천연 가스의 구성 및 연소 열. 다양한 유형의 연료의 발열량: 목재, 석탄, 펠릿, 연탄

가연성 가스 분류

도시 및 산업 기업에 가스를 공급하기 위해 원산지, 화학적 조성 및 물리적 특성이 다른 다양한 가연성 가스가 사용됩니다.

기원에 따라 가연성 가스는 고체 및 액체 연료에서 생성되는 천연 또는 천연 및 인공으로 나뉩니다.

천연 가스순전히 가스전이나 유전의 유정에서 석유와 함께 추출됩니다. 유전에서 나오는 가스를 관련 가스라고 합니다.

순수 가스전에서 나오는 가스는 주로 중탄화수소 함량이 적은 메탄입니다. 그들은 일정한 구성과 발열량이 특징입니다.

관련 가스에는 메탄과 함께 상당한 양의 중탄화수소(프로판 및 부탄)가 포함되어 있습니다. 이러한 가스의 구성과 발열량은 매우 다양합니다.

인공 가스는 특수 가스 공장에서 생산되거나 야금 공장 및 정유 공장에서 석탄을 태울 때 부산물로 얻습니다.

석탄에서 생산되는 가스는 우리 나라에서 도시 가스 공급을 위해 매우 제한된 양으로 사용되며 그 비율은 지속적으로 감소하고 있습니다. 동시에, 가스 휘발유 공장과 정유 공장에서 석유 정제 과정에서 관련 석유 가스로부터 얻어지는 액화 탄화수소 가스의 생산 및 소비가 증가하고 있습니다. 도시가스 공급에 사용되는 액화석유가스는 주로 프로판과 부탄으로 구성되어 있습니다.

가스 조성

가스 유형 및 구성은 가스 적용 범위, 가스 네트워크의 구성 및 직경을 크게 결정합니다. 건설적인 결정가스 버너 및 개별 가스 파이프라인 장치.

에서 발열량가스 소비는 가스 파이프라인의 직경과 가스 연소 조건에 따라 달라집니다. 가스가 산업 설비에 사용되는 경우 연소 온도, 화염 전파 속도 및 조성의 불변성이 매우 중요합니다. 가스 연료가스의 구성과 물리화학적 특성은 주로 가스를 얻는 유형과 방법에 따라 다릅니다.

가연성 가스는 다양한 가스의 기계적 혼합물입니다.<как го­рючих, так и негорючих.

기체 연료의 가연성 부분에는 다음이 포함됩니다. 수소(H 2) -색, 맛 또는 냄새가 없는 기체, 순 발열량은 2579입니다. kcal / nm 3 \메탄(CH 4)은 천연 가스의 주요 가연성 부분인 무색, 무미, 무취의 가스이며 순 발열량은 8555입니다. kcal / nm 3;일산화탄소(CO)는 색깔, 맛, 냄새가 없는 기체로 연료의 불완전 연소로 인해 매우 유독하며 순 발열량 3018 kcal / nm 3;중탄화수소 (CpHt),이 이름으로<и формулой обозначается целый ряд углеводородов (этан - С2Н 6 , пропан - С 3 Нв, бутан- С4Н 10 и др.), низшая теплотворная способность этих газов колеблется от 15226 до 34890 kcal / nm *.

기체 연료의 불연성 부분에는 이산화탄소(CO 2), 산소(O 2) 및 질소(N 2)가 포함됩니다.

가스의 불연성 부분을 일반적으로 밸러스트라고 합니다. 천연 가스는 발열량이 높고 일산화탄소가 전혀 없는 것이 특징입니다. 동시에 (많은 분야, 주로 가스 유전에는 매우 유독 한 (부식성 가스 - 황화수소 (H 2 S)) 매우 유독합니다. 대부분의 인공 석탄 가스는 상당한 양의 고독성 가스를 함유하고 있습니다 - 일산화탄소 ( CO) 가스에 산화물의 존재) 탄소 및 기타 독성 물질은 운영 작업의 생산을 복잡하게 만들고 가스를 사용할 때 위험을 증가시키기 때문에 매우 바람직하지 않습니다.주성분 외에도 가스의 구성에는 다양한 불순물이 포함됩니다. , 그 특정 값은 무시할 수 있습니다. 수백만 입방 미터의 가스라도 총 불순물 양은 상당한 값에 도달합니다. , 그리고 작동 중.

불순물의 양과 조성은 가스의 생산 또는 추출 방법 및 정화 정도에 따라 다릅니다. 가장 유해한 불순물은 먼지, 타르, 나프탈렌, 수분 및 황 화합물입니다.

분진은 생산(추출) 중 또는 파이프라인을 통해 가스를 운반할 때 가스에 나타납니다. 타르는 연료의 열분해 산물이며 많은 인공 가스와 관련이 있습니다. 가스에 먼지가 있는 경우 수지는 타르 머드 플러그 형성 및 가스 파이프라인 막힘에 기여합니다.

나프탈렌은 일반적으로 인공 석탄 가스에서 발견됩니다. 저온에서 나프탈렌은 파이프에 침전되고 다른 고체 및 액체 불순물과 함께 가스 파이프 라인의 흐름 영역을 줄입니다.

증기 형태의 수분은 거의 모든 천연 및 인공 가스에서 발견됩니다. 그것은 수면과의 가스 접촉의 결과로 가스 필드 자체의 천연 가스에 들어가고 인공 가스는 생산 과정에서 물로 포화됩니다. 가스의 가치. , 가스 연소 중 수분은 연소 생성물과 함께 상당한 양의 열을 제거해야 합니다. 이를 위해서는 특수 응축수 트랩을 설치하고 배출해야 합니다.

이미 언급한 바와 같이 황 화합물에는 황화수소와 이황화탄소, 메르캅탄 등이 포함됩니다. 이러한 화합물은 인체 건강에 해로울 뿐만 아니라 파이프의 심각한 부식을 유발합니다.

다른 유해한 불순물 중에서 주로 석탄 가스에서 발견되는 암모니아 및 시안화물 화합물에 주목해야 합니다. 암모니아 및 시안화물 화합물의 존재는 파이프 금속의 부식을 증가시킵니다.

가연성 가스에 이산화탄소와 질소가 존재하는 것도 바람직하지 않습니다. 이 가스는 연소 과정에 참여하지 않으며 발열량을 줄이는 밸러스트이므로 가스 파이프 라인의 직경이 증가하고 가스 연료 사용의 경제적 효율성이 감소합니다.



도시 가스 공급에 사용되는 가스의 구성은 GOST 6542-50(표 1)의 요구 사항을 충족해야 합니다.

1 번 테이블

국가에서 가장 유명한 분야의 천연 가스 조성의 평균 값이 표에 나와 있습니다. 2.

가스전에서 (건식)

서부 우크라이나. ... ... 81,2 7,5 4,5 3,7 2,5 - . 0,1 0,5 0,735
쉐벨린스코에 ........................... 92,9 4,5 0,8 0,6 0,6 ____ . 0,1 0,5 0,603
스타브로폴 지역. ... 98,6 0,4 0,14 0,06 - 0,1 0,7 0,561
크라스노다르 지역. ... 92,9 0,5 - 0,5 _ 0,01 0,09 0,595
사라토프 ........................................... 93,4 2,1 0,8 0,4 0,3 흔적 0,3 2,7 0,576
부하라 지역 가즐리 96,7 0,35 0,4" 0,1 0,45 0,575
가스 및 유전에서(관련)
로마슈키노 ........................................... 18,5 6,2 4,7 0,1 11,5 1,07
7,4 4,6 ____ 흔적 1,112 __ .
투이마지 ........................................... 18,4 6,8 4,6 ____ 0,1 7,1 1,062 -
애쉬....... 23,5 9,3 3,5 ____ 0,2 4,5 1,132 -
지방 .......... ............................. 2,5 . ___ . 1,5 0,721 -
시즈란 오일 ........................................... 31,9 23,9 - 5,9 2,7 0,8 1,7 1,6 31,5 0,932 -
이심베이 ........................... 42,4 20,5 7,2 3,1 2,8 1,040 _
안디잔. ........................................... 66,5 16,6 9,4 3,1 3,1 0,03 0,2 4,17 0,801 ;

가스의 발열량

연료량의 단위가 완전 연소되는 동안 방출되는 열의 양을 발열량(Q) 또는 때때로 말하는 것처럼 연료의 주요 특성 중 하나인 발열량 또는 발열량이라고 합니다. .

가스의 발열량은 일반적으로 1 m3,정상적인 조건에서 찍은.

기술 계산에서 정상 조건은 0 ° C와 동일한 온도 및 760의 압력에서 가스 상태를 의미합니다. mmHg 미술.이러한 조건에서 가스 부피는 다음과 같이 표시됩니다. nm 3(일반 입방 미터).

GOST 2923-45에 따른 산업용 가스 측정의 경우 정상 조건은 20 ° C의 온도와 760의 압력으로 간주됩니다. mmHg 미술.이러한 조건에 기인한 기체의 부피는 다음과 대조적으로 nm 3부를 것이다 미디엄 3(입방 미터).

가스의 발열량 (NS))로 표현 kcal / nm e또는 안에 kcal / m 3.

액화 가스의 경우 발열량은 1로 표시됩니다. 킬로그램.

더 높은(Q in) 발열량과 더 낮은(Q n) 발열량을 구별하십시오. 총 발열량은 연료 연소 중에 생성된 수증기의 응축열을 고려합니다. 물 상자는 응축되지 않고 연소 생성물과 함께 옮겨지기 때문에 순 발열량은 연소 생성물의 수증기에 포함된 열을 고려하지 않습니다.

Qin 및 Qn의 개념은 연소 시 수증기를 방출하는 가스에만 적용됩니다(이 개념은 연소 중에 수증기를 생성하지 않는 일산화탄소에는 적용되지 않음).

수증기가 응축되는 동안 539와 같은 열이 방출됩니다. kcal / kg.또한, 응축수가 각각 0℃(.또는 20℃)로 냉각되면 100 또는 80의 양으로 열이 방출된다. kcal / kg.

수증기의 응결로 인해 총 600개 이상의 열이 방출됩니다. kcal / kg,이는 가스의 총 발열량과 순 발열량의 차이입니다. 도시 가스 공급에 사용되는 대부분의 가스의 경우 이 차이는 8-10%입니다.

일부 가스의 발열량은 표에 나와 있습니다. 삼.

도시 가스 공급의 경우 현재 가스가 사용되며 일반적으로 발열량이 3500 이상입니다. kcal / nm 3.이것은 도시 조건에서 가스가 상당한 거리에 있는 파이프를 통해 공급된다는 사실에 의해 설명됩니다. 발열량이 낮으면 많은 양을 먹여야 합니다. 이는 필연적으로 가스 파이프라인의 직경을 증가시키고 결과적으로 가스 네트워크 구축을 위한 금속 투자 및 자금의 증가로 이어지고 운영 비용의 증가로 이어집니다. 저열량 가스의 중요한 단점은 대부분의 경우 상당한 양의 일산화탄소가 포함되어 있어 가스 사용 시와 네트워크 및 설비 서비스 시 위험이 증가한다는 것입니다.

발열량이 3500 미만인 가스 kcal / nm 3장거리 운송이 필요하지 않고 소각 정리가 더 쉬운 산업에서 가장 많이 사용됩니다. 도시가스 공급을 위해서는 일정한 발열량을 갖는 것이 바람직하다. 변동은 이미 설정한 대로 10% 이하로 허용됩니다. 가스의 발열량의 큰 변화는 새로운 조정이 필요하며 때로는 가전 제품에 대한 많은 표준화 된 버너의 변경이 필요하며 이는 상당한 어려움과 관련이 있습니다.

매일 스토브의 버너를 켜면 가스를 추출하기 시작한 지 얼마나 오래되었는지 생각하는 사람은 거의 없습니다. 우리나라에서는 20 세기에 개발이 시작되었습니다. 그 전에는 단순히 오일 제품을 추출하는 동안 발견되었습니다. 천연 가스의 발열량은 너무 커서 오늘날이 원료는 단순히 대체 할 수 없으며 고품질 유사체가 아직 개발되지 않았습니다.

발열량 표는 가정 난방을 위한 연료를 선택하는 데 도움이 됩니다.

연료 화석 특징

천연 가스는 많은 국가의 연료 및 에너지 균형에서 선도적인 위치를 차지하는 중요한 화석 연료입니다. 도시와 모든 종류의 기술 기업에 연료를 공급하기 위해 천연 가스가 위험한 것으로 간주되기 때문에 다양한 가연성 가스를 소비합니다.

환경 보호론자들은 가스가 가장 깨끗한 연료라고 믿고, 태울 때 장작, 석탄, 기름보다 훨씬 적은 독성 물질을 방출합니다. 이 연료는 사람들이 매일 사용하며 냄새 제거제와 같은 첨가제를 포함하고 있으며, 가스 천 입방 미터당 16밀리그램의 비율로 설비 설비에 추가됩니다.

물질의 중요한 구성 요소는 메탄(약 88-96%)이고 나머지는 기타 화학 물질입니다.

  • 부탄;
  • 황화수소;
  • 프로판;
  • 질소;
  • 산소.

이 비디오에서는 석탄의 역할을 살펴보겠습니다.

천연 연료의 메탄 양은 해당 분야에 직접적으로 의존합니다.

설명된 유형의 연료는 탄화수소 및 비탄화수소 성분으로 구성됩니다. 천연 화석 연료는 주로 부탄과 프로판을 포함하는 메탄입니다. 탄화수소 성분 외에도 설명된 화석 연료에는 질소, 황, 헬륨 및 아르곤이 포함되어 있습니다. 또한 액체 증기가 있지만 가스 및 유전에만 있습니다.

예금의 종류

여러 유형의 가스 침전물의 존재가 주목됩니다. 다음 유형으로 나뉩니다.

  • 가스;
  • 기름.

그들의 구별되는 특징은 탄화수소 함량입니다. 가스 매장량은 제시된 물질의 약 85-90%를 포함하고 유전은 50% 이하를 포함합니다. 나머지 비율은 부탄, 프로판 및 오일과 같은 물질이 차지합니다.

오일 기원의 큰 단점은 다양한 종류의 첨가제에서 플러싱하는 것으로 간주됩니다. 유황은 기술 기업에서 불순물로 사용됩니다.

천연가스 소비량

부탄은 자동차 주유소에서 연료로 사용되며, '프로판'이라는 유기 물질은 라이터에 연료를 공급하는 데 사용됩니다. 아세틸렌은 가연성이 높으며 금속의 용접 및 절단에 사용됩니다.

화석 연료는 일상 생활에서 사용됩니다.

  • 기둥;
  • 가스 난로;

이러한 종류의 연료는 가장 저렴하고 무해한 것으로 간주되며 유일한 단점은 대기 중으로 태울 때 이산화탄소가 방출된다는 것입니다. 전 세계의 과학자들은 열 에너지를 대체할 방법을 찾고 있습니다.

발열량

천연가스의 발열량은 연료 한 단위가 충분히 연소될 때 발생하는 열량입니다. 연소 중에 방출되는 열의 양은 자연 조건에서 취한 1 입방 미터를 나타냅니다.

천연 가스의 열용량은 다음 용어로 측정됩니다.

  • kcal / nm 3;
  • kcal / m 3.

높은 발열량과 낮은 발열량이 있습니다.

  1. 높은. 연료 연소 중에 발생하는 수증기의 열을 고려합니다.
  2. 낮은. 이러한 증기는 응축되지 않고 연소 생성물과 함께 남기 때문에 수증기에 포함된 열을 고려하지 않습니다. 수증기의 축적으로 인해 540kcal / kg에 해당하는 열량을 형성합니다. 또한 응축수가 냉각되면 열이 80에서 100kcal/kg으로 나옵니다. 일반적으로 수증기의 축적으로 인해 600kcal/kg 이상이 발생하는데 이것이 고열과 저열의 구별되는 특징입니다.

도시 연료 분배 시스템에서 소비되는 대부분의 가스의 경우 그 차이는 10%입니다. 도시에 가스를 공급하려면 발열량이 3500kcal/Nm3 이상이어야 합니다. 이것은 공급이 장거리 파이프 라인을 통해 수행된다는 사실로 설명됩니다. 발열량이 낮으면 공급이 증가합니다.

천연가스의 발열량이 3500kcal/Nm3미만이면 공업용으로 더 많이 사용된다. 경로의 긴 부분을 위해 운송할 필요가 없으며 연소를 수행하는 것이 훨씬 쉬워집니다. 가스 발열량의 심각한 변화는 빈번한 조정을 필요로 하고 때로는 가정용 센서용으로 표준화된 다수의 버너를 교체해야 하므로 어려움이 있습니다.

이 상황은 가스 파이프 라인의 직경이 증가하고 금속, 네트워크 배치 및 운영 비용이 증가합니다. 저칼로리 화석 연료의 가장 큰 단점은 일산화탄소 함량이 높다는 것입니다. 이와 관련하여 연료 작동 및 파이프 라인 유지 보수 및 장비 유지 중에 위협 수준이 증가합니다.

연소 중에 방출되는 열은 3500kcal / nm 3를 초과하지 않으며 산업 생산에서 가장 자주 사용되며, 장거리로 전달할 필요가 없고 어려움 없이 연소를 형성할 필요가 없습니다.

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5. 연소의 열 균형

기체, 액체 및 고체 연료의 연소 과정의 열 균형을 계산하는 방법을 고려해 보겠습니다. 계산은 다음 문제를 해결하기 위해 축소됩니다.

· 연료의 연소열(발열량) 측정.

· 이론적인 연소 온도의 결정.

5.1. 연소열

화학 반응은 열의 방출 또는 흡수를 동반합니다. 열이 방출될 때의 반응을 발열 반응이라 하고 흡수될 때 흡열 반응이라고 합니다. 모든 연소 반응은 발열 반응이며 연소 생성물은 발열 반응입니다.

화학 반응 중에 방출(또는 흡수)되는 열을 반응열이라고 합니다. 발열 반응에서는 양수이고, 흡열 반응에서는 음수입니다. 연소 반응에는 항상 열 방출이 수반됩니다. 연소열로 큐(J/mol)은 물질 1몰의 완전 연소 및 가연성 물질을 완전 연소 생성물로 전환하는 동안 방출되는 열의 양입니다. 몰은 물질량의 기본 SI 단위입니다. 1몰은 탄소-12 동위 원소 12g에 있는 원자 수만큼 많은 입자(원자, 분자 등)가 있는 물질의 양입니다. 1몰(분자 또는 몰 질량)에 해당하는 양의 물질의 질량은 이 물질의 상대 분자량과 수치적으로 일치합니다.

예를 들어 산소(O 2 )의 상대 분자량은 32, 이산화탄소(CO 2)는 44이며, 해당 분자량은 M = 32g/mol 및 M = 44g/mol입니다. 따라서 1몰의 산소에는 32g의 이 물질이 포함되어 있고 1몰의 CO 2에는 44g의 이산화탄소가 포함되어 있습니다.

기술 계산에서 사용되는 것은 연소열이 아닌 경우가 많습니다. 큐, 그리고 연료의 발열량 NS(J / kg 또는 J / m 3). 물질의 발열량은 물질 1kg 또는 1m3가 완전히 연소되는 동안 방출되는 열의 양입니다. 액체 및 고체 물질의 경우 1kg당, 기체 물질의 경우 1m 3당 계산됩니다.

연소열 및 연료의 발열량에 대한 지식은 연소 또는 폭발 온도, 폭발 중 압력, 화염 전파 속도 및 기타 특성을 계산하는 데 필요합니다. 연료의 발열량은 실험적으로 또는 계산에 의해 결정됩니다. 발열량의 실험적 결정에서 고체 또는 액체 연료의 주어진 질량은 열량계 폭탄에서 연소되고 기체 연료의 경우 가스 열량계에서 연소됩니다. 이러한 장치의 도움으로 총 열이 측정됩니다. NS 0, 질량이 있는 연료 샘플의 연소 중에 방출됨 미디엄... 발열량 큐공식에 의해 발견된다

연소열과 열의 관계
연료의 발열량

연소열과 물질의 발열량 사이의 관계를 설정하려면 연소 화학 반응 방정식을 작성해야 합니다.

탄소의 완전 연소 생성물은 이산화탄소입니다.

C + O 2 → CO 2.

수소의 완전 연소 생성물은 물입니다.

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

황의 완전 연소 생성물은 이산화황입니다.

S + O 2 → SO 2.

동시에 질소, 할로겐 및 기타 불연성 요소가 자유 형태로 방출됩니다.

가연성 물질 - 가스

예를 들어, 연소열이 다음과 같은 CH 4 메탄의 발열량을 계산해 보겠습니다. 큐=882.6 .

우리는 화학식 (CH 4)에 따라 메탄의 분자량을 결정합니다.

M = 1 ∙ 12 + 4 ∙ 1 = 16g / mol.

메탄 1kg의 발열량을 결정합시다.

정상적인 조건에서 밀도 ρ = 0.717 kg / m 3 을 알고 있는 1 kg의 메탄의 부피를 알아보겠습니다.

.

· 메탄 1m3의 발열량을 구해봅시다.

가연성 가스의 발열량도 비슷한 방식으로 결정됩니다. 많은 일반적인 물질에 대해 발열량과 발열량은 높은 정밀도로 측정되었으며 관련 참고 문헌에 나열되어 있습니다. 다음은 일부 기체 물질의 발열량 표입니다(표 5.1). 규모 NS이 표에서 MJ / m 3 및 kcal / m 3로 표시됩니다. 종종 1 kcal = 4.1868 kJ가 열 단위로 사용되기 때문입니다.

표 5.1

가스 연료의 발열량

물질

아세틸렌

NS

인화성 물질 - 액체 또는 고체

예를 들어, 연소열이 다음과 같은 에틸 알코올 C 2 H 5 OH의 발열량을 계산해 보겠습니다. 큐= 1373.3kJ/몰.

우리는 화학식 (C 2 H 5 OH)에 따라 에틸 알코올의 분자량을 결정합니다.

M = 2 ∙ 12 + 5 ∙ 1 + 1 ∙ 16 + 1 ∙ 1 = 46g / mol.

에틸 알코올 1kg의 발열량을 결정하십시오.

액체 및 고체 연료의 발열량도 비슷한 방식으로 결정됩니다. 테이블 5.2 및 5.3은 발열량을 나타냅니다. NS(MJ / kg 및 kcal / kg) 일부 액체 및 고체 물질.

표 5.2

액체 연료의 발열량

물질

메틸알코올

에탄올

연료유, 기름

NS

표 5.3

고체 연료의 발열량

물질

나무가 신선하다

마른 나무

갈탄

이탄 건조

무연탄, 콜라

NS

멘델레예프의 공식

연료의 발열량을 알 수 없는 경우 D.I.가 제안한 실험식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 멘델레예프. 이렇게하려면 연료의 원소 구성 (등가 연료 공식), 즉 다음 요소의 백분율을 알아야합니다.

산소(O);

수소(H);

탄소(C);

유황(S);

애쉬(A);

물(W).

연료 연소 생성물에는 항상 수증기가 포함되어 있으며, 이는 연료에 수분이 있고 수소가 연소되는 동안 형성됩니다. 연소 폐기물은 이슬점 온도 이상의 온도에서 산업 플랜트를 떠납니다. 따라서 수증기가 응축되는 동안 방출되는 열은 유용하게 사용될 수 없으며 열 계산에서 고려되어서는 안 됩니다.

순 발열량은 일반적으로 계산에 사용됩니다. 질문수증기로 인한 열 손실을 고려한 연료. 고체 및 액체 연료의 경우 값 질문(MJ / kg)은 대략 Mendeleev 공식에 의해 결정됩니다.

질문=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

여기서 연료 조성에서 해당 원소의 백분율(wt%) 함량은 괄호 안에 표시됩니다.

이 공식은 탄소, 수소 및 황 연소의 발열 반응 열을 고려합니다(더하기 기호 포함). 연료의 일부인 산소는 공기 중의 산소를 부분적으로 대체하므로 식 (5.1)의 해당 항은 빼기 기호로 사용됩니다. 수분이 증발하면 열이 소모되므로 W를 포함하는 해당 항도 빼기 기호를 사용합니다.

다양한 연료(목재, 이탄, 석탄, 오일)의 발열량에 대한 계산 및 실험 데이터를 비교하면 Mendeleev 공식(5.1)에 따른 계산에서 10%를 초과하지 않는 오류가 발생함을 알 수 있습니다.

순 발열량 질문(MJ / m 3) 충분한 정확도를 가진 건식 가연성 가스는 개별 구성 요소의 발열량과 가스 연료 1m 3에 대한 백분율의 곱의 합으로 계산할 수 있습니다.

질문= 0.108 [Н 2] + 0.126 [СО] + 0.358 [СН 4] + 0.5 [С 2 Н 2] + 0.234 [Н 2 S] ..., (5.2)

여기서 혼합물에서 해당 가스의 백분율(부피%) 함량은 괄호 안에 표시됩니다.

천연 가스의 평균 발열량은 약 53.6MJ/m3입니다. 인공적으로 생성된 가연성 가스에서 CH 4 메탄의 함량은 미미합니다. 주요 가연성 성분은 수소 H 2 와 일산화탄소 CO입니다. 예를 들어 코크스 오븐 가스에서 H 2 함량은 (55 ÷ 60) %에 도달하고 이러한 가스의 순 발열량은 17.6 MJ / m 3에 이릅니다. 발생 가스에서 CO의 함량은 ~ 30%이고 H2는 ~ 15%이며 발생 가스의 낮은 발열량은 질문= (5.2 ÷ 6.5) MJ / m 3. 고로 가스에서 CO와 H 2의 함량은 적습니다. 크기 질문= (4.0 ÷ 4.2) MJ / m 3.

Mendeleev의 공식에 따라 물질의 발열량을 계산하는 예를 고려해 보겠습니다.

원소 조성이 표에 나와있는 석탄의 발열량을 결정합시다. 5.4.

표 5.4

석탄의 원소 조성

· 표에 주어진 대체품. 5.4 멘델레예프 공식(5.1)의 데이터(질소 N과 회분 A는 불활성 물질이고 연소 반응에 참여하지 않기 때문에 이 공식에 포함되지 않음):

질문= 0.339 ∙ 37.2 + 1.025 ∙ 2.6 + 0.1085 ∙ 0.6–0.1085 ∙ 12–0.025 ∙ 40 = 13.04MJ/kg

가열이 연소 중에 방출되는 열의 5%를 소비하는 경우 50리터의 물을 10°C에서 100°C로 가열하는 데 필요한 장작의 양과 물의 열용량을 결정합니다. ~와 함께= 1 kcal / (kg ∙ deg) 또는 4.1868 kJ / (kg ∙ deg). 장작의 원소 조성은 표에 나와 있습니다. 5.5:

표 5.5

장작의 원소 조성

Mendeleev의 공식 (5.1)에 따라 장작의 발열량을 찾아 봅시다.

질문= 0.339 ∙ 43 + 1.025 ∙ 7–0.1085 ∙ 41–0.025 ∙ 7 = 17.12MJ / kg.

1kg의 장작을 태울 때 물을 가열하는 데 소비되는 열량을 결정하십시오(연소 중에 방출되는 열(a = 0.05)의 5%를 사용하여 가열하는 것을 고려):

NS 2 = 에이 질문= 0.05 17.12 = 0.86MJ/kg.

10 ° C에서 100 ° C로 50 리터의 물을 가열하는 데 필요한 장작의 양을 결정하십시오.

킬로그램.

따라서 물을 가열하는 데 약 22kg의 나무가 필요합니다.

표는 연료(액체, 고체 및 기체) 및 기타 가연성 물질의 질량 비열을 보여줍니다. 석탄, 장작, 코크스, 이탄, 등유, 기름, 알코올, 휘발유, 천연 가스 등의 연료가 고려되었습니다.

테이블 목록:

연료의 발열 산화 반응 동안 화학 에너지는 일정량의 열을 방출하여 열 에너지로 변환됩니다. 결과적인 열 에너지는 일반적으로 연료의 연소열이라고 합니다. 그것은 화학 성분, 습도에 따라 다르며 주된 것입니다. 질량 1kg 또는 체적 1m3당 연료의 연소열은 질량 또는 체적 연소 비열을 형성합니다.

연료의 비열은 고체, 액체 또는 기체 연료의 질량 또는 부피 단위가 완전히 연소되는 동안 방출되는 열의 양입니다. 국제 단위계에서 이 값은 J / kg 또는 J / m 3 단위로 측정됩니다.

연료의 비연소열은 실험적으로 결정되거나 분석적으로 계산될 수 있습니다.발열량을 결정하기 위한 실험적 방법은 예를 들어 온도 조절 장치와 연소 폭탄이 있는 열량계에서 연료 연소 중에 방출되는 열량의 실제 측정을 기반으로 합니다. 알려진 화학 조성을 가진 연료의 경우, 연소 비열은 Mendeleev 공식을 사용하여 결정할 수 있습니다.

높은 비열과 낮은 비열을 구별하십시오.최고 발열량은 연료에 포함된 수분의 증발에 소비된 열을 고려하여 연료가 완전히 연소되는 동안 방출되는 최대 열량과 같습니다. 가장 낮은 연소열은 연료의 수분과 연소 중에 물로 변환되는 유기물의 수소로부터 형성되는 응축열의 값만큼 가장 높은 것의 값보다 작습니다.

열 공학 계산뿐만 아니라 연료 품질 지표를 결정하기 위해 일반적으로 가장 낮은 비열을 사용합니다., 이는 연료의 가장 중요한 열 및 성능 특성이며 아래 표에 나와 있습니다.

고체 연료(석탄, 장작, 이탄, 코크스)의 연소 비열

표는 MJ / kg 측면에서 건조 고체 연료의 비열 값을 보여줍니다. 표의 연료는 이름의 알파벳순으로 정렬됩니다.

고려되는 고체 연료의 가장 높은 발열량은 점결탄에 의해 소유됩니다. 비연소열은 36.3 MJ/kg(또는 SI 단위 36.3 · 10 6 J/kg)입니다. 또한 석탄, 무연탄, 목탄 및 갈탄은 연소열이 높은 특징이 있습니다.

에너지 효율이 낮은 연료에는 목재, 장작, 화약, 제분 토탄, 오일 셰일이 포함됩니다. 예를 들어, 장작의 비열은 8.4 ... 12.5이고 화약은 3.8 MJ / kg입니다.

고체 연료(석탄, 장작, 이탄, 코크스)의 연소 비열
연료
무연탄 26,8…34,8
우드펠릿(펠릿) 18,5
마른 장작 8,4…11
마른 자작나무 장작 12,5
가스 코크스 26,9
고로 코크스 30,4
세미 콜라 27,3
가루 3,8
슬레이트 4,6…9
가연성 혈암 5,9…15
고체 로켓 연료 4,2…10,5
이탄 16,3
섬유질 토탄 21,8
밀링 피트 8,1…10,5
이탄 부스러기 10,8
갈탄 13…25
갈탄(연탄) 20,2
갈탄(먼지) 25
도네츠크 석탄 19,7…24
숯 31,5…34,4
무연탄 27
점결탄 36,3
쿠즈네츠크 석탄 22,8…25,1
첼랴빈스크 석탄 12,8
에키바스투즈 석탄 16,7
프레즈토르프 8,1
광재 27,5

액체 연료(알코올, 휘발유, 등유, 기름)의 연소 비열

액체 연료 및 기타 유기 액체의 비열에 대한 표가 제공됩니다. 가솔린, 디젤 연료 및 오일과 같은 연료는 연소 중 높은 열 방출로 구별됩니다.

알코올과 아세톤의 연소 비열은 기존의 자동차 연료보다 훨씬 낮습니다. 또한 액체 로켓 연료는 발열량이 상대적으로 낮으며 이러한 탄화수소 1kg을 완전 연소하면 각각 9.2MJ 및 13.3MJ에 해당하는 열량이 방출됩니다.

액체 연료(알코올, 휘발유, 등유, 기름)의 연소 비열
연료 비연소열, MJ/kg
아세톤 31,4
가솔린 A-72 (GOST 2084-67) 44,2
항공 가솔린 B-70(GOST 1012-72) 44,1
가솔린 AI-93(GOST 2084-67) 43,6
벤젠 40,6
디젤 연료 겨울 (GOST 305-73) 43,6
여름 디젤 연료(GOST 305-73) 43,4
액체 로켓 연료(등유 + 액체 산소) 9,2
항공 등유 42,9
조명 등유(GOST 4753-68) 43,7
자일 렌 43,2
고유황 연료유 39
저유황 연료유 40,5
저유황 연료유 41,7
유황 연료유 39,6
메틸알코올(메탄올) 21,1
n-부틸알코올 36,8
기름 43,5…46
메탄 오일 21,5
톨루엔 40,9
백정(GOST 313452) 44
에틸렌 글리콜 13,3
에틸알코올(에탄올) 30,6

가스 연료 및 가연성 가스의 연소 비열

기체 연료 및 기타 가연성 가스의 연소 비열 표가 MJ / kg 단위로 표시됩니다. 고려되는 가스 중에서 가장 큰 질량의 연소 비열이 다릅니다. 이 가스 1kg이 완전히 연소되면 119.83MJ의 열이 방출됩니다. 또한 천연 가스와 같은 연료는 발열량이 높습니다. 천연 가스의 비열은 41 ... 49 MJ / kg (순수 50 MJ / kg의 경우)입니다.

기체 연료 및 가연성 가스(수소, 천연 가스, 메탄)의 연소 비열
연료 비연소열, MJ/kg
1-부텐 45,3
암모니아 18,6
아세틸렌 48,3
수소 119,83
수소, 메탄과의 혼합물(질량 기준으로 50% H 2 및 50% CH 4) 85
수소, 메탄 및 일산화탄소와의 혼합물(33-33-33질량%) 60
일산화탄소와 혼합된 수소(50% H 2 50% CO 2 질량) 65
고로 가스 3
콜라 오븐 가스 38,5
액화석유가스(LPG)(프로판-부탄) 43,8
이소부탄 45,6
메탄 50
n-부탄 45,7
n-헥산 45,1
n-펜탄 45,4
관련 가스 40,6…43
천연 가스 41…49
프로파디엔 46,3
프로판 46,3
프로필렌 45,8
프로필렌, 수소 및 일산화탄소와의 혼합물(90% -9% -1 질량%) 52
에탄 47,5
에틸렌 47,2

일부 가연성 물질의 비연소열

일부 가연성 물질(목재, 종이, 플라스틱, 짚, 고무 등)의 비연소열 표가 있습니다. 주의할 점은 연소열이 높은 재료입니다. 이러한 재료에는 다양한 유형의 고무, 발포 폴리스티렌(폼), 폴리프로필렌 및 ​​폴리에틸렌이 포함됩니다.

일부 가연성 물질의 비연소열
연료 비연소열, MJ/kg
종이 17,6
레더렛 21,5
목재(수분 함량이 14%인 막대) 13,8
스택에 나무 16,6
참나무 19,9
가문비나무 20,3
나무는 녹색이다 6,3
소나무 20,9
나일론 31,1
탄수화물 제품 26,9
판지 16,5
스티렌-부타디엔 고무 SKS-30AR 43,9
천연 고무 44,8
인조 고무 40,2
SKS 고무 43,9
클로로프렌 고무 28
리놀륨, 폴리염화비닐 14,3
2층 폴리염화비닐 리놀륨 17,9
펠트 기반 PVC 리놀륨 16,6
리놀륨, 따뜻한 기준의 폴리 염화 비닐 17,6
리놀륨, 직물 기반의 폴리염화비닐 20,3
리놀륨 고무(relin) 27,2
파라핀 왁스 11,2
폴리폼 PVC-1 19,5
스티로폼 FS-7 24,4
폼 FF 31,4
발포 폴리스티렌 PSB-S 41,6
폴리 우레탄 발포체 24,3
섬유판 20,9
폴리염화비닐(PVC) 20,7
폴리카보네이트 31
폴리프로필렌 45,7
폴리스티렌 39
고압 폴리에틸렌 47
저압 폴리에틸렌 46,7
고무 33,5
루핑 재료 29,5
채널 그을음 28,3
건초 16,7
빨대 17
유기 유리(플렉시 유리) 27,7
텍스타일라이트 20,9
톨 16
티엔티 15
면 17,5
셀룰로오스 16,4
양모 및 양모 섬유 23,1

출처:

  1. GOST 147-2013 고체 광물 연료. 총 발열량 결정 및 순 발열량 계산.
  2. GOST 21261-91 석유 제품. 총 발열량을 결정하고 순 발열량을 계산하는 방법.
  3. GOST 22667-82 천연 가연성 가스. 발열량, 상대 밀도 및 워베 수를 결정하는 계산 방법.
  4. GOST 31369-2008 천연 가스. 구성 요소 구성에 따라 발열량, 밀도, 상대 밀도 및 Wobbe 수를 계산합니다.
  5. 젬스키 G.T.