Низшая теплота сгорания природного газа формула

Теплота сгорания газов

Теплота сгорания, или теплотворная способность газа как топлива, — это количество теплоты, выделяемой при полном сгорании единицы количества вещества (кг или м), измеренного при нормальных стандартных условиях (давление, температура).

Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Высшей теплотой сгорания называется количество теплоты (кДж), выделяющееся при полном сгорании единицы количества вещества (кг или м), с учетом конденсации водяных паров, образующихся при окислении водорода. Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты (кДж), выделяющееся при полном сгорании единицы количества вещества при нормальных или стандартных условиях без учета теплоты, выделяющейся при конденсации водяных паров. На основе численного значения теплоты сгорания топлива определяют потребность в газообразном топливе, а также КПД газоперекачивающих агрегатов и других газоиспользующих установок.

В расчетах обычно используют понятие низшей теплоты сгорания топлива в силу того, что отходящие из газоиспользующих установок продукты сгорания имеют относительно высокую температуру, значительно выше, чем температура точки росы, при которой и происходит конденсация водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания.

Численные значения низшей теплоты сгорания ряда компонентов газообразного топлива приведены в табл. 1.3.

Следует заметить, что приводимые в литературе данные о теплоте сгорания отдельных компонентов газообразного топлива часто разнятся между собой. Это в определенной степени обусловлено различием в подсчете основных характеристик самого топлива.

Низшая теплота сгорания некоторых компонентов природного газа

Метан СН

СН

СН

СН

СН

СН

Низшая теплота сгорания, кДж/м

Пример 1.2. Определить низшую теплоту сгорания природного газа, имеющего следующее процентное содержание компонентов: метана СН= 94%; этана СН= 3%; пропана СН= 1,5%; бутана СН= 1%; пентана СН= 0,5%.

Решение. Расчет низшей теплоты сгорания топлива проводится по формуле:

,

где — теплота сгорания компонентов смеси; — процентное содержание компонентов смеси.

Применительно к данному случаю получим:

= 35880·0,94 + 64450·0,03 + 92949·0,015 + 118680·0,01 +146130·0,005 = 38672 кДж/м.

Переход к определению массовой теплоты сгорания топлива (кДж/кг) осуществляется с использованием плотности газа в данных условиях [,кДж/кг = ( кДж/м) /, кг/м].

Пересчет теплоты сгорания газа от нормальных условий к стандартным проводится по формуле:

(20°С) =(0°С).

Согласно существующим требованиям, номинальная низшая теплота сгорания топлива при проведении теплотехнических расчетов в системе газовой промышленности принимается равной 34541 кДж/м.

Источник

Определение высшей и низшей теплот сгорания газообразных топлив и их жаропроизводительности

Теплота сгорания, или теплотворная способность (теплотворность), топлива Q – это количество тепла, выделяющееся при полном сгорании 1 моля (кДж/моль), 1 кг (кДж/кг) или 1 м 3 топлива (кДж/м 3 ).

Значения объемной теплоты сгорания применяют обычно при расчетах, связанных с использованием газообразного топлива. При этом различают теплоту сгорания 1 м 3 газа при нормальных условиях (кДж/м 3 ), т.е. при температуре газа 0 ºС и давлении 1 ата, и при стандартных условиях – при температуре 20 ºС и давлении 760 мм рт.ст.

При анализе топлива и в теплотехнических расчетах приходится иметь дело с высшей и низшей теплотой сгорания. Высшая теплота сгорания топлива представляет собой количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы топлива с образованием CO₂, H₂O в жидком состоянии и SO₂ . К высшей теплоте сгорания близка теплота сгорания, определяемая путем сжигания топлива в калориметрической бомбе в атмосфере кислорода . Незначительное отличие теплоты сгорания в бомбе от высшей теплоты сгорания обусловлено тем, что при сжигании в атмосфере кислорода происходит более глубокое окисление топлива, чем при его сгорании на воздухе. Так, например, сера топлива сгорает в калориметрической бомбе не до SO₂ , а до SO₃, и при сжигании топлива в бомбе происходит образование серной и азотной кислот.

Низшая теплота сгорания топлива представляет собой количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы топлива с образованием CO₂, H₂O в парообразном состоянии и SO₂. Кроме того, при подсчете низшей теплоты сгорания учитывается расход тепла на испарение влаги топлива. Следовательно, низшая теплота сгорания отличается от высшей расходом тепла на испарение влаги, содержащейся в топливе и образующейся при сгорании топлива ().

При подсчете разницы между высшей и низшей теплотой сгорания учитывается расход тепла на конденсацию пара и на охлаждение образующегося конденсата до 0 ºС. Эта разница составляет около 2,51 МДж на 1 кг влаги, т.е. 25 кДж на каждый процент влаги, содержащейся в топливе или образующийся при сгорании водорода, входящего в состав горючего.

При оценке эффективности использования указанных видов топлива существенное значение имеет вопрос о том, какая теплота сгорания принята в расчет- высшая или низшая. Поэтому при сопоставлении данных испытаний котлов и печей, выполненных на основе низшей и высшей теплоты сгорания, необходимо производить соответствующий пересчет и по формуле

Теплоту сгорания можно определять двумя путями. Первый из них заключается в непосредственном измерении количества тепла, выделяющегося при сжигании определенного количества исследуемого горючего, т.е. путь экспериментальный. Второй путь основан на том, что эта характеристика вычисляется исходя из теплоты горения горючих составляющих топлива и, следовательно, определяется содержанием последних в горючем. Таким образом, во втором случае требуется знание точного состава топлива и тех тепловых эффектов, какими сопровождаются реакции окисления горючих составляющих.

Подсчет теплоты сгорания газообразного топлива по компонентному составу. Высшую и низшую теплоту сгорания газообразного топлива посчитывают на основе реакций окисления компонентов и стандартных теплот образования веществ по формулам:

Для природных и попутных нефтепромысловых газов с высоким содержанием CH₄, включающих помимо метана его гомологи, а также углекислый газ, сероводород и азот, низшую теплоту сгорания можно подсчитать по формуле с округленными коэффициентами:

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

ГАЗЫ ГОРЮЧИЕ ПРИРОДНЫЕ

Настоящий стандарт устанавливает методы расчета высшей и низшей теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе сухих природных углеводородных газов по компонентному составу и известным физическим величинам чистых компонентов.

Стандарт не распространяется на газы, в которых фракция углеводородов С_{6+высшие} превышает 0,1 %.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ

1.1 . Теплоту сгорания газа объемную (высшую или низшую) вычисляют по компонентному составу и теплоте сгорания отдельных компонентов газа.

1.2 . Компонентный состав газа определяют хроматографическим методом по ГОСТ 23781-87 методом абсолютной калибровки. Определяют все компоненты, объемная доля которых превышает 0,005 %, кроме метана, содержание которого рассчитывают по разности 100 % и суммы всех компонентов.

1.1 , 1.2. (Измененная редакция, Изм. № 1).

1.3 . Теплоту сгорания ( Q ) высшую ( Q _в ) или низшую (Q_н) в МДж/м 3 (ккал/м 3 ) вычисляют по формуле

где Q_i — теплота сгорания газа (высшая или низшая) i-го компонента газа (обязательное приложение);

С_i — доля i-го компонента в газе.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ

2.1 . Относительную плотность ( d ) вычисляют по формуле

где d_i — относительная плотность i-го компонента газа (обязательное приложение).

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВОББЕ

3.1 . Число Воббе ( W ) (низшее или высшее) в МДж/м 3 (ккал/м 3 ) вычисляют по формуле

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1 . При расчетах допускается не учитывать теплоту сгорания и относительную плотность компонентов газа, значения которых менее 0,005 МДж/м 3 (1 ккал/м 3 ) и 0,0001 соответственно.

4.2 . Значение теплоты сгорания компонентов округляют до 0,005 МДж/м 3 (1 ккал/м 3 ), конечный результат округляют до 0,05 МДж/м 3 (10 ккал/м 3 ).

4.3 . Значение относительной плотности компонентов округляют до 0,0001, конечный результат — до 0,001 единиц относительной плотности.

4.4 . При записи результатов определения необходимо указывать температурные условия (20 или 0 °С).

5. ТОЧНОСТЬ МЕТОДА

Теплота сгорания газа, рассчитанная из последовательно выполненных двух анализов одного образца газа одним исполнителем, с использованием одного и того же метода и прибора, признается достоверной (с 95 %-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает 0,1 %.

(Введен дополнительно, Изм. № 1 ).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Обязательное

Высшая и низшая теплота сгорания и относительная плотность * компонентов сухого природного газа при 0 °С и 101,325 кПа **

Источник