Питома теплота згорання

Питома теплота згоряння (q) — кількість теплоти, що виділяється у разі повного згоряння одиниці маси твердого палива. Для газоподібного палива використовується також теплота згоряння одиниці об'єму:

${\displaystyle q={\frac {Q}{m}}}$

${\displaystyle q={\frac {Q}{V}}}$

де Q — теплота згоряння, m — маса та V — об'єм речовини, що згоряє.

В системі SI питома теплота згоряння вимірюється у Дж/кг для твердого та Дж/м³ для газоподібного.

Згоряння супроводжується виділенням великої кількості енергії.

Теплота згоряння

Кількість теплоти, що виділяється при згорянні довільної маси палива, визначається за формулою:

${\displaystyle Q=q\cdot m}$,

де q — питома теплота згоряння, m — маса речовини.

Процес горіння відбувається лише при наявності повітря.

Оскільки теплота є видом енергії, здатної виконувати роботу, то вона в системі SI виражається спільною для всіх видів енергії одиницею — джоулем (Дж), який рівний добутку сили 1 Н на шлях 1 м, у системі СГС — ерг. 1 ерг = 10-7 Дж.

Широко використовується також позасистемна одиниця — калорія та кратна їй кілокалорія. 1 кал = 4,1868 Дж ≈ 4,19 Дж.

• Вища теплота згоряння — кількість тепла, що виділяється при повному згорянні 1 кг або 1 м³ робочого палива за умови, що водень, який міститься в ньому, згоряє з утворенням води.
• Нижча теплота згоряння — кількість тепла, що виділяється при згорянні 1 кг або 1 м³ робочого палива, з урахуванням згоряння водню у водяну пару і випаровування вологи палива.

Нижчу теплоту згоряння використовують для підрахунку потреби в паливі і його вартості, при складанні теплових балансів і визначенні ККД установок, що використовують паливо. Для порівняння різних видів палива і підрахунку потреби в пальному введене поняття про умовне паливо та нафтовий еквівалент. Умовне паливо характеризується нижчою теплотою згоряння, рівною 7 000 ккал/кг або 29,33 МДж/кг, нафтовий еквівалент — 10 000 ккал/кг або 41,90 МДж/кг.

Таблиця питомої теплоти згоряння палива

Паливо	Питома теплота згоряння (в кДж/кг)	(В ккал/кг)
Порох	3800	910
Сланець естонський	9600	2300
Торф	12100	2900
Дерево	12400	2960
Буре вугілля	13000	3100
Сланцевий газ	14500	3460
Солома	15700	3750
Папір	16620	3970
Кам'яне вугілля	27000	6450
Антрацит	28000	6700
Етиловий спирт	29000	6940
Кокс	29300	7000
Природний газ	33500	8000
Мазут	40600	9700
Нафта	43000	10280
Гас	43000	10300
Бензин	44000	10500
Зріджений газ	45200	10800
Пропан	45570	10885
Метан	50030	11950
Водень	120000	28700

Методи визначення

Визначення теплоти згоряння палива засноване на спаленні його наважки в кисні і поглинанні тепла, що виділилося, водою в калориметрі. Спалення здійснюється в калориметричній бомбі, що являє собою циліндричну товстостінну стальну склянку місткістю близько 300 мл зі стальною кришкою, що загвинчується на щільну нарізь. Для суміші вуглеводнів (природного газу) теплоту згоряння визначають за складом газу і теплотою згоряння компонентів за формулами або за допомогою калориметрів. Присутність інертних газів у газовій суміші знижує її теплоту згоряння (див. число Воббе).

В залежності від виду палива, при випробуванні його спалюють за одним з вказаних нижче методів.

• Торф, буре, кам'яне вугілля і інші види палива, що піддаються брикетуванню, спалюють у вигляді брикетів.
• Паливо із зольністю понад 35% і небрикетоване (антрацит, кам'яне вугілля, кокс і ін.) спалюють у вигляді порошку.
• Мазут і інші важкі вуглеводні наливають безпосередньо в чашечку для спалювання.
• Легкі нафтопродукти спалюють в спеціальній чашечці з нержавіючої сталі, яка зверху заклеюється спеціально приготованою колодієвою плівкою.
• Визначення теплоти згоряння газу проводять у самоущільненій калориметричній бомбі, в якій 300 мл газу змішують з шестикратним об'ємом кисню і спалюють при тиску 0,8 МПа.
• При спаленні палива в калориметричній бомбі в атмосфері кисню під тиском відбувається окиснення сірки не в SO₂, як це відбувається при спаленні на повітрі, а в SO₃, що утворю кислоту H₂SO₄. Крім того, азот палива згоряє в атмосфері кисню в присутності води до HNO₃.
• При підрахунку вищої теплоти згоряння Q_РВ від теплоти згоряння в бомбі Q_б віднімають теплоту утворення сірчаної і азотної кислот.

Див. також

• Питома величина
• Число Воббе
• Питома теплота плавлення
• Питома теплоємність
• Теплота згоряння

Примітки

1. Питома теплота згоряння палива
2. Порівняльна характеристика деяких видів палива

Література

• В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600.
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — .