Таблица теплотворности

Таблица теплотворности Анемометр

Основные составляющие процесса горения природного газа для отопительных котлов – отопление – статьи о строительстве и ремонте

Основные составляющие процесса горения природного газа для отопительных котлов

Газовые котлы, работающие на природном газе намного эффективнее отапливают помещение, чем электрические. Какие продукты сгорания могут выделяться при горении в топке котла и как они влияют на сдоровье человека?

CO (оксид углерода) бесцветный газ, без запаха и вкуса,
удельный вес 1,25 кг/нм3. Газ горючий. Теплота сгорания 3016 ккал/нм3 (нет
высшей и низшей теплоты сгорания, так нет в составе водорода, значит нет
скрытого парообразования). Угарный газ (оксид углерода) оказывает токсичное
воздействие на организм человека, так как вступает в реакцию с гемоглобином
крови. При содержании в воздухе 0,5% через 20-30 минут приводит к смерти человека.
Предельно допустимая концентрация составляет не более 2 миллиграмм на метр
кубический.

H2

(водород)
бесцветный нетоксичный газ, без вкуса и запаха. Горючий, теплота сгорания
составляет 3040 ккал/нм3. Удельный вес 0,09 кг на метр кубический (в 14 раз
легче воздуха).

CO2

(углекислый
газ) бесцветный, тяжелый, мало реакционный газ (плохо вступает в химические
реакции). Имеет слегка кисловатый запах и вкус. Удельный вес составляет 1,98 кг/нм3.
Тяжелее воздуха в 1,53 раза. При сильном охлаждении застывает в белую снеговую
массу, образуя сухой лед. При 4-5% в воздухе приводит к сильному раздражению органов
дыхания. При 10% содержании углекислого газа в воздухе длительное воздействие
газа вызывает сильное отравление (при вдыхании получается углекислота, которая
разъедает слизистую органов дыхания).

O2

(кислород)
газ без запаха, цвета и вкуса. Удельный вес 1,43 кг/нм3. Содержание кислорода
в газе, которое сжигается на котельных агрегатах не должно превышать 1%.
Содержание кислорода в газе понижает его теплотворную способность и делает его
взрывоопасным.

N

(азот) без цвета и вкуса. Инертный газ, то есть практически
не вступает в химические реакции. Удельный вес 1,25 кг/нм3. Азот практически не
реагирует с кислородом. При температуре ≥1800°С вступает в реакцию с кислородом
и дает окислы азота.

H2S

(сероводород) тяжелый
газ, с сильным неприятным запахом, похожим на тухлые яйца. Сероводород обладает
высокой токсичностью. Содержание сероводорода в природном газе в рабочей зоне
не должно превышать 2 грамма на 100 м3. Удельный вес составляет 1,54 кг/нм3.
Обладает сильным воздействием на черные металлы, в том числе действует
разрушительно на газопроводы.

01.04.2022 [00:04 ]

Эта статья еще не комментировалась. Инф-Ремонт будет признателен первому комментарию о статье

1. Элементарный состав твердого, газообразного и жидкого топлива

В базовой и промышленной энергетике для получения электрической и тепловой энергии используется в основном топливо органического происхождения.

Все виды органического топлива (горючие) представляют собой углеводородные соединения, в которые входят небольшие количества других веществ.

К твердому топливу относят: антрацит, каменный и бурый уголь, торф, дрова, сланцы, отходы лесопильных заводов и деревообделочных цехов, а также растительные отходы сельскохозяйственного производства — солому, костру, лузгу и др.

К жидкому топливу относят нефть, а также различные продукты ее переработки: бензин, керосин, лигроин, разнообразные масла и остаточный продукт нефтепереработки нефти — мазут.

До 70 % и более видов жидкого топлива используется на транспорте — авиационном, автомобильном, специальном водном, железнодорожном (тепловозы), около 30 % сжигается в виде мазута на тепловых электростанциях и в промышленных котельных.

К газообразному топливу относят природный газ, добываемый из недр земли, попутный нефтяной газ, газообразные отходы металлургического производства (коксовый и доменный газ), крекинговый газ, а также генераторный газ, получаемый искусственным путем из твердого топлива в особых газогенераторных установках.

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

В общем случае в состав рабочего (твердого или жидкого) топлива входят углерод С, водород Н, кислород О, азот N и летучая сера S, а также негорючие минеральные примеси — зола А и влага W.

Для рабочей массы топлива имеет место равенство:

Cp Hp Op Np Sp Ap Wp= 100 %, (1.1)

где СР, НР, ОР и т. д. — элементы рабочего топлива, % общей массы топлива.

Влага, содержащаяся в топливе совместно с золой, называется балластом топлива.

В естественных видах ископаемого твердого топлива встречается сера трех разновидностей:

1) органическая Sо, связанная с другими элементами топлива С, Н, N и О в виде сложных органических соединений;

2) колчеданная Sк в виде пирита, колчедана FeS2;

3) сульфатная Sсульф в виде солей серной кислоты (гипс, FeSО4и др.). Сульфаты представляют собой высокие окислы серы, поэтому находящаяся в них сера гореть не может. Присутствующие в топливе органическая и колчеданная серы сгорают, образуя токсичный сернистый ангидрид SO2и (в небольших количествах) еще более токсичный серный ангидрид SO3. Выброс их с продуктами сгорания вызывает загрязнение воздушного бассейна.

Органическая и колчеданная сера образуют вместе летучую горючую серу Sл. Общее содержание серы в топливе

Sобщ = Sо Sк Sсульф = Sл Sсульф. (1.2)

В горючую часть топлива входит только летучая сера, остальная сера в горении участия не принимает и может быть отнесена к балласту топлива.

Для правильного представления тепловых свойств топлива вводится понятие горючей массы, для которой

Про анемометры:  Сегодня ночью сработал датчик газа. Я рад | Пикабу

Сг Нг Ог Nг Sгл= 100 %, (1.3)

где индекс вверху показывает, что процентный состав отдельных элементов отнесен к горючей массе.

Название «горючая масса» носит условный характер, так как действительно горючими ее элементами являются только углерод, водород и сера. Углерод — преобладающий компонент твердых и жидких топлив, в топливах его обычно содержится от 50 до 95 %, тогда как содержание водорода Нг колеблется в пределах от 1 до 11 %, а серы Sг — от 0 до 8 %.

Горючую массу можно характеризовать как топливо, не содержащее золы и в абсолютно сухом состоянии. Содержание азота в горючей массе твердых топлив обычно составляет 1—2 % по массе. Несмотря на столь малое количество, азот является весьма вредным компонентом, поскольку при сгорании азотсодержащих соединений в высокотемпературных топках образуются сильнотоксичные оксиды NО и NO2(они образуются также и из атмосферного азота, но в

меньшей степени).

Для топлива, содержащего большое количество влаги (бурый уголь, торф, дрова, некоторые растительные отходы), в некоторых случаях удобно использовать понятие сухой массы, т. е. характеризовать состав абсолютно сухого топлива суммой элементов Сс, Нс, Ос, Nс, Sс и Ас. При этом

Сс Нс Ос Nс Sс Ас = 100 %, (1.4)

где индекс показывает, что процентный состав отдельных элементов отнесен к сухой массе.

Для взаимного пересчета массы топлива в соответствии с понятием о массах топлива служат формулы, объединенные в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Формулы для пересчета состава топлива с одной массы на другую

Зольность топлива. Золой называют твердый негорючий остаток, остающийся после сжигания топлива в атмосфере воздуха. Зола может быть в виде сыпучей массы с плотностью в среднем 600 кг/м3 и в виде сплавленных пластин и кусков, называемых шлаками, с плотностью до 800 кг/м3.

В состав золы большинства видов твердого топлива входят: глинозем Al2O3, кремниевая кислота SiO2, известь СаО, магнезия MgO, щелочи Na2O, окислы железа FeO и Fe2О3.

Влажность твердого топлива. Влажность твердого топлива Wрдоходит

до 50 % и более и определяет экономическую целесообразность использования данного горючего материала и возможность его сжигания. Влага снижает температуру в топке и увеличивает объем дымовых газов. Увеличенный объем дымовых газов требует дополнительной энергии на их удаление.

Очевидно, что влага является балластной примесью, так как уменьшает тепловую ценность исходного топлива. Кроме того, часть теплоты, выделяемой топливом при его сгорании, расходуется на испарение влаги.

Летучие вещества. При нагревании твердого топлива без доступа воздуха его органическая масса разлагается, в результате чего образуются газы, водяные и смоляные пары и углесодержащий остаток. Суммарное количество выделяющихся летучих веществ увеличивается с увеличением температуры и времени выдержки, этот процесс в основном заканчивается при 700—800 оС.

Выход летучих веществ Vг, в процентах на горючую массу, является важнейшей характеристикой горючей массы твердого топлива и уменьшается по мере увеличения его возраста. Чем больше выход летучих веществ, т.е. чем больше топлива превращается при нагревании в горючий газ, тем проще зажечь это топливо и легче поддерживать устойчивое горение.

(Vг= 85÷90%), в то время как у антрацитов Vг= 3÷4 %. Именно большой выход летучих веществ определяет хорошую горючесть древесины.

Состав некоторых видов твердого топлива представлен в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Примерный состав и теплотехнические характеристики горючей массы основных видов твердого топлива

Топливо

Состав горючей массы, %

Выход летучих веществ, Vг, %

Низшая теплота сгорания, МДж/кг

Сг

Sг

Нг

Oг

Nг

Дрова

51

6,1

42,2

0,6

85

19

Торф

58

0,3

6

33,6

2,5

70

8,12

Горючий сланец

60—75

4—13

7—10

12—17

0,3—1,2

80—90

7,66

Бурый уголь

64—78

0,3—6

3,8—6,3

15,26

0,6—1,6

40—60

27

Каменный уголь

75—90

0,5—6

4—6

2—13

1—2,7

9—50

33

Полуантрацит

90—94

0,5—3

3—4

2—5

1

6—9

34

Антрацит

93—94

2—3

2

1—2

1

3—4

33

Жидкое топливо. Практически все виды жидкого топлива получают путем переработки нефти (бензин, керосин, дизельное топливо и мазут). Мазут представляет собой сложную смесь жидких углеводородов, в состав которых входят в основном углерод (Ср= 84÷86 %)

Мазуты, полученные из нефти ряда месторождений, могут содержать много серы (до 4,5—5%), что резко усложняет защиту окружающей среды при их сжигании.

Характеристики основных видов жидкого топлива приведены в табл. 1.3. Из указанных выше видов жидкого топлива в промышленных и котельных печах сжигаются только топочные мазуты, которые классифицируются по степени их вязкости: М20, М40, М60, М80, М100 и М120 (цифры в указанных марках мазута означают условную вязкость в градусах Энглера).

Для транспортных установок применяют так называемый мазут флотский марок Ф5 и Ф12.

В табл. 1.4 приведены характеристики топочных и флотских мазутов.

Газообразное топливо. Газообразное топливо по сравнению с другими видами топлива имеет ряд существенных преимуществ: сгорает при небольшом избытке воздуха, образуя продукты полного горения без дыма и копоти; не дает твердых остатков; удобно для транспортировки по газопроводам на большие расстояния и позволяет простейшими средствами осуществлять сжигание в установках самых различных конструкций и мощностей.

Таблица 1.3. Характеристики некоторых видов жидкого топлива, получаемого из нефти

Топливо

Состав горючей массы, %

Зольность сухого топлива Ас, %

Влага рабочего топлива Wр, %

Низшая теплота сгорания рабочего топлива, МДж/кг

углерод Сг

водород Нг

сера Sг

кислород и азот Oг Nг

Бензин

85

14,9

0,05

0,05

43,8

Керосин

86

13,7

0,2

0,1

43

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

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

41,3

сернистый

85

11,8

2,5

0,7

0,15

1

40,2

многосернистый

84

11,5

3,5

0,5

0,1

1

40

Про анемометры:  Различные трубы для обвязки настенного газового котла | Отопление дома и квартиры

Таблица 1.4. Основные характеристики котельных мазутов

Показатель

Нормы по маркам мазута

флотского

топочного

Ф5

Ф12

40

100

200

Вязкость (условная), оВУ, не более:

при 50 °С

5

12

при 80 °С

8

15,5

при 100 °С

6,5—9,5

Температура застывания °С, не выше

мазута

–5

–8

10

25

36

мазута из высокопарафиновых нефтей

25

42

42

Температура вспышки, °С, не ниже, при

определении в тигле:

закрытом

80

90

открытом

90

110

140

Природный газ получают из чисто газовых месторождений, где он выбрасывается из недр земли под давлением, доходящим иногда до 100 атм и более. Основным его компонентом является метан СН4, кроме того, в газе разных месторождений содержатся небольшие количества водорода Н2, азота N2, высших углеводородов СnНm, оксида (СО)

Таблица 1.5. Характеристика горючих газов, входящих в состав газообразного топлива

Газ

Химическая формула

Низшая теплота сгорания 1 м3 газа Qнс

Плотность газа r, кг/м3, при нормальных условиях

Удельный объем, м3/кг

Теоретическая температура горения, °С

МДж/м3

ккал/м3

Водород

Н2

10,8

2 580

0,09

11,112

Метан

СН4

35,82

8 555

0,717

1,4

1 980

Этан

С2Н6

63,75

15 226

1,342

0,746

2 150

Пропан

С3Н8

91,25

21 795

1,967

1,51

Бутан

С4Н10

118,65

28 338

2,593

0,385

2 080

Пентан

C5H12

146,08

34 890

3,218

0,321

2 090

Этилен

С2Н4

59,06

14 107

1,261

2 200

Пропилен

С3Н6

86,00

20 541

1,915

2 270

Бутилен

C4H8

113,51

27 111

2,372

2 100

Оксид углерода

СО

12,64

3 018

1,25

0,8

Сероводород

H2S

23,38

5 585

1,5392

0,650

1900

При добыче нефти выделяется так называемый попутный газ, содержащий меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов и поэтому выделяющий при сгорании больше теплоты. Проблема полного его использования сейчас весьма актуальна.

К искусственным газам относят доменный газ, являющийся продуктом при выплавке чугуна на металлургических заводах; коксовый, образующийся при получении кокса в коксовых батареях; светильный, получаемый при сухой перегонке угля; генераторный, получаемый в газогенераторах.

Коксовый и доменный газ используют главным образом на месте в доменном и других цехах металлургического завода.

В табл. 1.6 представлены состав и теплота сгорания некоторых видов газообразного топлива.

Теплота сгорания топлива. Основной характеристикой топлива является так называемая теплота сгорания. Теплотой сгорания твердого и жидкого топлива называется количество тепла, кДж, выделяемое 1 кг топлива при полном его сгорании.

Теплоту сгорания газообразного топлива относят обычно к 1 м3, взятому при нормальных условиях (0 °С, 760 мм рт.ст.), и измеряют в килоджоулях на метр кубический (кДж/м3).

Таблица 1.6. Состав и теплота сгорания основных горючих газов

Газы

Состав сухого газа, % по объему

Низшая теплота сгорания газа Qнс , МДж/м3

СН4

Н2

СО

СmHn

O2

СО2

S

N2

Природный

Коксовый (очищенный)

Доменный

Сжиженный (ориентировочно)

94,9

22,5

0,3

4

57,5

2,7

6,8

28

3,8

1,9

0,8

0,4

2,3

10,2

0,4

0,3

0,9

7,8

58,5

36,7

16,6

4,0

88,5

Пропан 79, этан 6, Н — изобутан 11

Теплота сгорания зависит от химического состава топлива и условий его сжигания.

В соответствии с понятием органической, горючей и других масс топлива она может быть отнесена к той или другой из этих масс. Наибольший практический интерес представляет теплота сгорания рабочей массы топлива Qнр.

Низшей теплотой сгорания Qнр рабочего топлива называют тепло, выделяемое при полном сгорании 1 кг топлива, за вычетом тепла, затраченного на испарение как влаги, содержащейся в топливе, так и влаги, образующейся от сгорания водорода.

Теплоту сгорания топлива определяют по формулам, учитывающим, что углерод С, водород Н и сера S, участвующие в горении, выделяют определенное количество тепла.

Для определения Qнр используют формулу Д.И. Менделеева, которая дает достаточно точные результаты для самых разнообразных видов топлива.

Формула для определения Qнр, кДж/кг, твердого и жидкого топлива имеет вид

Qнр = 338 Ср 1025 Нр– 108,5 (Ор– Sр)– 25 Wр, (1.5)

где коэффициенты выражают теплоту сгорания отдельных горючих элементов, деленную на 100.

Низшую теплоту сгорания сухого газообразного топлива определяют как сумму произведений теплот сгорания горючих газов на их объемное содержание в смеси, кДж/м3:

Qнр = 127 СО 10 Н2 358 СН4 591С2Н6 911 С3Н8 234 Н2S. (1.6)

Условное топливо. Большая разница в теплоте сгорания различных видов топлива затрудняет в некоторых случаях проведение сравнительных расчетов, например, при выявлении запасов топлива, при оценке целесообразности применения разных сортов топлива и пр.

Для перевода действительного топлива в условное пользуются соотношением (безразмерным коэффициентом):

Эк= Qнр /29330 (в системе МКГСС -Эк= Qнр/7000), (1.7)

где Эк — калорийный эквивалент, указывающий какая часть теплоты сгорания условного топлива соответствует низшей теплоте сгорания рассматриваемого топлива (табл. 1.7).

Таблица 1.7. Калорийные эквиваленты различных видов топлива

Вид топлива

Низшая теплота сгорания Qнр, кДж/кг

Калорийный эквивалент

Эк=Qнр/Qусл

Твердое топливо

Дрова смешанные

12 580

0,43

Торф фрезерный

8460

0,29

Бурый уголь (Подмосковный бассейн)

10760

0,37

Бурый уголь (Назаровское месторождение)

13020

0,44

Антрацит АШ (Донецкий бассейн)

24240

0,83

Сланцы эстонские

10340

0,35

Жидкое топливо

Нефть сырая

43000

1,47

Мазут М-100 (многосернистый)

40030

1,37

Мазут М-100 (малосернистый)

40820

1,39

Газообразное топливо *

Природный газ

34860

1,65

Доменный газ

3770

0,1

Коксовый газ

18000

1,21

Генераторный водяной

10030

0,3

Сжиженный газ (технический пропан)

93750

3,2

* Теплота сгорания газообразного топлива, кДж/м3, при нормальных условиях.

Расход условного топлива

Вусл=B Qнр/Qусл , (1.8)

где В — расход рассматриваемого топлива; Qнр — теплота сгорания топлива.

2. Расчеты горения топлива

При тепловом расчете топливосжигающих установок (паровых и водогрейных котлов, промышленных огневых печей, двигателей внутреннего

Про анемометры:  Почему шумит газовый котел, как исправить

сгорания), а также при обработке результатов их испытаний определяют следующие характеристики и величины:

• теоретический и действительный расходы воздуха V0 и Vд, необходимые для сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива или 1 м3 газообразного топлива;

• состав и объем продуктов сгорания Vг (дымовых газов);

• энтальпию дымовых газов при требующихся температурах и коэффициентах избытка воздуха Тг.

Для полного сгорания топлива требуется некоторый избыток воздуха против теоретического расхода. Избыток воздуха характеризуется так называемым коэффициентом избытка aт (иногда называемым коэффициентом расхода воздуха). Он зависит от способа сжигания топлива, качества смесеобразования топлива с воздухом и ряда других факторов.

Коэффициент избытка воздуха представляет собой отношение действительного расхода воздуха к теоретическому, т. е.

aт= Vд/V0. (1.9)

При полном сгорании дымовые газы (продукты сгорания) состоят из СО2 и SО2, получившихся при сгорании углерода и летучей серы, водяного пара, образующегося при испарении влаги топлива и сгорании его водорода, азота, подводимого в топку (камеру сгорания) с воздухом, и, наконец, кислорода, не использованного при горении.

Объем продуктов сгорания определяется по формуле

Vг= VCO2 VSO2 VH2O VN2 VO2. (1.10)

При проведении химического анализа дымовых газов содержание СО2 и SO2 определяется совместно, поэтому в расчетные формулы вводится сумма количества СО2 и SO2, обозначаемая символом RO2, тогда

Vг= VRO2 VN2 VO2 VH2O= Vс. г VH2O. (1.11)

где Vс. г — объем сухих дымовых газов:

Vс. г= VRO2 VN2 VO2. (1.12)

В табл. 1.8 приведены расчетные формулы для определения объемов воздуха и продуктов полного сгорания для твердых, жидких и газообразных видов топлива. В этих формулах Ср, Нр, …; СО, Н2, СН4, … — содержание соответствующих элементов и компонентов в рабочем топливе, %; aт— коэффициент избытка воздуха; dв- влагосодержание сухого воздуха, г/м3 (обычно принимается 10 г/м3).

В случае отсутствия элементарного состава сжигаемого топлива при известном значении Qнр и Wр можно пользоваться эмпирическими формуламитабл. 1.9.

Основой тепловых расчетов топливоиспользующих устройств является энтальпия продуктов сгорания, которую принято рассчитывать на единицу количества топлива, из которого получились эти продукты.

Таблица 1.8. Расчетные формулы для определения объемов воздуха и продуктов полного сгорания при нормальных условиях

Определяемые величины

Для твердого и жидкого топлива, м3/кг

Для газообразного топлива, м33

Теоретически необходимое количество воздуха

V=[0,0889(Ср 0,375Sр) 0,2665HP – 0,033Ор]*(1 0,00124dв)

V= 0,0476[0,5СО 0,5Н2 1,5H2S 2CH4 ∑(m n/4)CmHn– O2](1 0,00124dв)

Действительное количество воздуха

Vд= aтV

Количество продуктов полного сгорания

VCO2= 0,0187 Cp;

VH2O= 0,112Hp 0,00124WP 0,0124Vдdв;

VSO2= 0,07 Sp ;

VO2= 0,21(aт– 1)V;

VN2= 0,008Np 0,79Vд

VCO2=(СО CО2 СН4mCmHn)0,01;

VH2O=(H2 H2S 2CH4 CmHn 0,124Vдdв)0,01;

VSO2= 0,01 H2S;

VO2= 0,21 (aт l) VO; VN2=(N2 79Vд)0,01

Состав продуктов сгорания, %

Vг= VCO2 VH2O VSO2 VO2 VN2

СО2=(VCO2/ Vг)100 и т.д.

Таблица 1.9. Эмпирические формулы для определения V0и Vг, м3/кг или м3/м3 при нормальных условиях

Топливо

Теоретически необходимое количество воздуха

Действительное количество продуктов сгорания

Дрова

Уголь

Жидкое топливо

Газообразное топливо с Qнр< 12 МДж/м3

То же с Qнр> 12 МДж/м3

Коксодоменная печь

V= 4,66 (1 – Wp/1000)

V = 0,24 Qнр 0,5

V= 0,2 Qнр 2

V= 0,21 Qнр

V = 0,26 Qнр– 0,25

V = 0,24 Qнр– 0,2

Vг= 5,3 – 4,055Wp/1000 (a – 1)V

Vг= 0,21Qнр 1,65 (a – 1)V

Vг= 0,265 Qнр (-1)V

Vг= 0,17 Qнр 1 (a – 1)V

Vг= 0,27 Qнр 0,25 (- 1)V

Vг= 0,225 × 0,765 (a – 1)V

Примечание: Qнр – в МДж/кг или МДж/м3 при нормальных условиях (1 ккал = 4,187 кДж).

Энтальпия продуктов сгорания вычисляется как произведение их объема при нормальных условиях на объемную теплоемкость при постоянном давлении и на температуру, кДж/кг или кДж/м3:

Iг = Vгсгt, (1.13)

где t – температура, оС; Vг -полный объем продуктов сгорания, м3/кг или м3/м3, на единицу топлива; сг – средняя в диапазоне температур 0 – t оС теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(кг× оС) или кДж/(м3× оС).

Расчет энтальпии продуктов сгорания, кДж/кг или кДж/м3, производится по формуле

Iг= VCO2(cϑ)CO2 VSO2(cϑ)SO2 VH2O(cϑ)

где VCO2, VSO2, VH2O, VN2, VO2— объемы продуктов полного сгорания, определяемые по табл. 1.8; (cϑ)

Таблица 1.10. Энтальпия газов и воздуха при различных температурах и постоянном давлении 101 кН/м2 (760 мм рт. ст.), кДж/м3

Температура,°С

(cϑ)CO2

(cϑ)H2O

Сухой воздух

(cϑ)N2

(cϑ)O2

(cϑ)H2

(cϑ)CO

(cϑ)SO2

100

171

150

130

130

132,3

129,2

130,2

182

200

360,6

302,4

261,9

261,6

267,2

259,6

261,5

379,4

300

563,9

418,7

395,7

394,6

409,4

390,6

395,7

589,5

400

777,1

623,4

533

530,1

551,4

521,7

532,2

810,2

500

1001,1

600,2

672,4

667,8

699,6

654

671

1037,9

600

1236,4

964,3

814,7

389,4

850,8

785,9

802,2

1272,4

700

1475,1

1143

959

950,9

1004,5

919,5

960,7

1510,7

800

1718,8

1328,9

1106,9

1098,7

1160,5

1086,9

1110,3

1751,8

900

1967,5

1526,8

1259,4

1247,7

1320,2

1245,3

1261,1

1997,6

1000

2219,5

1721

1412,3

1399,3

1479,7

1330,2

1414,4

2243,8

Энтальпию Iгопределяют для нескольких значений ϑ и a. На основании этих подсчетов строят кривые зависимости Iгот ϑ для нескольких a, по которым можно определить объемную энтальпию дымовых газов при заданных температуре и коэффициенте избытка воздуха.

Методика расчета для природного газа

Примерный расход газа на отопление считается исходя из половинной мощности установленного котла. Все дело в том, что при определении мощности газового котла закладывается самая низкая температура. Это и понятно — даже когда на улице очень холодно, в доме должно быть тепло.

Посчитать расход газа на отопление можно самостоятельно
Посчитать расход газа на отопление можно самостоятельно

Но считать расход газа на отопление по этой максимальной цифре совсем неверно — ведь в основном температура значительно выше, а значит, топлива сжигается намного меньше. Потому и принято считать средний расход топлива на отопление — порядка 50% от теплопотерь или мощности котла.

Общие данные.

При известном составе природного газа рассчитать низшую теплотворную способность и число Воббе при различных стандартных условиях (при 0 или 20 град. Цельсия) можно на калькуляторах, приведенных выше.

Данным калькулятором рекомендуется пользоваться только в случае отсутствия данных о низшей теплотворной способности и числе Воббе от газораспределительной организации. Как правило значение теплотворной способности и числе Воббе можно получить из паспорта качества природного газа, получаемого (оформляемого) газораспределительной организацией.

Примеры паспортов качества газа:

Низшая теплотворную способность используется:

Число Воббе газообразного топлива (низшее или высшее) — это отношение объемной (соответственно, низшей или высшей) теплоты сгорания к корню квадратному из относительной плотности газообразного топлива.

Это число характеризует постоянство теплового потока, получаемого при сжигании газа. Газы c одинаковым числом Воббе при равном давлении истечения обычно могут использоваться один вместо другого без замены горелки или форсунки.

Примечание: При этом число Воббе не охватывает таких характеристик, как возможность отрыва или проскока пламени. Требуется дополнительная проверка на устойчивость пламени газогорелочного устройства.

При подводе газов с разными числами Воббе к одной горелке газ с меньшим числом Воббе должен подводиться при большем давлении. Давление газа при новом значении числа Воббе определяется по формуле:

 P2=(ρ2/ρ1)*P1*(QH1/QH2)2

где P2 — избыточное давление газа на новом газе с плотность ρ2 и низшей теплотворной способность природного газа QH2;

P1 — избыточное давление газа на первоначального газа с плотность ρ1 и низшей теплотворной способность природного газа QH1.

При невозможности изменения давления газа требуется изменение конструкции горелки (например изменение диаметра сопла горелки). Методы расчета изменений конструктивных размеров элементов горелки зависит от типа горелки (например: инжекционные горелки низкого давления, инжекционные горелки среднего давления, горелки с принудительной подачей воздуха и т.д. ).

По квадратуре

Еще более приблизительные расчеты можно получить по квадратуре дома. Есть два способа:

Каждый хозяин может оценить степень утепления своего дома, соответственно, можно прикинуть, какой расход газа будет в данном случае. Например, для дома в 100 кв. м. при среднем утеплении потребуется 400-500 кубометров газа на отопление,  на дом в 150 квадратов уйдет 600-750 кубов в месяц, на отопление дома площадью 200 м2 — 800-100 кубов голубого топлива. Все это — очень приблизительно, но цифры выведены на основании многих фактических данных.

Пример расчета по теплопотерям

Пусть теплопотери дома составляют 16 кВт/час. Начинаем считать:

Переводим в кубометры. Если использовать будем природный газ, делим расход газа на отопление в час: 11,2 кВт/ч / 9,3 кВт = 1,2 м3/ч. В расчетах цифра 9,3 кВт — это удельная теплоемкость сгорания природного газа (есть в таблице).

Кстати, также можно посчитать необходимое количество топлива любого типа — надо только взять теплоемкость для требуемого топлива.

Так как котел имеет не 100% КПД, а 88-92%, придется внести еще поправки на это — добавить порядка 10% от полученной цифры. Итого получаем расход газа на отопление в час — 1,32 кубометра в час. Далее можно рассчитать:

  • расход в день: 1,32 м3 * 24 часа = 28,8 м3/день
  • потребность в месяц:28,8 м3/день * 30 дней =  864 м3/мес.

Средний расход за отопительный сезон зависит от его длительности — умножаем на количество месяцев, пока длится отопительный сезон.

Этот расчет — приблизительный. В какой-то месяц потребление газа будет намного меньше, в самый холодный — больше, но в среднем цифра будет примерно такой же.

Расчет по мощности котла

Расчеты будут немного проще, если имеется рассчитанная мощность котла — тут уже учтены все необходимые запасы (на ГВС и вентиляцию). Потому просто берем 50% от расчетной мощности и далее считаем расход в день, месяц, за сезон.

Например, проектная мощность котла — 24 кВт. Для расчета расхода газа на отопление берем половину: 12 к/Вт. Это и будет средняя потребность в тепле в час. Чтобы определить расход топлива в час, делим на теплотворную способность, получаем 12 кВт/час / 9,3 к/Вт =  1,3 м3. Далее все считается как в примере выше:

Далее добавим 10% на неидеальность котла, получим, что для этого случая расход будет чуть больше 1000 кубометров в месяц (1029,3 куб). Как видите, в этом случае все еще проще — меньше цифр, но принцип тот же.

Расчет расхода сжиженного газа

Многие котлы могут работать от сжиженного газа. Насколько это выгодно? Какой будет расход сжиженного газа на отопление? Все это тоже можно посчитать. Методика такая же: надо знать или теплопотери, или мощность котла. Далее требуемое количество переводим в литры (единицы измерения сжиженного газа), а при желании, считаем количество необходимых баллонов.

Давайте рассмотрим расчет на примере. Пусть мощность котла 18 кВт, соответственно, средняя потребность в тепле — 9 кВт/час. При сжигании 1 кг сжиженного газа получаем 12,5 кВт тепла. Значит, чтобы получить 9 кВт, потребуется 0,72 кг (9 кВт / 12,5 кВт = 0,72 кг).

Далее считаем:

  • в день: 0,72 кг * 24 часа = 17,28 кг;
  • в месяц 17,28 кг * 30 дней = 518,4 кг.

Добавим поправку на КПД котла. Надо смотреть в каждом конкретном случае, но возьмем 90%, то есть, добавим еще 10%, получится, что за месяц расход составит 570,24 кг.

Сжиженный газ - один из вариантов отопления
Сжиженный газ — один из вариантов отопления

Чтобы посчитать количество баллонов, данную цифру делим на 21,2 кг (именно столько в среднем находится кг газа в 50 литровом баллоне).

Масса сжиженного газа в различных баллонах
Масса сжиженного газа в различных баллонах

Итого, для данного котла потребуется 27 баллонов сжиженного газа. А стоимость считайте сами — цены в регионах отличаются. Но не забудьте про расходы на транспортировку. Их, кстати, можно уменьшить, если сделать газгольдер — герметичную емкость для хранения сжиженного газа, которую заправлять можно раз в месяц или реже — зависит от объема хранилища и потребности.

И снова-таки не стоит забывать, что это — лишь приблизительная цифра. В холодные месяцы расход газа для отопления будет больше, в теплые — значительно меньше.

P.S. Если вам удобней считать расход в литрах:

  • 1 литр сжиженного газа весит примерно 0,55 кг и при сжигании даёт примерно 6500 кВт тепла;
  • в 50 литровом баллоне около 42 литров газа.

Считаем расход газа по теплопотерям

Если котла еще нет, и вы оцениваете стоимость отопления разными способами, считать можно от общих теплопотерь здания. Они, скорее всего, вам известны. Методика тут такая: берут 50% от общих теплопотерь, добавляют 10% на обеспечение ГВС и 10% на отток тепла при вентиляции. В результате получим средний расход в киловаттах в час.

Далее можно  узнать расход топлива в сутки (умножить на 24 часа),  в месяц (на 30 дней), при желании — за весь отопительный сезон (умножить на количество месяцев, на протяжении которых работает отопление). Все эти цифры можно перевести в кубометры (зная удельную теплоту сгорания газа), а потом перемножить кубометры на цену газа и, таким образом, узнать затраты на отопление.

Наименование толпиваЕдиница измеренияУдельная теплота сгорания в кКалУдельная теплота сгорания в кВтУдельная теплота сгорания в МДж
Природный газ1 м 38000 кКал9,2 кВт33,5 МДж
Сжиженный газ1 кг10800 кКал12,5 кВт45,2 МДж
Уголь каменный (W=10%)1 кг6450 кКал7,5 кВт27 МДж
Пеллета древесная1 кг4100 кКал4,7 кВт17,17 МДж
Высушенная древесина (W=20%)1 кг3400 кКал3,9 кВт14,24 МДж

Таблица теплотворности

 Обратите внимание на теплотворную способность (удельную теплоту сгорания) различных видов топлива, сравните показатели. Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л). Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход. Поэтому теплотворная способность является одной из наиболее значимых характеристик топлива. Зная эти показатели, нужно учитывать их при проектирование котельной на твёрдом топливе.

Вид топливаЕд. изм.Удельная теплота сгоранияЭквивалент
кКалкВтМДжПриродный газ, м3Диз. топливо, лМазут, л
Электроэнергия1 кВт/ч8641,03,620,1080,0840,089
Дизельное топливо (солярка)1 л1030011,943,121,2881,062
Мазут1 л970011,240,611,2130,942
Керосин1 л1040012,043,501,3001,0101,072
Нефть1 л1050012,244,001,3131,0191,082
Бензин1 л1050012,244,001,3131,0191,082
Газ природный1 м 380009,333,500,7770,825
Газ сжиженный1 кг1080012,545,201,3501,0491,113
Метан1 м 31195013,850,031,4941,1601,232
Пропан1 м 31088512,645,571,3611,0571,122
Этилен1 м 31147013,348,021,4341,1141,182
Водород1 м 32870033,2120,003,5882,7862,959
Уголь каменный (W=10%)1 кг64507,527,000,8060,6260,665
Уголь бурый (W=30…40%)1 кг31003,612,980,3880,3010,320
Уголь-антрацит1 кг67007,828,050,8380,6500,691
Уголь древесный1 кг65107,527,260,8140,6320,671
Торф (W=40%)1 кг29003,612,100,3630,2820,299
Торф брикеты (W=15%)1 кг42004,917,580,5250,4080,433
Торф крошка1 кг25903,010,840,3240,2510,267
Пеллета древесная1 кг41004,717,170,5130,3980,423
Пеллета из соломы1 кг34654,014,510,4330,3360,357
Пеллета из лузги подсолнуха1 кг43205,018,090,5400,4190,445
Свежесрубленная древесина (W=50…60%)1 кг19402,28,120,2430,1880,200
Высушенная древесина (W=20%)1 кг34003,914,240,4250,3300,351
Щепа1 кг26103,010,930,3260,2530,269
Опилки1 кг20002,38,370,2500,1940,206
Бумага1 кг39704,616,620,4960,3850,409
Лузга подсолнуха, сои1 кг40604,717,000,5080,3940,419
Лузга рисовая1 кг31803,713,310,3980,3090,328
Костра льняная1 кг38054,415,930,4770,3690,392
Кукуруза-початок (W>10%)1 кг35004,014,650,4380,3400,361
Солома1 кг37504,315,700,4690,3640,387
Хлопчатник-стебли1 кг34704,014,530,4340,3370,358
Виноградная лоза (W=20%)1 кг33453,914,000,4180,3250,345

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов

Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается водород. При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла.

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан)
ТопливоУдельная теплота сгорания, МДж/кг
1-Бутен45,3
Аммиак18,6
Ацетилен48,3
Водород119,83
Водород, смесь с метаном (50% H2 и 50% CH4 по массе)85
Водород, смесь с метаном и оксидом углерода (33-33-33% по массе)60
Водород, смесь с оксидом углерода (50% H2 50% CO2 по массе)65
Газ доменных печей3
Газ коксовых печей38,5
Газ сжиженный углеводородный СУГ (пропан-бутан)43,8
Изобутан45,6
Метан50
н-Бутан45,7
н-Гексан45,1
н-Пентан45,4
Попутный газ40,6…43
Природный газ41…49
Пропадиен46,3
Пропан46,3
Пропилен45,8
Пропилен, смесь с водородом и окисью углерода (90%-9%-1% по массе)52
Этан47,5
Этилен47,2

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

Приведена таблица удельной теплоты сгорания жидкого топлива и некоторых других органических жидкостей. Следует отметить, что высоким тепловыделением при сгорании отличаются такие топлива, как: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо и нефть.

Удельная теплота сгорания спирта и ацетона существенно ниже традиционных моторных топлив. Кроме того, относительно низким значением теплоты сгорания обладает жидкое ракетное топливо и этиленгликоль — при полном сгорании 1 кг этих углеводородов выделится количество теплоты, равное 9,2 и 13,3 МДж, соответственно.

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)
ТопливоУдельная теплота сгорания, МДж/кг
Ацетон31,4
Бензин А-72 (ГОСТ 2084-67)44,2
Бензин авиационный Б-70 (ГОСТ 1012-72)44,1
Бензин АИ-93 (ГОСТ 2084-67)43,6
Бензол40,6
Дизельное топливо зимнее (ГОСТ 305-73)43,6
Дизельное топливо летнее (ГОСТ 305-73)43,4
Жидкое ракетное топливо (керосин жидкий кислород)9,2
Керосин авиационный42,9
Керосин осветительный (ГОСТ 4753-68)43,7
Ксилол43,2
Мазут высокосернистый39
Мазут малосернистый40,5
Мазут низкосернистый41,7
Мазут сернистый39,6
Метиловый спирт (метанол)21,1
н-Бутиловый спирт36,8
Нефть43,5…46
Нефть метановая21,5
Толуол40,9
Уайт-спирит (ГОСТ 313452)44
Этиленгликоль13,3
Этиловый спирт (этанол)30,6

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов
ТопливоУдельная теплота сгорания, МДж/кг
Бумага17,6
Дерматин21,5
Древесина (бруски влажностью 14 %)13,8
Древесина в штабелях16,6
Древесина дубовая19,9
Древесина еловая20,3
Древесина зеленая6,3
Древесина сосновая20,9
Капрон31,1
Карболитовые изделия26,9
Картон16,5
Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР43,9
Каучук натуральный44,8
Каучук синтетический40,2
Каучук СКС43,9
Каучук хлоропреновый28
Линолеум поливинилхлоридный14,3
Линолеум поливинилхлоридный двухслойный17,9
Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе16,6
Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе17,6
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе20,3
Линолеум резиновый (релин)27,2
Парафин твердый11,2
Пенопласт ПХВ-119,5
Пенопласт ФС-724,4
Пенопласт ФФ31,4
Пенополистирол ПСБ-С41,6
Пенополиуретан24,3
Плита древесноволокнистая20,9
Поливинилхлорид (ПВХ)20,7
Поликарбонат31
Полипропилен45,7
Полистирол39
Полиэтилен высокого давления47
Полиэтилен низкого давления46,7
Резина33,5
Рубероид29,5
Сажа канальная28,3
Сено16,7
Солома17
Стекло органическое (оргстекло)27,7
Текстолит20,9
Толь16
Тротил15
Хлопок17,5
Целлюлоза16,4
Шерсть и шерстяные волокна23,1

Характеристики жидкого, твердого и газообразного топлива для котельных

Версия для печати

Удельная теплота сгорания
Характеристики мазута
Характеристики дизельного топлива
Характеристики газообразного топлива
Характеристики угля по маркам

Удельная теплота сгорания

Наименование топлива МДж/кг.
Торф от 8 до 15
 Дрова (березовые, сосновые) 10,2
Бурый уголь  от 14 до 15
Каменный уголь от 22 до 29,3
 1 у. т. (антрацит) 29.3 (7000 ккал/кг)
Газ (метан) 50,1 
Мазут 39,2
 Дизельное топливо 42,7

Характеристики мазута по ГОСТ 10585-2022 “Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия (с Поправкой, с Изменением №1)”

Наименование показателя Значение для марки
флотский Ф5 топочный 40 топочный 100
1. Вязкость кинематическая, мм2/с, не более:  
при 50 °С 36,20
при 80 °С 59,00
при 100 °С 50,00
или      
вязкость условная при 100 °С, градусы ВУ, не более 6,80
2. Зольность, %, не более, для мазута:  
малозольного 0,04 0,05
зольного 0,05 0,12 0,14
3. Массовая доля механических примесей, %, не более 0,10 0,5 1,0
4. Массовая доля воды, %, не более 0,3 1,0 1,0
5. Содержание водорастворимых кислот и щелочей Отсутствие
6. Массовая доля серы, %, не более 1,00 0,50 0,50
1,50 1,00 1,00
  1,50 1,50
  2,00 2,00
  2,50 2,50
  3,00 3,00
  3,50 3,50
7. Коксуемость, %, не более 6,00
8. Содержание сероводорода, ppm (мг/кг), не более 10 10
9. Температура вспышки, °С, не ниже:  
в закрытом тигле 80
в открытом тигле 90 110
10. Температура застывания, °С, не выше Минус 5 10 25
для мазута из высокопарафинистых нефтей 25 42
11. Теплота сгорания (низшая) в пересчете на сухое топливо (небраковочная), кДж/кг, не менее, для мазута с содержанием серы, %: 41454    
0,50, 1,00, 1,50, 2,00 40740 40530
2,50, 3,00, 3,50   39900 39900
12. Плотность при 15 °С, кг/м3, не более 958,3 Не нормируется. Определение обязательно
13. Выход фракции, выкипающей до 350°С, % об., не более 22 17 17

Характеристики дизельного топлива по ГОСТ 305-2022 “Топливо дизельное. Технические условия”

Наименование показателя Значение для марки
Л Е З А
1 Цетановое число, не менее 45
2 Фракционный состав:
50% перегоняется при температуре, °C, не выше 280 280 280 255
95% (по объему) перегоняется при температуре, °С, не выше 360 360 360 360
3 Кинематическая вязкость при 20°С, мм2/с (сСт) 3,0-6,0 3,0-6,0 1,8-5,0 1,5-4,0
4 Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, не ниже:        
для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин 62 62 40 35
для дизелей общего назначения 40 40 30 30
5 Массовая доля серы, мг/кг, не более 500-2000
6 Массовая доля меркаптановой серы, %, не более 0,01
7 Массовая доля сероводорода Отсутствие
8 Испытание на медной пластинке Выдерживает. Класс 1
9 Содержание водорастворимых кислот и щелочей Отсутствие
10 Кислотность, мг KОН на 100 см3 топлива, не более 5
11 Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более 6
12 Зольность, %, не более 0,01
13 Коксуемость, 10%-ного остатка, %, не более 0,20
14 Общее загрязнение, мг/кг, не более 24
15 Содержание воды, мг/кг, не более 200
16 Плотность при 15 °С, кг/м3, не более 863,4 863,4 843,4 833,5
17 Предельная температура фильтруемости, °С, не выше Минус 5 Минус 15 Минус 25
  Минус 35 Минус 45

Характеристики газообразного топлива

Газообразное топливо Пропан-бутан Природный газ Е Природный газ LL-воздух (62,8-37,2 %) Городской газ 1 Газ от сточных вод
Состав (в % по объему):
Азот (N2)
Кислород (О2)
Диоксид углерода
Водород (Н)
Окись углерода (СО)
Метан (СН4)
Этан (С2Н6)
Пропан (С3Н)
n-бутан (n-С4Н10)







75.70
24.30
1.10

1.0


93.0
3.0
1.30
0.60
14.0

0.80


81.80
2.80
0.40
0.20
9.60
0.50
2.30
54.50
5.50
24.40
2.50
0.70 –
1.20

34.60
0.20

64.0


Теплота сгорания мин., МДж/ м3 109.22 41.26 35.21 19.82 22.99
Теплота сгорания макс., МДж/ м3 109.22 41.26 35.21 19.82 25.51
Плотность q, кг/м3 2.18 0.784 0.829 0.513 1.158
Относительная плотность, d 1.686 0.606 0.641 0.397 0.896
Объемы воздуха и продуктов сгорания при а=1,0 м3/кг:
Теоретически необходимое количество воздуха VB 26.25 9.88 8.43 4.32 6.11
Объем сухих дымовых газов Vcr 24.05 8.88 7.70 3.90 5.82
Объем влажных дымовых газов Vr 28.16 10.80 9.35 4.97 7.03

Характеристики угля по маркам

Марки угля Буквенное обозначение марок Выход летучих веществ Vr, % содержание углерода Сr, % теплота сгорания Qгб, ккал/кг
Бурые Б 41 и более <76 6900—7500
Длиннопламенные ДО >39 76 7500—8000
Газовые Г 36 83 7900—8600
Жирные Ж 30 86 8300—8700
Коксовые К 20 88 8400—8700
Отощённо-спекающиеся ОС 15 89 8450—8780
Тощие Т 12 90 7300—8750
Антрациты А менее 8 >91 8100—8750
Газовые жирные ГЖ 36 и более 84 5400-7400
Коксовые жирные КЖ >25 87 8450
Коксовые вторые К2 20 88 8400-8900
Слабоспекающиеся СС 27 82 5600-8000
Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий

Adblock
detector