Výhrevnosť rôznych druhov paliva: porovnanie paliva podľa spaľovacieho tepla + tabuľka výhrevnosti

Keď určité množstvo paliva horí, uvoľňuje sa merateľné množstvo tepla. Podľa Medzinárodnej sústavy jednotiek sa hodnota vyjadruje v jouloch na kg alebo m³. Ale parametre možno vypočítať aj v kcal alebo kW. Ak hodnota súvisí s jednotkou merania paliva, nazýva sa merná.

Na čo vplýva výhrevnosť rôzneho paliva? Aká je hodnota ukazovateľa pre kvapalné, tuhé a plynné látky? Odpovede na uvedené otázky sú podrobne opísané v článku. Okrem toho sme pripravili tabuľku s uvedením mernej výhrevnosti materiálov – tieto informácie sa vám zídu pri výbere vysokoenergetického typu paliva.

Všeobecné informácie o výhrevnosti

Uvoľňovanie energie pri horení by sa malo vyznačovať dvoma parametrami: vysokou účinnosťou a absenciou tvorby škodlivých látok.

Umelé palivo sa získava spracovaním prírodného – biologického paliva. Bez ohľadu na skupenstvo látky majú vo svojom chemickom zložení horľavú a nehorľavú časť. Prvou je uhlík a vodík. Druhá pozostáva z vody, minerálnych solí, dusíka, kyslíka, kovov.

Podľa skupenstva sa palivo delí na kvapalné, tuhé a plynné. Každá skupina sa ďalej člení na prírodnú a umelú podskupinu (+)

Pri spaľovaní 1 kg takejto „zmesi“ sa uvoľňuje rôzne množstvo energie. Koľko presne tejto energie sa uvoľní, závisí od pomerov uvedených prvkov – horľavej časti, vlhkosti, popolnatosti a iných zložiek.

Výhrevnosť paliva sa skladá z dvoch úrovní – vyššej a nižšej. Prvý ukazovateľ vzniká v dôsledku kondenzácie vody, v druhom sa tento faktor nezohľadňuje.

Nižšia výhrevnosť je potrebná na výpočty potreby paliva a jeho ceny, pomocou takýchto ukazovateľov sa zostavujú tepelné bilancie a určuje sa účinnosť zariadení pracujúcich na palivo.

Výhrevnosť možno vypočítať analyticky alebo experimentálne. Ak je známe chemické zloženie paliva, použije sa Mendelejevov vzorec. Experimentálne metódy sú založené na skutočnom meraní tepla pri spaľovaní paliva.

V týchto prípadoch sa používa špeciálna bomba na spaľovanie – kalorimetrická spolu s kalorimetrom a termostatom.

Zvláštnosti výpočtov sú individuálne pre každý druh paliva. Príklad: Výhrevnosť v motoroch s vnútorným spaľovaním sa počíta z nižšej hodnoty, pretože v valcoch kvapalina nekondenzuje.

Výhrevnosť sa zisťuje pomocou kalorimetrickej bomby. Stlačený kyslík sa nasýti vodnou parou. Do takéhoto prostredia sa umiestni navážka paliva a určí sa výsledok.

Každý typ látok má svoju výhrevnosť kvôli zvláštnostiam chemického zloženia. Hodnoty sa výrazne líšia, rozsah kolísania je 1 000 – 10 000 kcal/kg.

Pri porovnávaní rôznych druhov materiálov sa používa pojem podmieneného paliva, ktoré sa vyznačuje nižšou výhrevnosťou 29 MJ/kg.

Výhrevnosť tuhých materiálov

Do tejto kategórie patrí drevo, rašelina, koks, horľavé bridlice, briketové a práškové palivo. Hlavnou zložkou pevného paliva je uhlík.

Vlastnosti rôznych druhov dreva

Maximálna účinnosť z používania dreva sa dosahuje pri dodržaní dvoch podmienok – suchosti dreva a pomalého procesu horenia.

Kusy dreva sa pília alebo štiepia na kusy dlhé do 25-30 cm, aby sa palivové drevo pohodlne vkladalo do ohniska.

Za ideálne na kúrenie drevom v peci sa považujú dubové, brezové, jaseňové brvná. Dobrými vlastnosťami sa vyznačuje hloh, lieska. Ihličnaté druhy majú nízku výhrevnosť, ale vysokú rýchlosť horenia.

Ako horia rôzne druhy:

1. Buk, brezu, jaseň, liesku je ťažké zapáliť, ale dokážu horieť aj vlhké vďaka nízkej vlhkosti.
2. Jelša s osikou netvoria sadze a „vedia“ ich odstrániť z dymovodu.
3. Breza vyžaduje dostatočné množstvo vzduchu v ohnisku, inak bude dymiť a usádzať smolu na stenách komína.
4. Borovica obsahuje viac smoly ako smrek, preto iskrí a horí horúcejšie.
5. Hruška a jabloň sa štiepia ľahšie ako iné a výborne horia.
6. Céder sa postupne mení na tlejúce uhlie.
7. Čerešňa a brest dymia, a platan je ťažké rozštiepiť.
8. Lipa s topoľom rýchlo vyhoria.

Ukazovatele výhrevnosti rôznych druhov silne závisia od hustoty konkrétnych drevín. 1 kubický meter dreva je ekvivalentný približne 200 litrom kvapalného paliva a 200 m³ zemného plynu. Drevo a palivové drevo patria do kategórie s nízkou energetickou účinnosťou.

Vplyv veku na vlastnosti uhlia

Uhlie je prírodný materiál rastlinného pôvodu. Ťaží sa z usadených hornín. Toto palivo obsahuje uhlík a ďalšie chemické prvky.

Okrem typu na výhrevnosť uhlia vplýva aj vek materiálu. Hnedé uhlie patrí do mladej kategórie, nasleduje čierne uhlie a najstarším sa považuje antracit.

Podľa veku paliva sa určuje aj vlhkosť: čím mladšie uhlie, tým viac v ňom obsahuje vlhkosti, ktorá tiež ovplyvňuje vlastnosti tohto typu paliva.

Proces horenia uhlia je sprevádzaný uvoľňovaním látok znečisťujúcich životné prostredie, rošty kotla sa pritom pokrývajú škvarou. Ďalší nepriaznivý faktor pre atmosféru – prítomnosť síry v zložení paliva. Tento prvok pri styku so vzduchom sa transformuje na kyselinu sírovú.

Výrobcom sa darí maximálne znížiť obsah síry v uhlí. V dôsledku toho sa TST líši aj v rámci jedného druhu. Na ukazovatele vplýva aj geografia ťažby. Ako tuhé palivo sa môže používať nielen čisté uhlie, ale aj briketovaná škvara.

Najväčšia palivová schopnosť sa pozoruje u koksovateľného uhlia. Dobrými vlastnosťami disponuje aj čierne uhlie, drevné uhlie, hnedé uhlie, antracit.

Charakteristiky peliet a brikiet

Toto tuhé palivo sa vyrába priemyselným spôsobom z rôzneho drevného a rastlinného odpadu.

Rozdrvené hobliny, kôra, kartón, slama sa presušujú a pomocou špeciálneho zariadenia sa menia na granule. Aby hmota získala určitý stupeň viskozity, pridáva sa do nej polymér – lignín.

Pelety sa vyznačujú prijateľnou cenou, na ktorú vplýva vysoký dopyt a osobitosti výrobného procesu. Používať sa tento materiál môže len v kotloch určených pre tento druh paliva.

Brikety sa líšia len tvarom, dajú sa vkladať do pecí, kotlov. Oba typy paliva sa delia na druhy podľa suroviny: z guľatiny, rašeliny, slnečnice, slamy.

Pelety a brikety majú značné výhody oproti ostatným druhom paliva:

• úplná ekologickosť;
• možnosť skladovania prakticky v akýchkoľvek podmienkach;
• odolnosť voči mechanickým vplyvom a plesniam;
• rovnomerné a dlhotrvajúce horenie;
• optimálna veľkosť granúl pre vkladanie do vykurovacieho zariadenia.

Ekologické palivo je dobrou alternatívou k tradičným zdrojom tepla, ktoré sa neobnovujú a nepriaznivo pôsobia na životné prostredie. No pelety a brikety sa vyznačujú zvýšeným nebezpečenstvom požiaru, čo treba zohľadniť pri organizovaní miesta skladovania.

V prípade záujmu je možné zariadiť výrobu palivových brikiet vlastnoručne, viac – v tomto článku.

Parametre kvapalných látok

Kvapalné materiály, podobne ako tuhé, sa rozkladajú na nasledujúce zložky: uhlík, vodík, síru, kyslík, dusík. Percentuálny pomer sa vyjadruje podľa hmotnosti.

Z kyslíka a dusíka vzniká vnútorný organický balast paliva, tieto komponenty nehoria a sú zahrnuté do zloženia podmienečne. Vonkajší balast sa tvorí z vlhkosti a popola.

Vysoká špecifická výhrevnosť sa pozoruje u benzínu. V závislosti od značky predstavuje 43-44 MJ.

Podobné ukazovatele špecifickej výhrevnosti sa určujú aj u leteckého petroleja – 42,9 MJ. Do kategórie lídrov z hľadiska výhrevnosti patrí aj motorová nafta – 43,4-43,6 MJ.

Pretože benzín má vyššie TST ako motorová nafta, mal by mať aj vyššiu spotrebu a účinnosť. Ale motorová nafta je o 30-40% úspornejšia ako benzín.

Relatívne nízkymi hodnotami TST sa vyznačujú kvapalné raketové palivo, etylénglykol. Minimálnou špecifickou výhrevnosťou sa odlišujú alkohol a acetón. Ich ukazovatele sú podstatne nižšie ako u tradičného motorového paliva.

Vlastnosti plynného paliva

Plyné palivo sa skladá z oxidu uhoľnatého, vodíka, metánu, etánu, propánu, butánu, etylénu, benzénu, sírovodíka a ďalších zložiek. Tieto ukazovatele sa vyjadrujú v percentách objemu.

Najväčšou výhrevnosťou sa vyznačuje vodík. Pri horení uvoľňuje kilogram látky 119,83 MJ tepla. Ale vyznačuje sa zvýšeným stupňom výbušnosti.

Vysoké ukazovatele výhrevnosti sa pozorujú aj u zemného plynu.

Sú rovné 41-49 MJ na kg. Ale napríklad u čistého metánu je výhrevnosť vyššia — 50 MJ na kg.

Porovnávacia tabuľka ukazovateľov

V tabuľke sú uvedené hodnoty hmotnostnej špecifickej výhrevnosti kvapalných, tuhých a plynných druhov paliva.

Z tabuľky je zrejmé, že najvyššie ukazovatele TST zo všetkých látok, nielen z plynných, má vodík. Patrí k vysokoenergetickým druhom paliva.

Produkt horenia vodíka je obyčajná voda. Počas procesu sa neuvoľňujú spalinové trosky, popol, oxid uhoľnatý a oxid uhličitý, čo robí látku ekologicky čistým palivom. Ale je výbušná a vyznačuje sa nízkou hustotou, preto sa takéto palivo ťažko skvapalňuje a prepravuje.

Závery a užitočné video k téme

O výhrevnosti rôznych druhov dreva. Porovnanie ukazovateľov v prepočte na m³ a kg.

TST je najdôležitejšia tepelná a prevádzková charakteristika paliva. Tento ukazovateľ sa používa v rôznych oblastiach ľudskej činnosti: tepelných motoroch, elektrárňach, priemysle, pri vykurovaní obydlí a varení jedál.

Hodnoty výhrevnosti pomáhajú porovnávať rôzne druhy paliva podľa množstva uvoľnenej energie, vypočítať potrebnú hmotnosť paliva, ušetriť na nákladoch.

Máte čo doplniť, alebo máte otázky k téme výhrevnosti rôznych druhov paliva? Môžete zanechať komentáre k publikácii a zapojiť sa do diskusií – formulár na kontakt sa nachádza v dolnom bloku.