Сегодня мы выясним, что такое «теплота сгорания топлива», установим ее показатели для нескольких видов топлива и что на них влияет. По сути, топливо — это энергоноситель, который при определенных условиях выделяет определенное количество тепловой энергии. Это зависит от содержания в нем окислителя. Химическая структура комбинации топлива и его состояние (газ, жидкость) определяют выделяемую энергию. Чем больше энергии подводится к сгоранию топлива, тем меньше его расход при неизменном коэффициенте полезного действия. В этом случае теплота сгорания делится на высшую и низшую (в зависимости от количества затраченной энергии и количества влаги).
Энергетический показатель
Теплота сгорания топлива является одним из основных показателей энергии, определяющим количество израсходованного топлива и полученной при этом энергии. В качестве единицы измерения используется «Дж/ м3» или «Дж/л». Для сравнения теплотворной способности различных видов топлива принимается во внимание минимальное значение теплоты сгорания (29 308 кДж/кг). На теплоту сгорания влияют такие переменные, как влажность, содержание серы и золы.
Теплота сгорания бензина
Несмотря на то, какую марку бензина вы используете, теплота сгорания практически одинакова — в пределах 43,5–44,5 кДж/кг. На этот показатель влияет не октановое число топлива, а его состав. Водород, содержащийся в топливе, снижает теплоту сгорания из-за своей способности образовывать воду при взаимодействии с кислородом.
Теплота сгорания керосина
Точный расчет теплоты сгорания керосина невозможен, поскольку состав додекана, тридекана, тетрадекана и пентадекана варьируется от партии к партии. Так, по данным различных групп, удельная теплота сгорания керосина составляет 43000 ± 1000 кДж/кг в зависимости от характеристик масла. Кроме того, на теплоту сгорания влияют плотность и вязкость керосина, которые зависят от внешних температур. Замечено, что с повышением температуры удельная теплоемкость значительно возрастает.
Теплота сгорания дизельного топлива
Влияние дизельного топлива на работу двигателя определяется его теплотой сгорания. Она влияет на расход топлива и экономичность, причем более высокая теплота сгорания означает снижение расхода топлива и повышение экономичности. Теплота сгорания дизельного топлива зависит от наличия в смеси воды и серы, поэтому его состав строго регламентирован. В целом она находится в диапазоне 39 200−43 300 кДж/кг в зависимости от типа используемого при производстве масла.
Различные виды топлива
Тепло необходимо человеку во всех сферах жизни: для обогрева дома, приготовления пищи, плавки металлов и других видов энергии. Для получения тепла и освещения человек использует топливо. На заре зарождения огня топливо было для них абсолютной необходимостью — его источником служило дерево. Топливо — это любой элемент, который при горении выделяет энергию.
Различное перефразирование текста
Существует четыре различных вида источников топлива: твердое, жидкое, газообразное и ядерное. Последний уникален тем, что производит энергию иным способом. О том, как устроены ядерные реакторы, мы рассказывали в другой статье. К твердым видам топлива относятся древесина, горючие сланцы, уголь и торф. Эти органические соединения получают из окаменевших остатков растений. Торф является наименее древним из них и представляет собой высококонцентрированный продукт разложения болотной растительности. Бурые угли также состоят из разложившегося органического вещества, однако они имеют более темный цвет, быстро окисляются и легко крошатся. Сланец — это породоподобный материал, выделяющий смолистое вещество. Каменные угли гораздо более прочны и имеют низкую пористость.
Жидкое топливо
Жидкое топливо, такое как бензин и нефть, является примером горючих материалов. Они содержат углерод, кислород, водород, серу и азот. Когда кислород соединяется с углеродом или водородом, он уменьшает количество тепла, выделяемого при горении. Азот превращается в продукты сгорания, не окисляясь. Сера является примесью в топливе и выделяет при горении в четыре раза меньше тепла, чем углерод.
Расчет тепловой мощности, выделяемой при сгорании топлива
Удельная теплота сгорания используется для расчета энергии, выделяемой при сгорании заданной массы топлива. Количество выделяемого тепла обозначается Q и определяется по формуле Q = q*m, где q — удельная теплота сгорания [Дж/м3], m — масса [кг], Q — количество тепла [Дж]. Данное табличное значение характеризует выход энергии при сгорании 1 кг топлива.