- Información general sobre el valor calorífico.
- Valor calorífico de materiales sólidos.
- Parámetros de sustancias líquidas.
- Propiedades del combustible gaseoso.
- Tabla comparativa de indicadores
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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Cuando se quema una cierta cantidad de combustible, se libera una cantidad medible de calor. Según el Sistema Internacional de Unidades, el valor se expresa en julios por kg o m 3 . Pero los parámetros se pueden calcular en kcal o kW. Si el valor está relacionado con la unidad de medida del combustible, se le llama específico.
¿Qué afecta el valor calorífico de varios combustibles? ¿Cuál es el valor indicador para sustancias líquidas, sólidas y gaseosas? Las respuestas a las preguntas indicadas se detallan en el artículo. Además, hemos preparado una tabla que muestra el calor específico de la combustión de los materiales; esta información será útil al elegir un tipo de combustible de alta energía.
Información general sobre el valor calorífico.
La liberación de energía durante la combustión debe caracterizarse por dos parámetros: alta eficiencia y ausencia de producción de sustancias nocivas.
El combustible artificial se obtiene en el procesamiento de biocombustibles naturales. Independientemente del estado de agregación, las sustancias en su composición química tienen una parte combustible y no combustible. El primero es el carbono y el hidrógeno. El segundo consiste en agua, sales minerales, nitrógeno, oxígeno, metales.
Según el estado de agregación, el combustible se divide en líquido, sólido y gas. Cada grupo además se divide en un subgrupo natural y artificial (+)Cuando se quema 1 kg de dicha "mezcla", se libera una cantidad diferente de energía. La cantidad de energía que se libera depende de la proporción de estos elementos: la parte combustible, la humedad, la ceniza y otros componentes.
El calor de la combustión del combustible (TST) se forma a partir de dos niveles: superior e inferior. El primer indicador se obtiene debido a la condensación del agua, en el segundo este factor no se tiene en cuenta.
La TST más baja es necesaria para calcular la necesidad de combustible y su costo, con la ayuda de tales indicadores se compilan los balances de calor y se determina la eficiencia de las plantas que funcionan con combustible.
Calcular TST puede ser analítica o experimentalmente. Si se conoce la composición química del combustible, se utiliza la fórmula periódica. Las técnicas experimentales se basan en la medición real del calor durante la combustión del combustible.
En estos casos, se utiliza una bomba de combustión especial, una calorimétrica, junto con un calorímetro y un termostato.
Las características de los cálculos son individuales para cada tipo de combustible. Ejemplo: TST en los motores de combustión interna se calcula a partir del valor más bajo, porque el líquido en los cilindros no se condensa.
TST se establece utilizando una bomba calorimétrica. El oxígeno comprimido está saturado con vapor de agua. Una muestra de combustible se coloca en dicho entorno y los resultados se determinan.Cada tipo de sustancia tiene su propia TST debido a su composición química. Los valores difieren significativamente, el rango de fluctuaciones es de 1.000 a 10.000 kcal / kg.
Comparando diferentes tipos de materiales, se utiliza el concepto de combustible condicional, que se caracteriza por un TST más bajo de 29 MJ / kg.
Valor calorífico de materiales sólidos.
Esta categoría incluye madera, turba, coque, esquisto bituminoso, briquetas y combustible pulverizado. El principal componente de los combustibles sólidos es el carbono.
Características de las diferentes especies de madera.
La máxima eficiencia del uso de la leña se logra bajo dos condiciones: madera seca y un proceso de combustión lenta.
Las piezas de madera se cortan o cortan en longitudes de hasta 25-30 cm para que la madera se cargue convenientemente en la caja de fuego.Las barras de roble, abedul y fresno se consideran ideales para el calentamiento de estufas de leña. El buen rendimiento se caracteriza por el espino, el avellano. Pero en las coníferas el valor calorífico es bajo, pero la tasa de combustión es alta.
Cómo arden las diferentes razas:
- Hayas, abedules, cenizas, avellanas difíciles de derretir, pero pueden quemarse crudas debido al bajo contenido de humedad.
- Aliso con álamo no forma hollín y "puede" eliminarlo de la chimenea.
- El abedul requiere una cantidad suficiente de aire en el horno, de lo contrario fumará y se embadurnará en las paredes de la tubería.
- El pino contiene más resina que el abeto, por lo que brilla y se quema más.
- Una pera y un manzano se rompen más fácilmente que otros y se queman bien.
- El cedro se convierte gradualmente en carbón ardiente.
- Humo de cerezo y olmo, y el árbol plano es difícil de dividir.
- Linden con el álamo se quema rápidamente.
Los indicadores TST de diferentes razas dependen en gran medida de la densidad de rocas específicas. 1 metro cúbico de madera equivale a unos 200 litros de combustible líquido y 200 m 3 de gas natural. La madera y la leña entran en la categoría de bajo rendimiento energético.
El efecto de la edad en las propiedades del carbón.
El carbón es un material vegetal natural. Se extrae de rocas sedimentarias. Este combustible contiene carbono y otros elementos químicos.
Además del tipo de material, la edad del material también afecta el calor de combustión del carbón. Brown pertenece a la categoría más joven, seguida por la piedra, y la más antigua se considera antracita.
La humedad está determinada por la edad del combustible: cuanto más joven es el carbón, mayor es su contenido de humedad. Lo que también afecta a las propiedades de este tipo de combustible.El proceso de quema de carbón se acompaña de la liberación de sustancias que contaminan el medio ambiente, mientras que la parrilla de la caldera se cubre con escoria. Otro factor adverso para la atmósfera es la presencia de azufre en la composición del combustible. Este elemento en contacto con el aire se transforma en ácido sulfúrico.
Los fabricantes logran minimizar el contenido de azufre en el carbón. Como resultado, TST es diferente incluso dentro de la misma especie. Influencias de los indicadores y geografía de la producción. Como combustible sólido se puede utilizar no solo carbón puro, sino también escoria briqueteada.
La mayor capacidad de combustible se observa en el carbón de coque. Piedra, lignito, lignito, antracita tiene buenas características.
Características de pellets y briquetas.
Este combustible sólido se fabrica industrialmente a partir de una variedad de residuos de madera y plantas.
Las astillas trituradas, la corteza, el cartón, la paja se secan y se convierten en gránulos con la ayuda de equipos especiales. A la masa adquirida un cierto grado de viscosidad, agrega un polímero - lignina.
Los pellets tienen un costo aceptable, que está influenciado por la alta demanda y las características del proceso de fabricación. Este material solo se puede utilizar en calderas diseñadas para este tipo de combustible.Las briquetas se diferencian solo en la forma, se pueden cargar en hornos, calderas. Ambos tipos de combustible se dividen en tipos de materias primas: de madera redonda, turba, girasol, paja.
Los pellets y las briquetas tienen ventajas significativas sobre otros tipos de combustible:
- total amigabilidad ambiental;
- posibilidad de almacenamiento en casi cualquier condición;
- resistencia al estrés mecánico y hongos;
- uniforme y larga quema;
- Tamaño óptimo del gránulo para cargar en el dispositivo de calentamiento.
El combustible ecológico es una buena alternativa a las fuentes de calor tradicionales que no se renuevan y afectan negativamente al medio ambiente. Pero los pellets y las briquetas se caracterizan por un mayor riesgo de incendio, que debe tenerse en cuenta al organizar el lugar de almacenamiento.
Si lo desea, puede organizar la fabricación de briquetas de combustible con sus propias manos, con más detalle, en este artículo.
Parámetros de sustancias líquidas.
Los materiales líquidos, como los materiales sólidos, se descomponen en los siguientes componentes: carbono, hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno. El porcentaje se expresa en peso.
El lastre orgánico interno del combustible se forma a partir de oxígeno y nitrógeno, estos componentes no se queman y se incluyen condicionalmente en la composición. Lastre externo se forma a partir de la humedad y la ceniza.
El alto calor específico de combustión se observa en la gasolina. Dependiendo de la marca, es de 43-44 MJ.
Indicadores similares de calor específico de combustión se determinaron para queroseno de aviación - 42.9 MJ. La categoría de líderes en términos de caídas de valor calorífico y combustible diesel - 43.4-43.6 MJ.
Dado que la gasolina tiene más TST que el combustible diesel, debería tener un mayor consumo y eficiencia. Pero el combustible diesel es más económico que la gasolina en un 30-40%.Los valores relativamente bajos de TST se caracterizan por combustible líquido para cohetes, etilenglicol. El calor específico mínimo de combustión difiere entre alcohol y acetona. Su rendimiento es significativamente menor que el del combustible de motor tradicional.
Propiedades del combustible gaseoso.
El combustible gaseoso consiste en monóxido de carbono, hidrógeno, metano, etano, propano, butano, etileno, benceno, sulfuro de hidrógeno y otros componentes. Estas cifras se expresan en porcentajes por volumen.
El hidrógeno tiene el mayor valor calorífico. Al quemarse, un kilogramo de sustancia emite 119.83 MJ de calor. Pero tiene un alto grado de explosividad.Se observan altos valores caloríficos en el gas natural.
Son iguales a 41-49 MJ por kg. Pero, por ejemplo, en metano puro, el calor de combustión es mayor: 50 MJ por kg.
Tabla comparativa de indicadores
La tabla presenta los valores del calor específico de la masa de combustión de combustibles líquidos, sólidos y gaseosos.
| Tipo de combustible | Unidad rev. | Calor específico de la combustión. | ||
| Mj | kw | kcal | ||
| Leña: roble, abedul, fresno, haya, carpe | kg | 15 | 4.2 | 2500 |
| Leña: alerce, pino, abeto. | kg | 15.5 | 4.3 | 2500 |
| Carbón marrón | kg | 12.98 | 3.6 | 3100 |
| El carbón | kg | 27.00 | 7.5 | 6450 |
| Carboncillo | kg | 27.26 | 7.5 | 6510 |
| Antracita | kg | 28.05 | 7, 8 | 6700 |
| Pellets de madera | kg | 17, 17 | 4.7 | 4110 |
| Bolitas de paja | kg | 14.51 | 4.0 | 3465 |
| Bolitas de girasol | kg | 18.09 | 5.0 | 4320 |
| Aserrín | kg | 8.37 | 2.3 | 2000 |
| Papel | kg | 16.62 | 4.6 | 3970 |
| Vid | kg | 14.00 | 3.9 | 3345 |
| Gas natural | m 3 | 33.5 | 9.3 | 8, 000 |
| Gas licuado | kg | 45.20 | 12.5 | 10, 800 |
| Gasolina | kg | 44.00 | 12.2 | 10, 500 |
| Diz. combustible | kg | 43.12 | 11.9 | 10300 |
| Metano | m 3 | 50.03 | 13.8 | 11950 |
| Hidrógeno | m 3 | 120 | 33.2 | 28700 |
| Keroseno | kg | 43.50 | 12 | 10400 |
| Mazut | kg | 40.61 | 11.2 | 9700 |
| El aceite | kg | 44.00 | 12.2 | 10, 500 |
| Propano | m 3 | 45.57 | 12.6 | 10885 |
| Etileno | m 3 | 48.02 | 13.3 | 11470 |
La tabla muestra que los indicadores TST más altos de todas las sustancias, y no solo de los gaseosos, tienen hidrógeno. Pertenece a los combustibles de alta energía.
El producto de la combustión del hidrógeno es agua ordinaria. El proceso no emite escorias, cenizas, monóxido de carbono y dióxido de carbono, lo que hace que la sustancia sea un combustible respetuoso con el medio ambiente. Pero es explosivo y tiene una baja densidad, por lo que este combustible es difícil de licuar y transportar.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Sobre el valor calorífico de las diferentes especies de madera. Comparación de indicadores por m 3 y kg.
TST - las características térmicas y operativas más importantes del combustible. Este indicador se utiliza en diversas esferas de la actividad humana: motores térmicos, centrales eléctricas, industrias, calefacción y cocción de viviendas.
Los valores caloríficos ayudan a comparar diferentes tipos de combustible según el grado de energía liberada, para calcular la masa requerida de combustible, para ahorrar costos.
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