Сегодня мы рассмотрим понятие «теплота сгорания топлива», проанализируем ее значения для различных видов топлива и факторы, влияющие на них.
По сути, топливо — это источник энергии, который при определенных условиях выделяет определенное количество тепловой энергии. Это определяется содержанием в нем окислителя. Химический состав топливной смеси и ее физическое состояние (газ или жидкость) влияют на величину выделяемой энергии.
Чем выше подводимая энергия сгорания, тем меньше расходуется топлива при сохранении стабильного коэффициента полезного действия. В соответствии с этим теплота сгорания делится на высшую и низшую (в зависимости от затраченной энергии и количества влаги).
Тепловыделение бензина
Количество тепла, выделяемого при сгорании бензина, практически одинаково для разных марок. Оно колеблется между 43,5 и 44,5 кДж/кг. На этот показатель не влияет октановое число, а определяется составом топлива. Кроме того, содержание водорода снижает тепловую ценность бензина из-за его способности соединяться с кислородом и образовывать воду.
Теплота сгорания керосина
Точное измерение теплоты сгорания керосина невозможно из-за различного содержания в нем додекана, тридекана, тетрадекана и пентадекана. Поэтому удельная теплота сгорания топлива оценивается в 43000 ± 1000 кДж/кг в зависимости от характеристик масла. Кроме того, плотность и вязкость керосина также зависят от внешних температур, причем удельная теплоемкость значительно возрастает при повышении температуры.
Теплота сгорания дизельного топлива
Наиболее важным фактором, влияющим на мощность и производительность двигателей, работающих на дизельном топливе, является теплота сгорания. Она определяет долю потребляемого топлива и уровень КПД. То есть, чем выше выделяемая энергия, тем меньше расход топлива и выше КПД.
Однако теплота сгорания дизельного топлива зависит от наличия в его составе воды и серы. Поэтому состав регламентируется. Обычно теплота сгорания оценивается в диапазоне от 39 200 до 43 300 кДж/кг, исходя из свойств используемой в производстве нефти.
Виды топлива
Тепло является необходимым условием существования человека — оно нужно для самых разных целей, например, для обогрева жилья, приготовления пищи, плавки металлов и получения других видов энергии. Для получения тепла и света используется топливо. До того как человек научился добывать огонь, топливо все еще было необходимо — основным источником его было дерево. Топливо — это любой материал, при сгорании которого выделяется энергия.
Виды топлива
Существует четыре основных вида топлива, используемых для получения энергии: твердое, жидкое, газообразное и ядерное. Ядерное топливо отличается тем, что для его работы необходим ядерный реактор.
Твердое топливо
Твердое топливо — это от древесины до торфа, а также горючие сланцы и уголь. Ископаемое топливо образуется в результате разложения органических веществ растений. Торф является самым молодым из них и представляет собой плотную массу из разложившихся болотных растений. Бурый уголь, также известный как лигнит, представляет собой однородную темную массу, которая окисляется и разлагается на свежем воздухе. Сланцы — это минералы, выделяющие смолу при нагревании, а каменные угли — это угли с более высокой прочностью и низкой пористостью.
Жидкое топливо
Жидкое топливо состоит из бензина или масла. Оно содержит углерод, кислород, водород, серу и азот.
Газообразное топливо
Газообразное топливо представляет собой смесь водорода и угарного газа.
Горение
При сгорании кислород соединяется с углеродом или водородом, уменьшая количество тепла, выделяющегося в процессе горения. Азот не окисляется и выделяется в составе продуктов сгорания. Вредным загрязнителем является сера, которая при горении выделяет в четыре раза меньше тепла, чем углерод.
Энергосодержание диктует тепловыделение
Энергоемкость топлива определяется его удельной теплотой сгорания. Она используется для расчета количества тепла, которое выделится при сгорании определенной массы топлива. Это видно из уравнения: Q = q*m, где Q — количество тепла [Дж], q — удельная теплота сгорания [Дж/м3], m — масса [кг]. Удельная теплота сгорания — это числовое значение, показывающее, сколько энергии будет получено при сгорании 1 кг топлива.