Теплота сгорания топлива что это такое

В данной статье мы рассмотрим, что такое теплота сгорания топлива, ее показатели для различных видов топлива и какие факторы могут на них влиять.

Топливо, по сути, является энергоносителем, который при определенных условиях выделяет определенное количество тепловой энергии. Это количество определяется содержанием в нем окислителя. Химический состав и состояние (газ/жидкость) топливной смеси определяют количество выделяемой энергии.

Чем больше выделяется энергии сгорания, тем меньше топлива необходимо использовать для поддержания постоянного коэффициента полезного действия. Поэтому теплота сгорания делится на высшую и низшую категории, которые зависят от количества затраченной энергии и уровня присутствующей влаги.

Расчет теплотворной способности

Теплота сгорания топлива является основным показателем для оценки количества энергии, которое оно может выработать. Теплота сгорания измеряется в «Дж/м3» и «Дж/л». При сравнении теплотворной способности различных видов топлива принимается во внимание наименьшее значение теплоты сгорания (29 308 кДж/кг). Однако следует учитывать, что на теплоту сгорания могут влиять такие факторы, как влажность, содержание серы и золы.

Теплота сгорания бензина

Теплота сгорания бензина практически одинакова для разных марок. Обычно она составляет от 43,5 до 44,5 кДж/кг. Этот показатель не зависит от его октанового числа, а основан на составе топлива. Содержание водорода оказывает существенное влияние на теплоту сгорания, поскольку он может взаимодействовать с кислородом с образованием водяного пара. Это снижает тепловую ценность бензина.

Теплота сгорания керосина

Точно определить теплоту сгорания керосина не представляется возможным из-за несоответствия процентного содержания додекана, тридекана, тетрадекана и пентадекана в каждой партии топлива. Поэтому для каждой группы удельная теплота сгорания керосина составляет примерно 43000 ± 1000 кДж/кг, что определяется характеристиками нефти. Кроме того, на теплоту сгорания также влияют плотность и вязкость керосина, которые зависят от температуры наружного воздуха. Замечено, что при повышении температуры удельная теплоемкость также резко возрастает.

Теплота сгорания дизельного топлива

Наиболее существенным показателем, влияющим на эффективность работы двигателей при использовании дизельного топлива, является теплота сгорания. Она определяет скорость расхода топлива и признаки эффективности.

Поэтому при большом количестве выделяемой энергии расход топлива снижается, а эффективность возрастает. Но теплота сгорания дизельного топлива напрямую связана с наличием в его составе воды и серы. По этой причине состав дизельного топлива регламентируется. Обычно теплота сгорания рассчитывается в диапазоне от 39 200 до 43 300 кДж/кг в зависимости от характеристик используемой в производстве нефти.

Необходимость тепла

Тепло необходимо всем жизненным процессам: и для обогрева жилья, и для приготовления пищи, и для плавки металлов, и для получения других видов энергии. Для получения тепла и освещения люди используют топливо. В прошлом, когда человечество впервые открыло силу огня, ему пришлось использовать топливо для получения энергии — дерево. Топливо — это любой материал, при сгорании которого выделяется энергия.

Виды топлива

Существуют четыре основные категории источников топлива: твердое, жидкое, газовое и ядерное. Первые три вида топлива встречаются в природе и образуются в результате органических процессов. К твердым видам топлива относятся древесина, горючие сланцы, уголь и торф. Последний является самым современным и образуется из разложившихся болотных растений. Бурый уголь также является продуктом разложения органических веществ, но он более темный и хрупкий. Сланец — это минерал, выделяющий смолоподобное вещество, а каменный уголь гораздо плотнее и менее пористый. Ядерное топливо, напротив, дает энергию в результате совершенно другого процесса — эту тему мы рассматривали в отдельной статье о ядерных реакторах.

Разночтения в тексте

Жидким топливом может быть, например, бензин или нефть. Газообразное топливо представляет собой смесь водорода и угарного газа. В состав горючего компонента топлива всегда входят углерод, кислород, водород, сера и азот. Кислород, взаимодействуя с углеродом или водородом, снижает теплоту, выделяющуюся при горении. Азот переходит в продукт сгорания, не подвергаясь окислению. Сера является загрязняющим веществом, и при ее сгорании выделяется примерно в четыре раза меньше тепла, чем при сгорании углерода.

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, определяется его удельной теплотой сгорания. Этот показатель применяется в формуле для расчета энергии, выделяемой при сгорании топлива. Тепловая мощность рассчитывается как: Q = q*m, где Q — выделившееся тепло [Дж], q — удельная теплота сгорания [Дж/м3], m — масса [кг]. Таким образом, удельная теплота сгорания показывает количество энергии, выделяемой при сгорании 1 кг топлива.