Dažādu kurināmo veidu siltumspēja: kurināmā salīdzinājums pēc sadegšanas siltuma + siltumspējas tabula

Kad noteikts daudzums kurināmā sadeg, izdalās izmērāms siltuma daudzums. Saskaņā ar Starptautisko mērvienību sistēmu vērtību izsaka džoulos uz kg vai m³. Bet parametrus var aprēķināt arī kKal vai kW. Ja vērtība ir saistīta ar kurināmā mērvienību, to sauc par īpatnējo.

Ko ietekmē dažāda kurināmā siltumspēja? Kāda ir rādītāja vērtība šķidrām, cietām un gāzveida vielām? Atbildes uz uzdotajiem jautājumiem ir detalizēti izklāstītas rakstā. Turklāt mēs esam sagatavojuši tabulu ar materiālu īpatnējā sadegšanas siltuma attēlojumu – šī informācija noderēs, izvēloties augstas enerģijas kurināmā veidu.

Vispārīga informācija par siltumspēju

Enerģijas izdalīšanās degšanas procesā jāraksturo ar diviem parametriem: augstu lietderības koeficientu un kaitīgo vielu neesamību.

Mākslīgais kurināmais tiek iegūts dabiskā kurināmā pārstrādes procesā – bioloģiskā kurināmā. Neatkarīgi no vielas agregātstāvokļa tās ķīmiskais sastāvs satur degošu un nedegošu daļu. Pirmā ir ogleklis un ūdeņradis. Otrā sastāv no ūdens, minerālsāļiem, slāpekļa, skābekļa, metāliem.

Pēc agregātstāvokļa kurināmais dalās šķidrajā, cietajā un gāzē. Katra grupa papildus sadalās dabiskajā un mākslīgajā apakšgrupā (+)

Sadegot 1 kg šāda «maisījuma», izdalās dažāds enerģijas daudzums. Cik daudz tieši šīs enerģijas izdalīsies, ir atkarīgs no norādīto elementu proporcijām – degošās daļas, mitruma, pelnu satura un citām sastāvdaļām.

Kurināmā sadegšanas siltums (KSS) veidojas no diviem līmeņiem – augstākā un zemākā. Pirmais rādītājs rodas ūdens kondensācijas dēļ, otrajā šis faktors netiek ņemts vērā.

Zemākais KSS ir nepieciešams kurināmā nepieciešamības un tā izmaksu aprēķiniem, ar šādu rādītāju palīdzību tiek sastādīti siltuma bilances un noteikts ar kurināmo darbināmo iekārtu lietderības koeficients.

KSS var aprēķināt analītiski vai eksperimentāli. Ja kurināmā ķīmiskais sastāvs ir zināms, tiek izmantota Mendeļejeva formula. Eksperimentālās metodes ir balstītas uz faktisku siltuma mērīšanu, kurināmajam sadegot.

Šajos gadījumos izmanto speciālu dedzināšanas bumbu – kalorimetrisko kopā ar kalorimetru un termostatu.

Aprēķinu īpatnības ir individuālas katram degvielas veidam. Piemērs: degšanas siltums iekšdedzes dzinējos tiek aprēķināts no zemākās vērtības, jo cilindros šķidrums nekondensējas.

Siltumspēju nosaka ar kalorimetriskās bumbas palīdzību. Saspiestais skābeklis tiek piesātināts ar ūdens tvaiku. Šādā vidē ievieto degvielas paraugu un nosaka rezultātus.

Katram vielu veidam ir sava siltumspēja ķīmiskā sastāva īpatnību dēļ. Vērtības būtiski atšķiras, svārstību diapazons ir 1 000–10 000 kcal/kg.

Salīdzinot dažādus materiālu veidus, tiek izmantots nosacītās degvielas jēdziens, to raksturo zemākā siltumspēja 29 MJ/kg.

Cieto materiālu siltumspēja

Šajā kategorijā ietilpst koksne, kūdra, kokss, degslāneklis, briketes un pulverveida degviela. Cietā kurināmā galvenā sastāvdaļa ir ogleklis.

Dažādu koksnes veidu īpatnības

Maksimālā efektivitāte, izmantojot malku, tiek sasniegta, ievērojot divus nosacījumus – koksnes sausumu un lēnu degšanas procesu.

Koka gabalus zāģē vai cērt gabalos līdz 25-30 cm garumā, lai malku ērti ievietotu krāsnī.

Ideāli malkas krāsns apkurei tiek uzskatīti ozola, bērza, oša kluči. Labiem rādītājiem raksturīgs vilkābele, lazdas. Bet skuju koku sugām siltumspēja ir zema, bet degšanas ātrums augsts.

Kā deg dažādas sugas:

1. Dižskārdi, bērzu, osi, lazdu ir grūti iekurt, bet tie spēj degt mitri zema mitruma satura dēļ.
2. Alksnis ar apse neveido kvēpus un «prot» tos izvadīt no dūmvada.
3. Bērzs prasa pietiekamu gaisa daudzumu krāsnī, citādi tas dūmos un uz caurules sienām nosēdīsies sveķi.
4. Priede satur vairāk sveķu nekā egle, tāpēc tā dzirksteļo un deg karstāk.
5. Bumbieris un ābele vieglāk nekā citi šķeļas un lieliski deg.
6. Ciedrs pakāpeniski pārvēršas gruzdošās oglēs.
7. Ķirsis un goba dūmo, bet platānu ir grūti sašķelt.
8. Liepa ar papele ātri izdeg.

Dažādu sugu siltumspējas rādītāji ir ļoti atkarīgi no konkrēto sugu blīvuma. 1 kubikmetrs malkas ir aptuveni līdzvērtīgs 200 litriem šķidrā kurināmā un 200 m³ dabasgāzes. Koksne un malka pieder pie kategorijas ar zemu energoefektivitāti.

Vecuma ietekme uz ogļu īpašībām

Ogles ir dabisks augu izcelsmes materiāls. Tās iegūst no nogulumiežiem. Šajā kurināmajā ir ogleklis un citi ķīmiskie elementi.

Papildus veidam, uz ogles sadegšanas siltumu ietekmē arī materiāla vecums. Brūnogles pieder jaunajai kategorijai, tām seko akmeņogles, bet par vecāko tiek uzskatīts antracīts.

Pēc kurināmā vecuma nosaka arī mitrumu: jo jaunāka ogle, jo lielāks tajā ir mitruma saturs. Tas ietekmē arī šī kurināmā veida īpašības.

Ogles degšanas procesu pavada vielu izdalīšanās, kas piesārņo vidi, turklāt katla reste pārklājas ar izdedžiem. Vēl viens nelabvēlīgs faktors atmosfērai ir sēra klātbūtne kurināmā sastāvā. Šis elements, saskaroties ar gaisu, pārvēršas sērskābē.

Ražotājiem izdodas maksimāli samazināt sēra saturu oglēs. Rezultātā siltumspēja atšķiras pat vienas sugas ietvaros. Uz rādītājiem ietekmē arī ieguves ģeogrāfija. Kā cieto kurināmo var izmantot ne tikai tīru ogli, bet arī briketētus izdedžus.

Vislielākā kurināmā spēja ir konstatēta koksa oglēm. Labiem raksturlielumiem piemīt arī akmeņogles, koksnes ogles, brūnogles, antracīts.

Peletu un brikešu raksturlielumi

Šis cietais kurināmais tiek ražots rūpnieciski no dažādiem koksnes un augu atkritumiem.

Sasmalcinātas skaidas, miza, kartons, salmi tiek izžāvēti un ar īpaša aprīkojuma palīdzību pārvērsti granulās. Lai masa iegūtu noteiktu viskozitātes pakāpi, tai pievieno polimēru — lignīnu.

Peļetes atšķiras ar pieņemamu cenu, kuru ietekmē augsts pieprasījums un ražošanas procesa īpatnības. Šo materiālu var izmantot tikai šāda veida kurināmajam paredzētajos katlos.

Briketes atšķiras tikai pēc formas, tās var iekraut krāsnīs, katlos. Abi kurināmā veidi tiek iedalīti pēc izejvielas: no apaļkokiem, kūdras, saulespuķēm, salmiem.

Peļetēm un briketēm ir būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem kurināmā veidiem:

• pilnīga videi draudzīgums;
• iespēja uzglabāt praktiski jebkuros apstākļos;
• izturība pret mehānisku iedarbību un sēnītēm;
• viendabīga un ilgstoša degšana;
• optimāls granulu izmērs iekraušanai apkures ierīcē.

Videi draudzīgs kurināmais ir laba alternatīva tradicionālajiem siltuma avotiem, kas neatjaunojas un nelabvēlīgi ietekmē vidi. Bet peļetes un briketes atšķiras ar paaugstinātu ugunsbīstamību, kas jāņem vērā, organizējot glabāšanas vietu.

Ja vēlas, var pašrocīgi izveidot kurināmā brikešu ražošanu, sīkāk – šajā rakstā.

Šķidro vielu parametri

Šķidrie materiāli, tāpat kā cietie, sadalās šādās sastāvdaļās: ogleklis, ūdeņradis, sērs, skābeklis, slāpeklis. Procentuālais saturs tiek izteikts pēc masas.

No skābekļa un slāpekļa veidojas degvielas iekšējais organiskais balasts; šīs sastāvdaļas nedeg un ir iekļautas sastāvā nosacīti. Ārējais balasts veidojas no mitruma un pelniem.

Augsts īpatnējais sadegšanas siltums tiek novērots benzīnam. Atkarībā no markas tas ir 43–44 MJ.

Līdzīgi īpatnējā sadegšanas siltuma rādītāji tiek noteikti arī aviācijas petrolejai – 42,9 MJ. Līderu kategorijā pēc siltumspējas vērtības iekļaujas arī dīzeļdegviela – 43,4–43,6 MJ.

Tā kā benzīnam ir lielāks īpatnējais sadegšanas siltums nekā dīzeļdegvielai, tam vajadzētu būt lielākam gan patēriņam, gan lietderības koeficientam. Bet dīzeļdegviela ir ekonomiskāka par benzīnu par 30–40%.

Salīdzinoši zemas īpatnējā sadegšanas siltuma vērtības raksturo šķidro raķešdegvielu, etilēnglikolu. Minimālo īpatnējo sadegšanas siltumu atšķiras spirts un acetons. To rādītāji ir ievērojami zemāki nekā tradicionālajai motorizētajai degvielai.

Gāzveida kurināmā īpašības

Gāzveida degvielu veido oglekļa oksīds, ūdeņradis, metāns, etāns, propāns, butāns, etilēns, benzols, sērūdeņradis un citas sastāvdaļas. Šie rādītāji tiek izteikti tilpuma procentos.

Vislielāko sadegšanas siltumu izceļas ūdeņradis. Sadegot, kilograms vielas izdala 119,83 MJ siltuma. Bet tas izceļas ar paaugstinātu sprādzienbīstamības pakāpi.

Augsti siltumspējas rādītāji tiek novēroti arī dabasgāzei.

Tie ir vienādi ar 41–49 MJ uz kg. Bet, piemēram, tīram metānam sadegšanas siltums ir lielāks – 50 MJ uz kg.

Rādītāju salīdzinājuma tabula

Tabulā ir parādītas šķidro, cieto, gāzveida degvielas veidu masas īpatnējā sadegšanas siltuma vērtības.

No tabulas redzams, ka vislielākos īpatnējā sadegšanas siltuma rādītājus no visām vielām, ne tikai no gāzveida vielām, ir ūdeņradis. Tas pieder pie augstenerģētiskajiem degvielas veidiem.

Ūdeņraža sadegšanas produkts ir parasts ūdens. Procesā neizdalās kurināmā izdedži, pelni, tvana gāze un oglekļa dioksīds, kas padara vielu par ekoloģiski tīru degvielu. Bet tā ir sprādzienbīstama un izceļas ar zemu blīvumu, tāpēc šādu degvielu ir grūti sašķidrināt un transportēt.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Par dažādu koku sugu siltumspēju. Rādītāju salīdzinājums uz m³ un kg.

Īpatnējais sadegšanas siltums ir vissvarīgākā degvielas siltuma un ekspluatācijas īpašība. Šo rādītāju izmanto dažādās cilvēka darbības jomās: siltumdzinējos, elektrostacijās, rūpniecībā, mājokļu apsildē un ēdiena gatavošanā.

Siltumspējas vērtības palīdz salīdzināt dažādus kurināmā veidus pēc izdalītās enerģijas apjoma, aprēķināt nepieciešamo kurināmā daudzumu un ietaupīt uz izdevumiem.

Vai ir ko piebilst, vai radušies jautājumi par dažādu kurināmā veidu siltumspējas tēmu? Varat atstāt komentārus pie publikācijas un piedalīties diskusijās – saziņas forma atrodas apakšējā blokā.