Низшая теплота сгорания топлива природного газа

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

Состав и характеристики топлив

Топливом может быть названо любое вещество, способное при горении (окислении) выделять значительное количество теплоты. По определению, данному Д. И. Менделеевым, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения тепла».

В таблицах ниже представлены основные характеристики различных видов топлив: состав, низшая теплота сгорания, зольность, влажность и т. д.

Примерный состав и теплотехнические характеристики горючей массы твердого топлива

Топливо	Состав горючей массы, %					Выход летучих веществ, V Г , %	Низшая теплота сгорания, МДж/кг	Жаро- производи- тельность, tmax, °С	RO2 max* продуктов сгорания, %
	C Г	S Г	H Г	O Г	N Г
Дрова	51	—	6,1	42,2	0,6	85	19	1980	20,5
Торф	58	0,3	6	33,6	2,5	70	8,12	2050	19,5
Горючий сланец	60—75	4—13	7—10	12—17	0,3—1,2	80—90	7,66	2120	16,7
Бурый уголь	64—78	0,3—6	3,8—6,3	15,26	0,6—1,6	40—60	27	—	19,5
Каменный уголь	75—90	0,5—6	4—6	2—13	1-2,7	9—50	33	2130	18,72
Полуантрацит	90—94	0,5—3	3—4	2—5	1	6—9	34	2130	19,32
Антрацит	93—94	2—3	2	1—2	1	3—4	33	2130	20,2

Характеристики жидких топлив, получаемых из нефти

Топливо	Состав горючей массы, %				Зольность сухого топлива, A С , %	Влага рабочего топлива, W Р , %	Низшая теплота сгорания рабочего топлива, МДж/кг
	Углерод C Г	Водород H Г	Сера S Г	Кислород и азот O Г + N Г
Бензин	85	14,9	0,05	0,05	0	0	43,8
Керосин	86	13,7	0,2	0,1	0	0	43,0
Дизельное	86,3	13,3	0,3	0,1	Следы	Следы	42,4
Солярное	86,5	12,8	0,3	0,4	0,02	Следы	42,0
Моторное	86,5	12,6	0,4	0,5	0,05	1,5	41,5
Мазут малосернистый	86,5	12,5	0,5	0,5	0,1	1,0	41,3
Мазут сернистый	85	11,8	2,5	0,7	0,15	1,0	40,2
Мазут многосернистый	84	11,5	3,5	0,5	0,1	1,0	40,0

Топливо в том виде, в каком оно поступает для сжигания в топки или в двигатели внутреннего сгорания, называется рабочим.

Название «горючей массы» носит условный характер, т. к. действительно горючими ее элементами являются только углерод, водород и сера. Горючую массу можно характеризовать как топливо, не содержащее золы и в абсолютно сухом состоянии.

Зольность топлива. Золой называют твердый негорючий остаток, остающийся после сжигания топлива в атмосфере воздуха. Зола может быть в виде сыпучей масы с плотностью в среднем 600 кг/м 3 и в виде сплавленный пластин и кусков, называемых шлаками, с плотностью до 800 кг/м 3 .

Влажность топлива определяется по ГОСТ 11014-2001 высушиванием навески при 105 — 110 °С. Максимальная влажность достигает 50% и более и определяет экономическую целесообразность использования данного топлива. Влага снижает температуру в топке и увеличивает обхем дымовых газов.

Для превращения 1 кг воды в пар комнатной температуры нужно затратить 2,5 МДж теплоты.

Состав и теплота сгорания горючих газов

Наименование газа	Состав сухого газа, % по объему								Низшая теплота сгорания сухого газа Qн с , МДж/м 3
	CH4	H2	CO	CnHm	O2	CO2	H2C	N2
Природный	94,9	—	—	3,8	—	0,4	—	0,9	36,7
Коксовый (очищенный)	22,5	57,5	6,8	1,9	0,8	2,3	0,4	7,8	16,6
Доменный	0,3	2,7	28	—	—	10,2	0,3	58,5	4,0
Сжиженный (ориентировочно)	4	Пропан 79, этан 6, изобутан 11							88,5

Низшей теплотой сгорания рабочего топлива называют теплоту, выделяемую при полном сгорании 1 кг топлива, за вычетом теплоты, затраченной на испарение как влаги, содержащейся в топливе, так и влаги, образующейся от сгорания водорода.

Высшей теплотой сгорания рабочего топлива называю теплоту, выделяемую при полном сгорании 1 кг топлива, считая, что образующиеся при сгорании водяные пары конденсируются.

Источник: Основы энергетики : учебник / Г. Ф. Быстрицкий. — 2-е изд., испр. и доп. — М. :КНОРУС, 2011. — 352 с.

Поделись с друзьями

Источник

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

Калорийность газа

Калорийность газа (теплота сгорания, теплотворная способность газа) – это количество тепла, выделяющегося при сгорании единицы объема природного газа с воздухом в стандартных условиях, с учетом конденсации водяного пара, образовавшегося в процессе горения, или с учетом сохранения воды в парообразном состоянии.
Калорийность газа это величина, показывающая сколько ккал выделится при сжигании 1 м3 газа.
Калорийность природного газа составляет около 4500 ккал /м 3 .
Калорийность 1 м 3 подготовленного товарного газа составляет около 8000 ккал.
Чем выше калорийность, тем лучше.
Калорийность является одним из основных показателей качества газа.

Высшая теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы объема сухого газа, измеренного при нормальных или стандартных условиях, сюда входит и теплота конденсации водяных паров.

Низшая теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы объема сухого газа, измеренного при нормальных или стандартных условиях, за вычетом теплоты конденсации водяных паров.
По действующим стандартам, теплота сгорания (низшая) должна быть не ниже 7600 ккал/м 3 .

За единицу измерения количества тепла принята калория (кал).
1 калория — количество тепла, необходимое для нагревания 1 г чистой воды на 1° С, при температуре окружающего воздуха 19,5 — 20,5°С и атмосферном давлении 760 мм рт. ст.
Обычно используется размерность 1 килокалорией (ккал) = 1000 кал.
Также единицей теплоты сгорания является кДж/кг (для твердого топлива) или кДж/м 3 (для газообразного топлива).

Чем выше калорийность, тем меньший объем газа необходим, чтобы вскипятить, например, 1 литр воды на газовой плите или повысить на 1°С температуру в доме.
При более высокой калорийности чайники закипают быстрее, и обед готовится скорее.

Более калорийный газ имеет более высокую цену.
В межгосударственных отношениях калорийность газа учитывается точно, потому что от этого стоимость контракта меняется, иногда до 2 -5 долл США/1000 м 3 .
Проверить калорийность газа, доставляемого конечным потребителям уже сложнее.
Это сродни скорости интернета, говорят — быстрый, а в реальности — не очень.
Так и с газом, иногда бодяжат.
Согласно межгосударственному ГОСТ 5542-87 «Газы горючие природные промышленного и комунально-бытового назначения. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»,нормальная теплота сгорания газа составляет 7600 ккал / м 3 . На Украине Калорийность газа в основном, декларируется на уровне 8000-8250 ккал/м 3 .

Источник