ความจุความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ อุณหภูมิการเผาไหม้ถ่านหิน ประเภทของถ่านหิน ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ถ่านหิน

ตารางนี้แสดงความร้อนจำเพาะมวลของการเผาไหม้เชื้อเพลิง (ของเหลว ของแข็ง และก๊าซ) และวัสดุที่ติดไฟได้อื่นๆ พิจารณาเชื้อเพลิงต่อไปนี้: ถ่านหิน ฟืน โค้ก พีท น้ำมันก๊าด น้ำมัน แอลกอฮอล์ น้ำมันเบนซิน ก๊าซธรรมชาติ ฯลฯ

รายชื่อตาราง:

ในระหว่างปฏิกิริยาคายความร้อนของเชื้อเพลิงออกซิเดชัน พลังงานเคมีของเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนโดยปล่อยความร้อนออกมาจำนวนหนึ่ง พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นมักเรียกว่าความร้อนจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี ความชื้น และเป็นหลัก ความร้อนของการเผาไหม้เชื้อเพลิงต่อมวล 1 กิโลกรัมหรือปริมาตร 1 ลบ.ม. ทำให้เกิดความร้อนจำเพาะของมวลหรือปริมาตรของการเผาไหม้

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงคือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของมวลหน่วยหรือปริมาตรของเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ในระบบหน่วยสากล ค่านี้จะวัดเป็น J/kg หรือ J/m 3

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงสามารถกำหนดได้จากการทดลองหรือคำนวณในเชิงวิเคราะห์ วิธีการทดลองการหาค่าความร้อนจะขึ้นอยู่กับการวัดปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้ในทางปฏิบัติ เช่น ในเครื่องวัดความร้อนที่มีเทอร์โมสตัทและระเบิดเผาไหม้ สำหรับน้ำมันเชื้อเพลิงด้วยทราบ องค์ประกอบทางเคมีความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้สามารถกำหนดได้โดยใช้สูตร Mendeleev

มีความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ที่สูงขึ้นและต่ำลงค่าความร้อนที่สูงขึ้นจะเท่ากับปริมาณความร้อนสูงสุดที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงโดยสมบูรณ์โดยคำนึงถึงความร้อนที่ใช้ไปกับการระเหยของความชื้นที่มีอยู่ในเชื้อเพลิง ค่าความร้อนสุทธิ น้อยกว่ามูลค่าสูงขึ้นตามปริมาณความร้อนของการควบแน่นซึ่งเกิดจากความชื้นของเชื้อเพลิงและไฮโดรเจนของมวลอินทรีย์ซึ่งกลายเป็นน้ำระหว่างการเผาไหม้

เพื่อกำหนดตัวบ่งชี้คุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิงตลอดจนการคำนวณความร้อน มักใช้ความร้อนจำเพาะในการเผาไหม้ต่ำกว่าซึ่งเป็นคุณลักษณะทางความร้อนและสมรรถนะที่สำคัญที่สุดของเชื้อเพลิง และแสดงไว้ในตารางด้านล่าง

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงแข็ง (ถ่านหิน, ฟืน, พีท, โค้ก)

ตารางแสดงค่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงแข็งแห้งในหน่วยขนาด MJ/กก. เชื้อเพลิงในตารางจัดเรียงตามชื่อตามลำดับตัวอักษร

ในบรรดาเชื้อเพลิงแข็งที่พิจารณา ถ่านหินโค้กมีค่าความร้อนสูงสุด - ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้คือ 36.3 MJ/kg (หรือในหน่วย SI 36.3·10 6 J/kg) นอกจากนี้ค่าความร้อนสูงยังเป็นลักษณะของถ่านหิน แอนทราไซต์ ถ่าน และถ่านหินสีน้ำตาล

เชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพพลังงานต่ำ ได้แก่ ไม้ ฟืน ดินปืน พีทโม่ และหินน้ำมัน ตัวอย่างเช่น ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ฟืนคือ 8.4...12.5 และความร้อนจำเพาะของดินปืนมีค่าเพียง 3.8 MJ/กก.

ความร้อนจำเพาะการเผาไหม้เชื้อเพลิงแข็ง (ถ่านหิน, ฟืน, พีท, โค้ก)

เชื้อเพลิง
แอนทราไซต์	26,8…34,8
เม็ดไม้ (เม็ด)	18,5
ฟืนแห้ง	8,4…11
ฟืนเบิร์ชแห้ง	12,5
แก๊สโค้ก	26,9
ระเบิดโค้ก	30,4
กึ่งโค้ก	27,3
ผง	3,8
กระดานชนวน	4,6…9
หินน้ำมัน	5,9…15
เชื้อเพลิงจรวดที่เป็นของแข็ง	4,2…10,5
พีท	16,3
พีทเส้นใย	21,8
พีทบด	8,1…10,5
เศษพีท	10,8
ถ่านหินสีน้ำตาล	13…25
ถ่านหินสีน้ำตาล (อัดก้อน)	20,2
ถ่านหินสีน้ำตาล (ฝุ่น)	25
ถ่านหินโดเนตสค์	19,7…24
ถ่าน	31,5…34,4
ถ่านหิน	27
ถ่านโค้ก	36,3
ถ่านหินคุซเนตสค์	22,8…25,1
ถ่านหินเชเลียบินสค์	12,8
ถ่านหินเอกิบาสตุซ	16,7
เฟรสตอร์ฟ	8,1
ตะกรัน	27,5

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงเหลว (แอลกอฮอล์ น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมัน)

ตารางแสดงความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงเหลวและของเหลวอินทรีย์อื่นๆ ควรสังเกตว่าเชื้อเพลิง เช่น น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล และน้ำมัน มีการปล่อยความร้อนสูงในระหว่างการเผาไหม้

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของแอลกอฮอล์และอะซิโตนนั้นต่ำกว่าเชื้อเพลิงเครื่องยนต์แบบเดิมอย่างมาก นอกจากนี้ เชื้อเพลิงจรวดเหลวยังมีค่าความร้อนค่อนข้างต่ำ และเมื่อการเผาไหม้สมบูรณ์ของไฮโดรคาร์บอน 1 กิโลกรัม ปริมาณความร้อนจะถูกปล่อยออกมาเท่ากับ 9.2 และ 13.3 MJ ตามลำดับ

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงเหลว (แอลกอฮอล์ น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมัน)

เชื้อเพลิง	ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ MJ/กก
อะซิโตน	31,4
น้ำมันเบนซิน A-72 (GOST 2084-67)	44,2
น้ำมันเบนซินการบิน B-70 (GOST 1,012-72)	44,1
น้ำมันเบนซิน AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
เบนซิน	40,6
น้ำมันดีเซลฤดูหนาว (GOST 305-73)	43,6
น้ำมันดีเซลฤดูร้อน (GOST 305-73)	43,4
เชื้อเพลิงจรวดเหลว (น้ำมันก๊าด + ออกซิเจนเหลว)	9,2
น้ำมันก๊าดการบิน	42,9
น้ำมันก๊าดสำหรับให้แสงสว่าง (GOST 4753-68)	43,7
ไซลีน	43,2
น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีกำมะถันสูง	39
น้ำมันเชื้อเพลิงกำมะถันต่ำ	40,5
น้ำมันเชื้อเพลิงกำมะถันต่ำ	41,7
น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีกำมะถัน	39,6
เมทิลแอลกอฮอล์ (เมทานอล)	21,1
เอ็น-บิวทิลแอลกอฮอล์	36,8
น้ำมัน	43,5…46
น้ำมันมีเทน	21,5
โทลูอีน	40,9
วิญญาณสีขาว (GOST 313452)	44
เอทิลีนไกลคอล	13,3
เอทิลแอลกอฮอล์ (เอทานอล)	30,6

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงก๊าซและก๊าซที่ติดไฟได้

ตารางแสดงความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่เป็นก๊าซและก๊าซที่ติดไฟได้อื่นๆ ในขนาด MJ/kg ในบรรดาก๊าซที่พิจารณา มีความร้อนจำเพาะจากการเผาไหม้สูงที่สุด การเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของก๊าซ 1 กิโลกรัมจะปล่อยความร้อนออกมา 119.83 MJ นอกจากนี้ เชื้อเพลิง เช่น ก๊าซธรรมชาติ มีค่าความร้อนสูง ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของก๊าซธรรมชาติคือ 41...49 MJ/กก. (สำหรับก๊าซบริสุทธิ์คือ 50 MJ/กก.)

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงก๊าซและก๊าซที่ติดไฟได้ (ไฮโดรเจน ก๊าซธรรมชาติ มีเทน)

เชื้อเพลิง	ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ MJ/กก
1-บิวทีน	45,3
แอมโมเนีย	18,6
อะเซทิลีน	48,3
ไฮโดรเจน	119,83
ไฮโดรเจนผสมกับมีเทน (50% H 2 และ 50% CH 4 โดยน้ำหนัก)	85
ไฮโดรเจน ผสมกับมีเทน และคาร์บอนมอนอกไซด์ (33-33-33% โดยน้ำหนัก)	60
ไฮโดรเจนผสมกับคาร์บอนมอนอกไซด์ (50% H 2 50% CO 2 โดยน้ำหนัก)	65
ก๊าซเตาหลอม	3
แก๊สเตาอบโค้ก	38,5
ก๊าซไฮโดรคาร์บอนเหลว LPG (โพรเพนบิวเทน)	43,8
ไอโซบิวเทน	45,6
มีเทน	50
n-บิวเทน	45,7
เอ็น-เฮกเซน	45,1
n-เพนเทน	45,4
ก๊าซที่เกี่ยวข้อง	40,6…43
ก๊าซธรรมชาติ	41…49
โพรพาดีน	46,3
โพรเพน	46,3
โพรพิลีน	45,8
โพรพิลีน ผสมกับไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ (90%-9%-1% โดยน้ำหนัก)	52
อีเทน	47,5
เอทิลีน	47,2

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของวัสดุที่ติดไฟได้บางชนิด

ตารางแสดงความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของวัสดุที่ติดไฟได้บางชนิด (ไม้ กระดาษ พลาสติก ฟาง ยาง ฯลฯ) ควรสังเกตวัสดุที่มีการคายความร้อนสูงระหว่างการเผาไหม้ วัสดุเหล่านี้ได้แก่: ยาง หลากหลายชนิด, โพลีสไตรีนขยายตัว (โฟม), โพรพิลีน และโพลีเอทิลีน

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของวัสดุที่ติดไฟได้บางชนิด

เชื้อเพลิง	ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ MJ/กก
กระดาษ	17,6
หนังเทียม	21,5
ไม้ (แท่งที่มีความชื้น 14%)	13,8
ไม้ในกอง	16,6
ไม้โอ๊ค	19,9
ไม้สปรูซ	20,3
ไม้เขียว	6,3
ไม้สน	20,9
คาปรอน	31,1
ผลิตภัณฑ์คาร์โบไลต์	26,9
กระดาษแข็ง	16,5
ยางสไตรีนบิวทาไดอีน SKS-30AR	43,9
ยางธรรมชาติ	44,8
ยางสังเคราะห์	40,2
ยาง เอสเคเอส	43,9
ยางคลอโรพรีน	28
เสื่อน้ำมันโพลีไวนิลคลอไรด์	14,3
เสื่อน้ำมันโพลีไวนิลคลอไรด์สองชั้น	17,9
เสื่อน้ำมันโพลีไวนิลคลอไรด์บนพื้นฐานสักหลาด	16,6
เสื่อน้ำมันโพลีไวนิลคลอไรด์แบบอุ่น	17,6
เสื่อน้ำมันโพลีไวนิลคลอไรด์จากผ้า	20,3
เสื่อน้ำมันยาง (Relin)	27,2
พาราฟิน พาราฟิน	11,2
โฟมโพลีสไตรีน PVC-1	19,5
โฟมพลาสติก FS-7	24,4
โฟมพลาสติก FF	31,4
โพลีสไตรีนขยายตัว PSB-S	41,6
โฟมโพลียูรีเทน	24,3
แผ่นใยไม้อัด	20,9
โพลีไวนิลคลอไรด์ (พีวีซี)	20,7
โพลีคาร์บอเนต	31
โพรพิลีน	45,7
โพลีสไตรีน	39
เอทิลีนแรงดันสูง	47
โพลีเอทิลีนความดันต่ำ	46,7
ยาง	33,5
รูเบอรอยด์	29,5
ช่องเขม่า	28,3
หญ้าแห้ง	16,7
หลอด	17
แก้วออร์แกนิก (ลูกแก้ว)	27,7
ข้อความ	20,9
โทร	16
ทีเอ็นที	15
ฝ้าย	17,5
เซลลูโลส	16,4
ขนสัตว์และเส้นใยขนสัตว์	23,1

แหล่งที่มา:

1. GOST 147-2013 เชื้อเพลิงแร่แข็ง การหาค่าความร้อนที่สูงขึ้นและการคำนวณค่าความร้อนที่ต่ำกว่า
2. GOST 21261-91 ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม วิธีการหาค่าความร้อนที่สูงขึ้นและการคำนวณค่าความร้อนที่ต่ำกว่า
3. GOST 22667-82 ก๊าซธรรมชาติไวไฟ วิธีการคำนวณเพื่อกำหนดค่าความร้อน ความหนาแน่นสัมพัทธ์ และจำนวนวอบบี
4. GOST 31369-2008 ก๊าซธรรมชาติ การคำนวณค่าความร้อน ความหนาแน่น ความหนาแน่นสัมพัทธ์ และจำนวน Wobbe ตามองค์ประกอบของส่วนประกอบ
5. Zemsky G. T. คุณสมบัติไวไฟของวัสดุอนินทรีย์และอินทรีย์: หนังสืออ้างอิง M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.

เป็นที่รู้กันว่าแหล่งพลังงานที่ใช้ในอุตสาหกรรม การขนส่ง เกษตรกรรมในชีวิตประจำวันคือเชื้อเพลิง ได้แก่ถ่านหิน น้ำมัน พีท ฟืน ก๊าซธรรมชาติ ฯลฯ เมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้ พลังงานจะถูกปล่อยออกมา ลองค้นหาว่าในกรณีนี้พลังงานถูกปล่อยออกมาอย่างไร

ให้เรานึกถึงโครงสร้างของโมเลกุลของน้ำ (รูปที่ 16, ก) ประกอบด้วยอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอมและอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอม หากโมเลกุลของน้ำถูกแบ่งออกเป็นอะตอม ก็จำเป็นต้องเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างอะตอม นั่นคือ ทำงาน และใช้พลังงาน ในทางกลับกัน ถ้าอะตอมรวมกันเป็นโมเลกุล พลังงานก็จะถูกปล่อยออกมา

การใช้เชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การปล่อยพลังงานเมื่ออะตอมมารวมกัน ตัวอย่างเช่นอะตอมของคาร์บอนที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงจะรวมกับอะตอมออกซิเจนสองอะตอมระหว่างการเผาไหม้ (รูปที่ 16, b) ในกรณีนี้จะเกิดโมเลกุลของคาร์บอนมอนอกไซด์ - คาร์บอนไดออกไซด์ - เกิดขึ้นและปล่อยพลังงานออกมา

ข้าว. 16. โครงสร้างของโมเลกุล:
น้ำ; b - การรวมกันของอะตอมของคาร์บอนและอะตอมออกซิเจนสองอะตอมเข้าเป็นโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์

เมื่อคำนวณเครื่องยนต์ วิศวกรจำเป็นต้องรู้แน่ชัดว่าเชื้อเพลิงที่เผาไหม้สามารถปล่อยความร้อนออกมาได้มากเพียงใด ในการทำเช่นนี้มีความจำเป็นต้องทดลองทดลองว่าจะปล่อยความร้อนออกมาเท่าใดในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีมวลเท่ากันในประเภทต่าง ๆ โดยสมบูรณ์

ปริมาณทางกายภาพที่แสดงปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์ซึ่งมีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมเรียกว่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิง

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้จะแสดงด้วยตัวอักษร q หน่วยความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้คือ 1 J/kg

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยการทดลองโดยใช้เครื่องมือที่ค่อนข้างซับซ้อน

ผลลัพธ์ของข้อมูลการทดลองแสดงไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2

จากตารางนี้จะเห็นได้ว่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เช่นน้ำมันเบนซินคือ 4.6 10 7 J / kg

ซึ่งหมายความว่าการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของน้ำมันเบนซินที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมจะปล่อยพลังงาน 4.6 10 7 J

ปริมาณความร้อนรวม Q ที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง m กิโลกรัมคำนวณโดยสูตร

คำถาม

1. ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงคือเท่าไร?
2. ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงวัดในหน่วยใด
3. นิพจน์ "ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงเท่ากับ 1.4 10 7 J / kg" หมายความว่าอย่างไร ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงคำนวณอย่างไร?

แบบฝึกหัดที่ 9

1. ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของถ่านที่มีน้ำหนัก 15 กิโลกรัม แอลกอฮอล์หนัก 200 กรัม?
2. ในระหว่างการเผาไหม้น้ำมันโดยสมบูรณ์จะปล่อยความร้อนออกมาเท่าใดซึ่งมีมวล 2.5 ตัน น้ำมันก๊าดปริมาตร 2 ลิตรและความหนาแน่น 800 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร?
3. เมื่อไม้แห้งถูกเผาจนหมด พลังงานจะถูกปล่อยออกมา 50,000 กิโลจูล ไม้ที่ถูกเผาจำนวนเท่าใด?

ออกกำลังกาย

ใช้ตารางที่ 2 สร้างแผนภูมิแท่งสำหรับความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของฟืน แอลกอฮอล์ น้ำมัน ไฮโดรเจน โดยเลือกมาตราส่วนดังนี้ ความกว้างของสี่เหลี่ยมผืนผ้าคือ 1 เซลล์ ความสูง 2 มม. ตรงกับ 10 J

เครื่องระบายความร้อนในอุณหพลศาสตร์ สิ่งเหล่านี้คือการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนและเครื่องทำความเย็น (เทอร์โมคอมเพรสเซอร์) เป็นระยะๆ เครื่องทำความเย็นประเภทหนึ่งคือปั๊มความร้อน

อุปกรณ์ที่ทำงาน งานเครื่องกลเนื่องจากพลังงานภายในของเชื้อเพลิงจึงเรียกว่า เครื่องยนต์ความร้อน (เครื่องยนต์ความร้อน)สำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อน จำเป็นต้องมีส่วนประกอบต่อไปนี้: 1) แหล่งความร้อนที่มีระดับอุณหภูมิสูงกว่า t1, 2) แหล่งความร้อนที่มีระดับอุณหภูมิต่ำกว่า t2, 3) สารทำงาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง: เครื่องยนต์ความร้อน (เครื่องยนต์ความร้อน) ประกอบด้วย เครื่องทำความร้อน ตู้เย็น และสารทำงาน .

เช่น ของไหลทำงานมีการใช้ก๊าซหรือไอน้ำเนื่องจากมีการบีบอัดอย่างดีและอาจมีเชื้อเพลิง (น้ำมันเบนซิน, น้ำมันก๊าด) ไอน้ำ ฯลฯ ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์ เครื่องทำความร้อนจะถ่ายเทความร้อนจำนวนหนึ่ง (Q1) ไปยังของไหลทำงาน และพลังงานภายในเพิ่มขึ้นเนื่องจากพลังงานภายในนี้ งานเชิงกล (A) จะดำเนินการ จากนั้นของไหลทำงานจะปล่อยความร้อนจำนวนหนึ่งไปยังตู้เย็น (Q2) และเย็นลงจนถึงอุณหภูมิเริ่มต้น แผนภาพที่อธิบายนี้แสดงถึงวงจรการทำงานของเครื่องยนต์และเป็นภาพรวมในเครื่องยนต์จริง บทบาทของเครื่องทำความร้อนและตู้เย็นสามารถทำได้โดยอุปกรณ์ต่างๆ สภาพแวดล้อมสามารถใช้เป็นตู้เย็นได้

เนื่องจากพลังงานของสารทำงานในส่วนเครื่องยนต์ถูกถ่ายโอนไปยังตู้เย็นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าพลังงานที่ได้รับจากเครื่องทำความร้อนไม่ได้ถูกใช้ในการทำงาน ตามลำดับ ประสิทธิภาพเครื่องยนต์ (ประสิทธิภาพ) เท่ากับอัตราส่วนของงานที่ทำ (A) ต่อปริมาณความร้อนที่ได้รับจากเครื่องทำความร้อน (Q1):

เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE)

เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) มีอยู่สองประเภท: คาร์บูเรเตอร์และ ดีเซล- ในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ส่วนผสมที่ใช้งาน (ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศ) จะถูกเตรียมนอกเครื่องยนต์ในอุปกรณ์พิเศษและเข้าสู่เครื่องยนต์ ในเครื่องยนต์ดีเซล ส่วนผสมของเชื้อเพลิงจะถูกจัดเตรียมไว้ในตัวเครื่องยนต์เอง

ไอซ์ประกอบด้วย กระบอก ซึ่งมันเคลื่อนที่ไป ลูกสูบ - มีอยู่ในกระบอกสูบ สองวาล์ว โดยทางหนึ่งซึ่งส่วนผสมที่ติดไฟได้จะถูกป้อนเข้าไปในกระบอกสูบและอีกทางหนึ่งก๊าซไอเสียจะถูกปล่อยออกจากกระบอกสูบ การใช้ลูกสูบ กลไกข้อเหวี่ยง เชื่อมต่อกับ เพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งเริ่มหมุนตามการเคลื่อนที่ของลูกสูบ กระบอกสูบปิดด้วยฝาปิด

วงจรการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในประกอบด้วย สี่แท่ง: ไอดี, แรงอัด, จังหวะ, ไอเสีย ในระหว่างไอดี ลูกสูบจะเคลื่อนที่ลง ความดันในกระบอกสูบจะลดลง และส่วนผสมที่ติดไฟได้ (ในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์) หรืออากาศ (ในเครื่องยนต์ดีเซล) จะเข้าสู่วาล์ว ขณะนี้วาล์วปิดอยู่ ในตอนท้ายของปริมาณส่วนผสมที่ติดไฟได้วาล์วจะปิด

ในช่วงจังหวะที่สอง ลูกสูบจะเคลื่อนขึ้น วาล์วจะปิด และส่วนผสมที่ใช้งานหรืออากาศถูกอัด ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิของก๊าซก็สูงขึ้น: ส่วนผสมที่ติดไฟได้ในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์จะมีความร้อนสูงถึง 300-350 °C และอากาศในเครื่องยนต์ดีเซลสูงถึง 500-600 °C เมื่อสิ้นสุดจังหวะการอัด เกิดประกายไฟในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์และส่วนผสมที่ติดไฟได้จะติดไฟ ในเครื่องยนต์ดีเซล เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบ และส่วนผสมที่เกิดจะติดไฟได้เอง

เมื่อส่วนผสมที่ติดไฟได้ถูกเผาไหม้ ก๊าซจะขยายตัวและดันลูกสูบและเพลาข้อเหวี่ยงที่เชื่อมต่ออยู่ ทำให้เกิดการทำงานทางกล ส่งผลให้แก๊สเย็นลง

เมื่อลูกสูบถึงจุดต่ำสุด ความดันในลูกสูบจะลดลง เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น วาล์วจะเปิดและปล่อยก๊าซไอเสีย เมื่อสิ้นสุดจังหวะนี้วาล์วจะปิด

กังหันไอน้ำ

กังหันไอน้ำเป็นดิสก์ที่ติดตั้งอยู่บนเพลาที่ติดตั้งใบมีด ไอน้ำเข้าสู่ใบมีด ไอน้ำร้อนถึง 600 °C จะถูกส่งตรงเข้าไปในหัวฉีดและขยายตัวเข้าไป เมื่อไอน้ำขยายตัว พลังงานภายในจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่โดยตรงของไอพ่นไอน้ำ ไอพ่นพุ่งออกมาจากหัวฉีดไปยังใบพัดกังหัน และถ่ายเทพลังงานจลน์บางส่วนไปให้ใบพัด ส่งผลให้กังหันหมุน โดยปกติแล้ว กังหันจะมีจานหลายแผ่น ซึ่งแต่ละจานจะถ่ายโอนพลังงานไอน้ำบางส่วน การหมุนของดิสก์จะถูกส่งไปยังเพลาที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า

เมื่อเผาเชื้อเพลิงที่มีมวลเท่ากัน ปริมาณความร้อนที่แตกต่างกันจะถูกปล่อยออกมา ตัวอย่างเช่น เป็นที่ทราบกันดีว่าก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงที่ประหยัดพลังงานมากกว่าไม้ ซึ่งหมายความว่าเพื่อให้ได้ความร้อนในปริมาณที่เท่ากัน มวลของไม้ที่ต้องเผาจะต้องมากกว่ามวลของก๊าซธรรมชาติอย่างมาก ดังนั้นเชื้อเพลิงชนิดต่างๆด้วย จุดพลังงานการมองเห็นมีลักษณะเป็นปริมาณที่เรียกว่า ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิง .

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิง - ปริมาณทางกายภาพแสดงปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงน้ำหนัก 1 กิโลกรัมโดยสมบูรณ์

เมื่อเชื้อเพลิงใดๆ ที่ถูกเผาไหม้จะปล่อยความร้อน (พลังงาน) ออกมา ซึ่งมีหน่วยเป็นจูลหรือแคลอรี่ (4.3 J = 1 แคลอรี) ในทางปฏิบัติในการวัดปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะใช้เครื่องวัดความร้อนซึ่งเป็นอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อน ความร้อนจากการเผาไหม้เรียกอีกอย่างว่าค่าความร้อน

ปริมาณความร้อนที่ได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับค่าความร้อนเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับมวลของมันด้วย

หากต้องการเปรียบเทียบสารด้วยปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ค่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้จะสะดวกกว่า โดยจะแสดงปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงหนึ่งกิโลกรัม (ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้โดยมวล) หรือหนึ่งลิตรลูกบาศก์เมตร (ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้โดยปริมาตร)

หน่วยความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ยอมรับในระบบ SI คือ kcal/kg, MJ/kg, kcal/m³, MJ/m³ รวมถึงอนุพันธ์ของพวกมันด้วย

ค่าพลังงานของเชื้อเพลิงถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดยค่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง มวลและความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้แสดงได้ด้วยสูตรง่ายๆ:

ถาม = คิว มโดยที่ Q คือปริมาณความร้อนใน J, q คือความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ในหน่วย J/kg, m คือมวลของสารในหน่วยกิโลกรัม

สำหรับเชื้อเพลิงทุกประเภทและสารที่ติดไฟได้ส่วนใหญ่ค่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ได้ถูกกำหนดและรวบรวมเป็นตารางมานานแล้วซึ่งผู้เชี่ยวชาญใช้เมื่อคำนวณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงหรือวัสดุอื่น ๆ อาจมีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยในตารางต่างๆ ซึ่งอธิบายได้อย่างชัดเจนด้วยเทคนิคการวัดที่แตกต่างกันเล็กน้อยหรือค่าความร้อนที่แตกต่างกันของวัสดุที่ติดไฟได้คล้ายกันซึ่งสกัดจากแหล่งสะสมที่แตกต่างกัน

ความเข้มข้นของพลังงานสูงสุด ประเภทยากถ่านหินมีปริมาณเชื้อเพลิง 27 MJ/kg (แอนทราไซต์ - 28 MJ/kg) ถ่านมีตัวบ่งชี้ที่คล้ายกัน (27 MJ/kg) ถ่านหินสีน้ำตาลมีค่าความร้อนต่ำกว่ามาก - 13 MJ/kg มันมักจะมีความชื้นจำนวนมาก (มากถึง 60%) ซึ่งเมื่อระเหยจะช่วยลดความร้อนรวมของการเผาไหม้

พีทเผาไหม้ด้วยความร้อน 14-17 MJ/กก. (ขึ้นอยู่กับสภาพของมัน - ร่วน กดอัดก้อน) ฟืนทำให้แห้งโดยมีความชื้น 20% ปล่อยความชื้นตั้งแต่ 8 ถึง 15 MJ/กก. ในเวลาเดียวกันปริมาณพลังงานที่ได้รับจากแอสเพนและเบิร์ชอาจแตกต่างกันเกือบสองเท่า ตัวบ่งชี้เดียวกันโดยประมาณจะได้รับจากเม็ดจาก วัสดุที่แตกต่างกัน- ตั้งแต่ 14 ถึง 18 MJ/กก.

เชื้อเพลิงเหลวมีความร้อนจำเพาะในการเผาไหม้น้อยกว่าเชื้อเพลิงแข็งมาก ดังนั้น ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงดีเซลคือ 43 MJ/l น้ำมันเบนซิน - 44 MJ/l น้ำมันก๊าด - 43.5 MJ/l น้ำมันเตา - 40.6 MJ/l

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของก๊าซธรรมชาติคือ 33.5 MJ/m³ โพรเพน - 45 MJ/m³ เชื้อเพลิงก๊าซที่ใช้พลังงานมากที่สุดคือก๊าซไฮโดรเจน (120 MJ/m³) มีแนวโน้มดีมากที่จะใช้เป็นเชื้อเพลิง แต่ยังไม่พบ ตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดการจัดเก็บและการขนส่ง

การเปรียบเทียบความเข้มข้นของพลังงานของเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ

เมื่อเปรียบเทียบ ค่าพลังงานเชื้อเพลิงแข็งของเหลวและก๊าซประเภทหลักสามารถกำหนดได้ว่าน้ำมันเบนซินหรือดีเซลหนึ่งลิตรสอดคล้องกับก๊าซธรรมชาติ 1.3 m³, ถ่านหินหนึ่งกิโลกรัม - ก๊าซ 0.8 m³, ฟืนหนึ่งกิโลกรัม - ก๊าซ 0.4 m³

ความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุด แต่ความกว้างของการกระจายในพื้นที่ของกิจกรรมของมนุษย์ขึ้นอยู่กับความสามารถทางเทคนิคและตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจของการใช้งาน

ทุกวันนี้ผู้คนต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงอย่างมาก การทำความร้อนในบ้าน การทำอาหาร การทำงานของอุปกรณ์ และ ยานพาหนะ- เชื้อเพลิงที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นไฮโดรคาร์บอน เพื่อประเมินประสิทธิภาพจะใช้ค่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ น้ำมันก๊าดมีตัวบ่งชี้ที่ค่อนข้างน่าประทับใจ เนื่องจากคุณภาพนี้จึงใช้ในเครื่องยนต์จรวดและเครื่องบิน

เนื่องจากคุณสมบัติของน้ำมัน น้ำมันก๊าดจึงถูกใช้ในเครื่องยนต์จรวด

คุณสมบัติ การผลิต และการประยุกต์

ประวัติศาสตร์ของน้ำมันก๊าดย้อนกลับไปกว่า 2 พันปี และเริ่มต้นขึ้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวอาหรับได้คิดค้นวิธีการกลั่นน้ำมันลงในน้ำมันก๊าด ส่วนประกอบแต่ละส่วน- มันถูกค้นพบอย่างเป็นทางการในปี พ.ศ. 2396 เมื่อแพทย์ชาวแคนาดา Abraham Gesner พัฒนาและจดสิทธิบัตรวิธีการสกัดของเหลวไวไฟใสจากน้ำมันดินและหินน้ำมัน

หลังจากเจาะบ่อน้ำมันแห่งแรกในปี พ.ศ. 2402 น้ำมันก็กลายเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับน้ำมันก๊าด เนื่องจากมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโคมไฟ จึงถือเป็นผลิตภัณฑ์หลักในการกลั่นปิโตรเลียมมานานหลายทศวรรษ มีเพียงการกำเนิดของไฟฟ้าเท่านั้นที่ลดความสำคัญของแสงสว่าง การผลิตน้ำมันก๊าดก็ลดลงเช่นกันเนื่องจากรถยนต์ได้รับความนิยมมากขึ้น- เหตุการณ์นี้เพิ่มความสำคัญของน้ำมันเบนซินในฐานะผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันในหลายพื้นที่ของโลกมีการใช้น้ำมันก๊าดเพื่อให้ความร้อนและแสงสว่าง และเชื้อเพลิงเครื่องบินสมัยใหม่ก็เป็นผลิตภัณฑ์ชนิดเดียวกัน แต่มีคุณภาพสูงกว่า

ด้วยการใช้รถยนต์ที่เพิ่มขึ้น ความนิยมของน้ำมันก๊าดจึงลดลง

น้ำมันก๊าดเป็นของเหลวใสน้ำหนักเบา ซึ่งเป็นส่วนผสมทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์ องค์ประกอบส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบ แต่ตามกฎแล้วประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนที่แตกต่างกันหลายสิบชนิด โดยแต่ละโมเลกุลมีอะตอมของคาร์บอนตั้งแต่ 10 ถึง 16 อะตอม น้ำมันก๊าดมีความผันผวนน้อยกว่าน้ำมันเบนซิน อุณหภูมิการเผาไหม้เปรียบเทียบของน้ำมันก๊าดและน้ำมันเบนซินซึ่งปล่อยไอระเหยไวไฟใกล้พื้นผิวคือ 38 และ -40°C ตามลำดับ

คุณสมบัตินี้ทำให้เราพิจารณาว่าน้ำมันก๊าดเป็นเชื้อเพลิงที่ค่อนข้างปลอดภัยในแง่ของการจัดเก็บ การใช้ และการขนส่ง เมื่อพิจารณาจากจุดเดือด (150 ถึง 350°C) จัดเป็นหนึ่งในสิ่งที่เรียกว่าการกลั่นน้ำมันดิบระดับกลาง

น้ำมันก๊าดสามารถหาได้โดยตรง กล่าวคือ แยกทางกายภาพออกจากน้ำมัน โดยการกลั่นหรือโดยการสลายตัวทางเคมีของเศษส่วนที่หนักกว่าอันเป็นผลมาจากกระบวนการแตกร้าว

ลักษณะของน้ำมันก๊าดเป็นเชื้อเพลิง

การเผาไหม้เป็นกระบวนการออกซิเดชั่นอย่างรุนแรงของสารด้วยการปล่อยความร้อน ตามกฎแล้วปฏิกิริยาจะเกี่ยวข้องกับออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศ ในระหว่างการเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอนจะเกิดผลิตภัณฑ์การเผาไหม้หลักดังต่อไปนี้:

• คาร์บอนไดออกไซด์;
• ไอน้ำ;
• เขม่า

ปริมาณพลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับชนิด สภาพการเผาไหม้ มวล หรือปริมาตร พลังงานวัดเป็นจูลหรือแคลอรี่ เฉพาะเจาะจง (ต่อหน่วยการวัดปริมาณของสาร) ค่าความร้อนคือพลังงานที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงหนึ่งหน่วย:

• ฟันกราม (เช่น J/mol);
• มวล (เช่น J/kg)
• ปริมาตร (เช่น กิโลแคลอรี/ลิตร)

ในกรณีส่วนใหญ่ สำหรับการประเมินก๊าซ ของเหลว และ เชื้อเพลิงแข็งทำงานโดยมีตัวบ่งชี้มวลความร้อนของการเผาไหม้ แสดงเป็น J/kg

เมื่อคาร์โบไฮเดรตถูกเผา จะเกิดองค์ประกอบหลายอย่างขึ้น เช่น เขม่า

ค่าความร้อนของการเผาไหม้จะขึ้นอยู่กับว่ากระบวนการที่เกิดขึ้นกับน้ำระหว่างการเผาไหม้นั้นถูกนำมาพิจารณาด้วยหรือไม่ การระเหยของความชื้นเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานมากและการคำนึงถึงการถ่ายเทความร้อนระหว่างการควบแน่นของไอระเหยเหล่านี้ก็อาจส่งผลต่อผลลัพธ์ได้เช่นกัน

ผลลัพธ์ของการวัดที่ดำเนินการก่อนที่ไอน้ำควบแน่นจะส่งพลังงานกลับคืนสู่ระบบเรียกว่าค่าความร้อนที่ต่ำกว่า และค่าที่ได้รับหลังจากการควบแน่นของไอเรียกว่าความร้อนที่สูงขึ้น เครื่องยนต์ไฮโดรคาร์บอนไม่สามารถใช้พลังงานเพิ่มเติมของไอน้ำในไอเสียได้ ดังนั้นตัวบ่งชี้สุทธิจึงเกี่ยวข้องกับผู้ผลิตมอเตอร์และพบได้บ่อยในหนังสืออ้างอิง

บ่อยครั้งเมื่อระบุค่าความร้อนไม่ได้ระบุว่าหมายถึงปริมาณใดซึ่งอาจทำให้เกิดความสับสนได้ ช่วยให้รู้ว่าในสหพันธรัฐรัสเซียเป็นแบบดั้งเดิมที่จะระบุอันที่ต่ำกว่า

ค่าความร้อนที่ต่ำกว่าเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญ

ควรสังเกตว่าสำหรับเชื้อเพลิงบางชนิดการแบ่งเป็นสุทธิและพลังงานรวมไม่สมเหตุสมผลเนื่องจากไม่ผลิตน้ำในระหว่างการเผาไหม้ สิ่งนี้ไม่เกี่ยวข้องกับน้ำมันก๊าดเนื่องจากมีปริมาณไฮโดรคาร์บอนสูง ด้วยความหนาแน่นค่อนข้างต่ำ (ระหว่าง 780 กก./ลบ.ม. ถึง 810 กก./ลบ.ม.) ค่าความร้อนจะใกล้เคียงกับน้ำมันดีเซลและเป็น:

• ต่ำสุด - 43.1 MJ/กก.;
• สูงสุด - 46.2 MJ/kg.

เปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงชนิดอื่น

ตัวบ่งชี้ที่อยู่ระหว่างการพิจารณานั้นสะดวกมากในการประเมินปริมาณความร้อนที่อาจเกิดขึ้นในน้ำมันเชื้อเพลิง ตัวอย่างเช่น ค่าความร้อนของน้ำมันเบนซินต่อหน่วยมวลเทียบได้กับค่าความร้อนของน้ำมันก๊าด แต่ค่าความร้อนแรกมีความหนาแน่นมากกว่ามาก ผลที่ตามมาคือในการเปรียบเทียบเดียวกัน น้ำมันเบนซิน 1 ลิตรมีพลังงานน้อยกว่า

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้น้ำมันซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนขึ้นอยู่กับความหนาแน่น ซึ่งแปรผันไปตามสนามข้อมูลต่างๆ (43-46 MJ/kg) วิธีการคำนวณทำให้สามารถกำหนดค่านี้ได้อย่างแม่นยำสูงหากมีข้อมูลเริ่มต้นเกี่ยวกับองค์ประกอบ

ตัวชี้วัดโดยเฉลี่ยสำหรับของเหลวไวไฟบางประเภทที่ประกอบเป็นน้ำมันมีลักษณะดังนี้ (หน่วยเป็น MJ/กก.):

• น้ำมันดีเซล - 42-44;
• น้ำมันเบนซิน - 43-45;
• น้ำมันก๊าด - 43-44

ปริมาณแคลอรี่ของเชื้อเพลิงแข็ง เช่น พีทและถ่านหิน มีช่วงกว้างกว่า เนื่องจากองค์ประกอบของพวกมันอาจแตกต่างกันอย่างมากทั้งในส่วนของเนื้อหาของสารที่ไม่ติดไฟและในปริมาณแคลอรี่ของไฮโดรคาร์บอน ตัวอย่างเช่น ค่าความร้อนของพีทประเภทต่างๆ อาจแตกต่างกันไประหว่าง 8-24 MJ/กก. และถ่านหิน - 13-36 MJ/กก. ในบรรดาก๊าซทั่วไป ไฮโดรเจนมีค่าความร้อนสูง - 120 MJ/kg ความร้อนจำเพาะสูงสุดของการเผาไหม้รองลงมาคือมีเธน (50 MJ/kg)

เราสามารถพูดได้ว่าน้ำมันก๊าดเป็นเชื้อเพลิงที่ผ่านการทดสอบของเวลาอย่างแม่นยำเนื่องจากมีความเข้มข้นของพลังงานค่อนข้างสูงในราคาที่ต่ำ การใช้งานไม่เพียงแต่สมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจเท่านั้น แต่ในบางกรณีก็ไม่มีทางเลือกอื่น