Теплота сгорания топлива что это такое

Что это такое и какие факторы на нее влияют?

Топливо — это источник энергии, который при определенных условиях выделяет определенное количество тепловой энергии. Это количество зависит от наличия окислителя, а также от химического состава и состояния топливной смеси. Чем больше энергии выделяется в процессе сгорания, тем меньше топлива требуется для достижения того же уровня эффективности.

Теплоту сгорания можно разделить на две категории: высшую и низшую. Эта классификация основана на количестве потребляемой энергии и количестве присутствующей влаги.

Теплота сгорания топлива

Теплота сгорания топлива является одним из основных показателей энергии, она показывает количество полностью сгоревшего топлива и полученную взамен энергию. Для измерения применяется метрика «Дж/ м3» или «Дж/л». Для сравнения теплотворной способности различных видов топлива используется наименьшее значение теплоты сгорания (29 308 кДж/кг). Тем не менее, теплота сгорания зависит от множества критериев, таких как влажность, содержание серы и золы.

Теплота сгорания бензина

Теплота сгорания бензина более или менее одинакова для различных марок. Обычно она лежит в пределах 43,5–44,5 кДж/кг. Эти результаты не зависят от октанового числа газа и определяются составом топлива. В то же время содержащийся в нем водород снижает тепловую ценность бензина из-за способности объединяться с кислородом и образовывать влагу.

Теплота сгорания керосина

Точно определить теплоту сгорания керосина не представляется возможным, поскольку процентное содержание додекана, тридекана, тетрадекана, пентадекана в каждой партии топлива различно. Поэтому вычисленная теплота сгорания керосина для различных партий составляет 43000 ± 1000 кДж/кг, что зависит от характеристик масла.

Кроме того, на теплоту сгорания влияют плотность и вязкость керосина, которые зависят от внешней температуры. Замечено, что с повышением температуры теплоемкость значительно увеличивается.

Теплота сгорания дизельного топлива

Влияние дизельного топлива на работу двигателя в значительной степени определяется его теплотой сгорания. Этот фактор влияет на расход топлива и эффективность работы. Высокая теплота сгорания снижает расход топлива и повышает эффективность. Однако теплота сгорания зависит от содержания воды и серы в топливе, поэтому состав дизельного топлива является регулируемым. Обычно теплота сгорания составляет от 39 200 до 43 300 кДж/кг в зависимости от используемой при производстве нефти.

Источники тепла

Тепло необходимо человеку для осуществления жизненных процессов — от обогрева жилья и приготовления пищи до плавки металлов и получения других видов энергии. Для получения тепла и освещения люди используют топливо. Когда человек только научился добывать огонь, топливо было еще необходимо: дерево. Топливо — это любой материал, при горении которого выделяется энергия.

Твердое, жидкое и газообразное топливо

К твердым видам топлива относятся древесина, горючие сланцы, уголь и торф. Ископаемое твердое топливо, за исключением сланцев, образуется в результате разложения органического растительного вещества. Торф является самым молодым из них и представляет собой плотное образование из перегнивших болотных растений. Бурые угли представляют собой темное однородное вещество, которое на свежем воздухе окисляется и разрушается. Сланцы — минералы, выделяющие смолу. Твердые угли — это вещества с повышенной прочностью и низкой пористостью.

Кроме того, существует четвертая группа — ядерное топливо. Оно отличается от остальных тем, что работает по другому механизму получения энергии, о чем мы говорили в отдельной статье, посвященной ядерным реакторам.

Топливо: жидкое и газообразное

Жидкое топливо — это бензин и нефть, а газообразное — водород и угарный газ. Горючая часть топлива всегда состоит из углерода, кислорода, водорода, серы и азота. Кислород, соединяясь с углеродом или водородом, уменьшает количество тепла, выделяемого при горении. Азот входит в состав продуктов сгорания, не подвергаясь окислению. Сера же является вредной примесью, и при ее сгорании выделяется в 4 раза меньше тепла, чем при горении углерода.

Энергетическая ценность топлива

Энергетическая ценность топлива определяется его удельной теплотой сгорания. Этот показатель используется в уравнении для теплоты, выделяющейся при сгорании топлива: Q = q*m, где Q — количество выделившегося тепла [Дж], q — удельная теплота сгорания [Дж/м3], m — масса [кг]. Другими словами, удельная теплота сгорания — это табличная величина, показывающая, сколько энергии выделяется при сгорании 1 кг топлива.