Теплотехнические характеристики топлив.

Важнейшими теплотехническими характеристиками топлива являются: теплота сгорания, влажность, зольность, наличие летучих веществ и серы, степень его крупности, спекаемости, механической прочности, температура размягчения золы.

Основной, как бы интегрирующей, технологической характеристикой топлива является теплота сгорания, которая показывает, какое количество тепла выделяется при сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1м³ газообразного топлива.

Теплота сгорания твердых и жидких топлив определяется с помощью прибора, носящего название калориметрической бомбы, а газообразного топлива - с помощью прибора Юнкерса. Бомба представляет собой стальной герметический сосуд, заполненный кислородом под давлением 3,0 МПа. В сосуде (бомбе) сжигают навеску топлива в 1 гр. Бомбу помещают в сосуд с водой и по приращению температуры воды вследствие выделяемого при сжигании навески топлива тепла определяют теплоту его сгорания.

Теплоту сгорания газообразного топлива определяют в приборе Юнкерса, который представляет собой по существу небольшой водяной котел, в котором сжигают исследуемый газ. Измеряют расход газа, расход воды, разность температур воды на входе и выходе из прибора и определяют теплоту сгорания:

кДж/кг (7)

(на лабораторных занятиях Вы должны определить теплоту сгорания твердого топлива).

С помощью калориметрической бомбы определяется так называемая высшая теплота сгорания топлива . Высшей теплотой сгорания называется все количество выделившейся теплоты при сгорании 1 кг или 1м³ топлива при превращении водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, в жидкость. Высшая теплота сгорания не дает правильного представления о его практической ценности. Действительной мерой качества топлива служит низшая теплота сгорания . Она получается путем вычитания из количества тепла пошедшего на испарение влаги, как имеющейся в топливе (W^p), так и образующейся в процессе горении топлива:

(8)

Теплота сгорания топлив, при известном элементарном составе может быть также рассчитана по формуле Д.И. Менделеева:

(9)

Числовые коэффициенты в расчетном уравнении подобраны экспериментально и выражают 0,01 теплоты сгорания отдельных составляющих топлива.

Как видно из уравнения, теплота сгорания топлива зависит от его элементарного состава и для каждого вида топлива имеет свое определенное значение.

На практике для сопоставления между собой различных топлив пользуются понятием «условное топливо», под которым подразумевается топливо с теплотой сгорания

Пересчет любого топлива в условное производится умножением количества данного топлива на тепловой эквивалент «Э» условного топлива.

кг/сек. усл. Т (9)

Тепловой эквивалент определяется из выражения:

(10)

где - низшая теплота сгорания, .

Для тепловых процессов характеризующими являются приведенная влажность и приведенная зольность.

Приведенная влажность определяется по уравнению

(11)

При топливо считается маловлажным, т.е. ценным, качественным.

Приведенная зольность вычисляется:

(12)

При топливо считается малозольным. Влага и зола являются балластом. Они понижают теплоту сжигания топлив.

При сжигании высоковлажных и высокозольных топлив резко возрастает расход топлива.

Сера содержится в топливе в виде органических соединений и , объединенных в летучую серу:

Сера является нежелательным элементом в топливе, т.к. ее присутствие снижает качество топлива. Сернистые газы ( и ), образующиеся при ее сгорании, разрушающе воздействуют на металл котельного оборудования и отравляют окружающий животный и растительный миры.

Кислород и азот являются внутренним балластом топлива, т.е. не горят и не выделяют теплоты. Кислород связывает часть водорода в топливе, вследствие чего качество топлива обесценивается.