Итак, что же такое теплота сгорания топлива? В двух словах — это количество тепловой энергии, выделяющейся при сгорании определенного вида топлива в определенных условиях. Выделяемая энергия зависит от содержания в нем окислителя, а также от химического состава и состояния (газ или жидкость) топливной смеси.
Чем выше подводимая энергия сгорания, тем меньше будет расход топлива при неизменном коэффициенте полезного действия. Таким образом, в зависимости от количества потребляемой энергии и количества влаги теплота сгорания делится на высшую и низшую.
Теплота сгорания: Измерение энергии
Теплота сгорания топлива является одним из основных показателей энергии, который определяет количество сгоревшего горючего материала и полученную при этом энергию. Обычно этот показатель измеряется с помощью знаков «Дж/м3» или «Дж/л». Для сравнения калорийности различных видов топлива обычно используется наименьшее значение теплоты сгорания (29 308 кДж/кг). Следует отметить, что теплота сгорания зависит от множества факторов, таких как влажность, содержание серы и золы.
Теплота сгорания бензина
Теплота сгорания бензина достаточно постоянна независимо от марки. Она может составлять от 43,5 до 44,5 КДж/кг, что определяется компонентами, входящими в состав топлива. Присутствие в бензине водорода снижает теплоту сгорания, так как он может соединяться с кислородом и образовывать влагу.
Теплота сгорания керосина
Точно определить теплоту сгорания керосина невозможно, поскольку в каждой партии варьируется процентное содержание додекана, тридекана, тетрадекана и пентадекана. Таким образом, удельная теплота сгорания этого топлива обычно составляет от 43000 до 44000 кДж/кг. Этот показатель зависит от свойств нефти. Внешние температуры также влияют на теплоту сгорания, поскольку они воздействуют на плотность и вязкость керосина. Замечено, что при повышении температуры удельная теплоемкость значительно увеличивается.
Теплота сгорания дизельного топлива
Теплота сгорания дизельного топлива является ключевым фактором, определяющим работу двигателей, использующих это топливо. От этой величины зависит количество потребляемого топлива и соответствующий уровень КПД. Большее количество выделяемой энергии приводит к снижению расхода топлива и повышению КПД. Однако теплота сгорания зависит от наличия в составе топлива воды и серы. Поэтому состав дизельного топлива строго регламентирован. Теплота сгорания обычно находится в диапазоне от 39 200 до 43 300 кДж/кг в зависимости от характеристик конкретной нефти, используемой в производстве.
Виды топлива
Тепло является основополагающим элементом жизни человека — от отопления дома до приготовления пищи, выплавки металлов и других видов энергии. Для получения тепла и света люди используют топливо. В самом начале, когда люди только научились добывать огонь, им тоже требовалось топливо — дерево. Топливо — это любой материал, который при горении выделяет энергию.
Четыре вида топлива
Существует четыре вида топлива: твердое, жидкое, газообразное и ядерное. Последний из них уникален, так как отличается способом получения энергии. В этой статье мы более подробно рассмотрели ядерные реакторы.
Твердое топливо
В эту группу входят древесина, горючие сланцы, уголь и торф. За исключением сланца, все они являются ископаемым топливом, которое образуется в результате разложения органического вещества растений. Торф — самый молодой из них, представляет собой плотную массу, образовавшуюся из разложившихся болотных растений. Более старые бурые угли представляют собой темную однородную массу, которая окисляется и разрушается на свежем воздухе. Горючие сланцы — это минералы, содержащие нефть или смолу. Твердые угли обладают повышенной прочностью и низкой пористостью.
Жидкое топливо
К жидким топливам относятся бензин и нефть. Эти горючие смеси содержат углерод, кислород, водород, серу и азот. Кислород в сочетании с углеродом или водородом уменьшает количество выделяемого при горении тепла. Азот входит в продукты сгорания, не окисляясь. Сера является загрязнителем окружающей среды и выделяет в четыре раза меньше тепла при горении, чем углерод.
Энергетическое содержание топлива
Энергетическая ценность топлива определяется через удельную теплоту сгорания. Этот показатель является неотъемлемой частью расчета энергии, выделяемой при сгорании топлива, и рассчитывается по формуле, учитывающей выделившееся тепло, израсходованную массу и удельную теплоту сгорания. Выделяемое тепло обозначается Q [Дж], масса — m [кг], а удельная теплота сгорания — q [Дж/м3]. Эта величина служит эталоном для определения количества энергии, выделяемой при сгорании 1 кг топлива.