Теплота сгорания

Теплота сгорания

Теплота́ сгора́ния — это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг, м³ или моль).

Для её измерения пользуются методами калориметрии. Теплота сгорания определяется химическим составом горючего вещества. Содержащиеся в горючем веществе химические элементы обозначаются принятыми символами С, Н, О, N, S, а зола и вода — символами А и W соответственно.

Содержание

Виды теплоты сгорания

Теплота сгорания может быть отнесена к рабочей массе горючего вещества Q^P, то есть к горючему веществу в том виде, в каком оно поступает к потребителю; к сухой массе вещества Q^C; к горючей массе вещества Q^\Gamma, то есть к горючему веществу, не содержащему влаги и золы.

Различают высшую (Q_B) и низшую (Q_H) теплоту сгорания.

Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.

Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания.

Низшая и высшая теплота сгорания связаны соотношением: Q_B=Q_H+k(W+9H),

где k — коэффициент, равный 25 кДж/кг (6 ккал/кг); W — количество воды в горючем веществе, % (по массе); Н — количество водорода в горючем веществе, % (по массе).

Расчёт теплоты сгорания

Таким образом, высшая теплота сгорания — это количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы массы или объема (для газа) горючего вещества и охлаждении продуктов сгорания до температуры точки росы. В теплотехнических расчетах высшая теплота сгорания принимается как 100 %. Скрытая теплота сгорания газа — это теплота, которая выделяется при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Теоретически она может достигать 11 %.

На практике, не удается охладить продукты сгорания до полной конденсации и потому введено понятие низшей теплоты сгорания (QHp), которую получают, вычитая из высшей теплоты сгорания теплоту парообразования водяных паров как содержащихся в веществе, так и образовавшихся при его сжигании. На парообразование 1 кг водяных паров расходуется 2514 кДж/кг (600 ккал/кг). Низшая теплота сгорания определяется по формулам (кДж/кг или ккал/кг):

Q_H^P=Q_B^P-2514\cdot((9H^P+W^P)/100) (для твердого вещества)

или

Q_H^P=Q_B^P-600\cdot((9H^P+W^P)/100) (для жидкого вещества), где:

 • 2514 — теплота парообразования при температуре 0 °C и атмосферном давлении, кДж/кг;

 • H^P и W^P — содержание водорода и водяных паров в рабочем топливе, %;

 • 9 — коэффициент, показывающий, что при сгорании 1 кг водорода в соединении с кислородом образуется 9 кг воды.

Теплота сгорания является наиболее важной характеристикой топлива, так как определяет количество тепла, получаемого при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива в кДж/кг (ккал/кг). 1 ккал = 4,1868 или 4,19 кДж.

Низшая теплота сгорания определяется экспериментально для каждого вещества и является справочной величиной. Также её можно определить для твердых и жидких материалов, при известном элементарном составе, расчётным способом в соответствии с формулой Д. И. Менделеева, кДж/кг или ккал/кг:

Q_H^P=339\cdot C^P+1256\cdot H^P-109\cdot(O^P-S_L^P)-25.14\cdot(9\cdot H^P+W^P)

или

Q_H^P=81\cdot C^P+246\cdot H^P-26\cdot(O^P+S_L^P)-6\cdot W^P, где:

C_P, H_P, O_P, S_L^P, W_P — содержание в рабочей массе топлива углерода, водорода, кислорода, летучей серы и влаги в % (по массе).

Для сравнительных расчётов используется так называемое Топливо условное, имеющее удельную теплоту сгорания, равную 29308 кДж/кг (7000 ккал/кг).

В России тепловые расчёты (например, расчёт тепловой нагрузки для определения категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности[1]) обычно ведут по низшей теплоте сгорания, в США, Великобритании, Франции — по высшей. В Великобритании и США до внедрения метрической системы мер удельная теплота сгорания измерялась в британских тепловых единицах (BTU) на фунт (lb) (1Btu/lb = 2,326 кДж/кг).

Вещества и материалы Низшая теплота сгорания Q_H^P, МДж/кг
Бензин 41,87
Керосин 43,54
Бумага: книги, журналы 13,4
Древесина (бруски W = 14 %) 13,8
Каучук натуральный 44,73
Линолеум поливинилхлоридный 14,31
Резина 33,52
Волокно штапельное 13,8
Полиэтилен 47,14
Пенополистирол 41,6
Хлопок разрыхленный 15,7
Пластмасса 41,87

Самые высокие значения теплоты сгорания природных газов из различных источников

Эти данные были получены от Международного энергетического агентства.[2]

Необходимое количество топлива для работы лампочки мощностью 100 Вт в течение года (876 кВт·ч)

(Количество топлива, указанное ниже, рассчитано при 100 % эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую. Так как большинство электрогенерирующих установок и распределительных систем достигают эффективности (КПД) порядка 30 % — 35 %, фактическое количество топлива, используемого для питания лампочки мощностью 100 Вт, будет приблизительно в три раза больше указанного количества).

Примечания

Литература

  • Физический энциклопедический словарь
  • Большая Советская энциклопедия
  • Пособие к НПБ 105-03

См. также


Wikimedia Foundation. 2010.

Поможем написать реферат

Полезное


Смотреть что такое "Теплота сгорания" в других словарях:

  • теплота сгорания — (теплота горения), количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании вещества; измеряется в Дж или в калориях. Теплота сгорания топлива (теплотворная способность, калорийность) определяется его химическим составом. Теплота сгорания, отнесённая …   Энциклопедический словарь

  • ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ — (теплотворная способность, калорийность), количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива; измеряется в джоулях или калориях. Т. с., отнесённая к ед. массы или объёма топлива, наз. удельной Т. с.; для её измерения пользуются методами …   Физическая энциклопедия

  • ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ — (теплота горения, калорийность), количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива. Различают теплоту сгорания удельную, объемную и др. Например, удельная теплота сгорания каменного угля 28 34 МДж/кг, бензина около 44 МДж/кг; объемная… …   Современная энциклопедия

  • Теплота сгорания — (теплота горения, калорийность), количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива. Различают теплоту сгорания удельную, объемную и др. Например, удельная теплота сгорания каменного угля 28 34 МДж/кг, бензина около 44 МДж/кг; объемная… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ — количество теплоты, выделяемое при сгорании единицы массы или объема горючего вещества (материала). Т. с., определенную без учета потери теплоты, затрачиваемой на испарение содержащейся в горючем веществе воды, называют высшей Т. с. (мера… …   Российская энциклопедия по охране труда

  • ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ — (теплота горения) количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива. Рзличают теплоту сгорания низшую (без учета теплоты, израсходованной на испарение воды, содержащейся в топливе или образующейся при сгорании) и высшую, а также… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ — количество тепла, выделяющегося при полном сгорании весовой единицы исследуемого топлива. Выражается в кдж/кг, дж/г, кал/г, ккал/кг; в англ. системе мер в единицах ВТИ (Britisch Thermal Unit количество тепла в калориях, необходимое для нагревания …   Геологическая энциклопедия

  • теплота сгорания — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN heat of combustion …   Справочник технического переводчика

  • теплота сгорания — 3.5 теплота сгорания (heating value/calorific value/specific energy): Количество тепла, высвобождаемое при полном сгорании в воздухе удельного количества газообразного или жидкого топлива при условии, что сгорание происходит при постоянном… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • теплота сгорания — [heat value] теплота горения, теплотворная способность, теплотворность, теплопроизводительность, калорийность количество теплоты, выделенное при полном cгании топлива; измеряется в Дж. Теплота сгорания единицы массы или объема топлива называют… …   Энциклопедический словарь по металлургии


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»