules) và (gigajoules) được sử dụng.
Để tính lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, người ta sử dụng công thức sau:
Trong đó: - khối lượng nhiên liệu (kg), - nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy nhiên liệu ().
Tóm lại, chúng tôi lưu ý rằng hầu hết nhiên liệu được nhân loại sử dụng đều được lưu trữ bằng năng lượng mặt trời. Than, dầu, khí đốt - tất cả những thứ này được hình thành trên Trái đất do ảnh hưởng của Mặt trời (Hình 4).
Cơm. 4. Hình thành nhiên liệu
Trong bài học tiếp theo chúng ta sẽ nói về định luật bảo toàn và biến đổi năng lượng trong các quá trình cơ và nhiệt.
Danh sáchvăn học
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Vật lý 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Vật lý 8. - M.: Bustard, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Vật lý 8. - M.: Sự giác ngộ.
- Cổng thông tin Internet “festival.1september.ru” ()
- Cổng thông tin Internet “school.xvatit.com” ()
- Cổng thông tin Internet “stringer46.narod.ru” ()
bài tập về nhà
Khi đốt cháy một lượng nhiên liệu nhất định sẽ tỏa ra một lượng nhiệt có thể đo được. Theo Hệ thống đơn vị quốc tế, giá trị được biểu thị bằng Joules trên kg hoặc m 3. Nhưng các thông số cũng có thể được tính bằng kcal hoặc kW. Nếu giá trị liên quan đến đơn vị đo nhiên liệu thì gọi là giá trị cụ thể.
Điều gì ảnh hưởng đến nhiệt trị của các loại nhiên liệu khác nhau? Giá trị của chỉ số cho các chất lỏng, rắn và khí là gì? Câu trả lời cho các câu hỏi trên được mô tả chi tiết trong bài viết. Ngoài ra, chúng tôi đã chuẩn bị một bảng hiển thị nhiệt dung riêng khi đốt cháy vật liệu - thông tin này sẽ hữu ích khi chọn loại nhiên liệu năng lượng cao.
Việc giải phóng năng lượng trong quá trình đốt cháy phải được đặc trưng bởi hai thông số: hiệu suất cao và không tạo ra các chất có hại.
Nhiên liệu nhân tạo thu được bằng cách xử lý nhiên liệu tự nhiên. Bất kể trạng thái kết tụ, các chất trong thành phần hóa học của chúng đều có phần dễ cháy và phần không cháy. Đầu tiên là carbon và hydro. Thứ hai bao gồm nước, muối khoáng, nitơ, oxy và kim loại.
Dựa trên trạng thái kết tụ của chúng, nhiên liệu được chia thành chất lỏng, rắn và khí. Mỗi nhóm tiếp tục phân nhánh thành một nhóm con tự nhiên và nhân tạo (+)
Khi đốt cháy 1 kg “hỗn hợp” như vậy sẽ giải phóng những lượng năng lượng khác nhau. Chính xác bao nhiêu năng lượng này được giải phóng phụ thuộc vào tỷ lệ của các yếu tố được chỉ định - phần dễ cháy, độ ẩm, hàm lượng tro và các thành phần khác.
Nhiệt cháy của nhiên liệu (TCF) được hình thành từ hai mức - cao nhất và thấp nhất. Chỉ số đầu tiên thu được do ngưng tụ nước; chỉ số thứ hai không được tính đến.
TCT thấp nhất là cần thiết để tính toán nhu cầu nhiên liệu và chi phí của nó; với sự trợ giúp của các chỉ số đó, cân bằng nhiệt được tổng hợp và hiệu quả của việc lắp đặt đốt nhiên liệu được xác định.
TST có thể được tính toán bằng phương pháp phân tích hoặc thực nghiệm. Nếu biết thành phần hóa học của nhiên liệu thì áp dụng công thức tuần hoàn. Kỹ thuật thực nghiệm dựa trên việc đo nhiệt thực tế từ quá trình đốt cháy nhiên liệu.
Trong những trường hợp này, một quả bom đốt đặc biệt được sử dụng - bom đo nhiệt lượng, cùng với nhiệt lượng kế và bộ điều nhiệt.
Các tính năng tính toán là riêng cho từng loại nhiên liệu. Ví dụ: TCT trong động cơ đốt trong được tính từ giá trị thấp nhất, do chất lỏng không ngưng tụ trong xi lanh.
Các thông số của chất lỏng
Các vật liệu lỏng, cũng như chất rắn, bị phân hủy thành các thành phần sau: carbon, hydro, lưu huỳnh, oxy, nitơ. Tỷ lệ phần trăm được thể hiện bằng trọng lượng.
Chất dằn hữu cơ bên trong của nhiên liệu được hình thành từ oxy và nitơ; các thành phần này không cháy và được đưa vào chế phẩm một cách có điều kiện. Chấn lưu bên ngoài được hình thành từ độ ẩm và tro.
Xăng có nhiệt dung riêng cao khi đốt cháy. Tùy thuộc vào thương hiệu, nó là 43-44 MJ.
Các chỉ số tương tự về nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy được xác định cho dầu hỏa hàng không - 42,9 MJ. Nhiên liệu diesel cũng thuộc loại dẫn đầu về giá trị tỏa nhiệt - 43,4-43,6 MJ.
Nhiên liệu tên lửa lỏng, ethylene glycol, được đặc trưng bởi giá trị TCT tương đối thấp. Rượu và axeton có nhiệt dung riêng nhỏ nhất để đốt cháy. Hiệu suất của chúng thấp hơn đáng kể so với nhiên liệu động cơ truyền thống.
Tính chất của nhiên liệu khí
Nhiên liệu khí bao gồm carbon monoxide, hydro, metan, etan, propan, butan, ethylene, benzen, hydro sunfua và các thành phần khác. Những con số này được thể hiện dưới dạng phần trăm theo khối lượng.
Hydro có nhiệt cháy cao nhất. Khi đốt cháy một kg chất đó tỏa ra nhiệt lượng 119,83 MJ. Nhưng nó có mức độ bùng nổ cao hơn
Khí tự nhiên cũng có giá trị nhiệt lượng cao.
Chúng tương đương với 41-49 MJ mỗi kg. Nhưng, ví dụ, khí mêtan nguyên chất có nhiệt trị cao hơn - 50 MJ mỗi kg.
Bảng so sánh các chỉ số
Bảng trình bày các giá trị nhiệt dung riêng khối lượng của quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng, rắn và khí.
| Loại nhiên liệu | Đơn vị thay đổi | Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy | ||
| MJ | kW | kcal | ||
| Củi: gỗ sồi, bạch dương, tần bì, sồi, sừng | kg | 15 | 4,2 | 2500 |
| Củi: cây thông, cây thông, cây vân sam | kg | 15,5 | 4,3 | 2500 |
| Than nâu | kg | 12,98 | 3,6 | 3100 |
| Than | kg | 27,00 | 7,5 | 6450 |
| Than | kg | 27,26 | 7,5 | 6510 |
| than antraxit | kg | 28,05 | 7,8 | 6700 |
| Viên gỗ | kg | 17,17 | 4,7 | 4110 |
| Viên rơm | kg | 14,51 | 4,0 | 3465 |
| Viên hướng dương | kg | 18,09 | 5,0 | 4320 |
| Mùn cưa | kg | 8,37 | 2,3 | 2000 |
| Giấy | kg | 16,62 | 4,6 | 3970 |
| Cây nho | kg | 14,00 | 3,9 | 3345 |
| Khí tự nhiên | m 3 | 33,5 | 9,3 | 8000 |
| Khí hóa lỏng | kg | 45,20 | 12,5 | 10800 |
| Xăng dầu | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Dis. nhiên liệu | kg | 43,12 | 11,9 | 10300 |
| Mêtan | m 3 | 50,03 | 13,8 | 11950 |
| Hydro | m 3 | 120 | 33,2 | 28700 |
| Dầu hỏa | kg | 43.50 | 12 | 10400 |
| Dầu nhiên liệu | kg | 40,61 | 11,2 | 9700 |
| Dầu | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Propane | m 3 | 45,57 | 12,6 | 10885 |
| Etylen | m 3 | 48,02 | 13,3 | 11470 |
Bảng cho thấy hydro có chỉ số TST cao nhất trong tất cả các chất, không chỉ các chất ở dạng khí. Nó thuộc về nhiên liệu năng lượng cao.
Sản phẩm của quá trình đốt cháy hydro là nước thông thường. Quá trình này không thải ra xỉ lò, tro, carbon dioxide và carbon dioxide, khiến chất này trở thành chất dễ cháy thân thiện với môi trường. Nhưng nó dễ nổ và có mật độ thấp nên nhiên liệu này khó hóa lỏng và vận chuyển.
Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Về nhiệt trị của các loại gỗ khác nhau. So sánh các chỉ số trên m 3 và kg.
TCT là đặc tính nhiệt và hoạt động quan trọng nhất của nhiên liệu. Chỉ báo này được sử dụng trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người: động cơ nhiệt, nhà máy điện, công nghiệp, sưởi ấm gia đình và nấu ăn.
Giá trị nhiệt trị giúp so sánh các loại nhiên liệu khác nhau theo mức năng lượng giải phóng, tính toán khối lượng nhiên liệu cần thiết, tiết kiệm chi phí.
Bạn có điều gì cần bổ sung hoặc có thắc mắc về nhiệt trị của các loại nhiên liệu khác nhau? Bạn có thể để lại nhận xét về ấn phẩm và tham gia thảo luận - biểu mẫu liên hệ nằm ở khối bên dưới.