Căldura specifică de ardere a combustibilului și a materialelor combustibile. Ce să alegi: benzină sau motorină

Temperatura de ardere a cărbunelui este considerată principalul criteriu care vă permite să evitați greșelile atunci când alegeți combustibil. Performanța cazanului și calitatea lucrului acestuia depind direct de această valoare.

Opțiune de detectare a temperaturii

Iarna, problema încălzirii spațiilor rezidențiale este deosebit de relevantă. Datorită creșterii sistematice a costului lichidelor de răcire, oamenii trebuie să caute opțiuni alternative generare de energie termică.

Cea mai bună modalitate de a rezolva această problemă ar fi să selectați cazane cu combustibil solid care au optim caracteristicile de producție, păstrează perfect căldura.

Căldura specifică de ardere a cărbunelui este o mărime fizică care arată câtă căldură poate fi eliberată în timpul arderii complete a unui kilogram de combustibil. Pentru ca centrala să funcționeze mult timp, este important să selectați combustibilul corect pentru acesta. Căldura specifică de ardere a cărbunelui este mare (22 MJ/kg), astfel încât acest tip de combustibil este considerat optim pentru munca eficienta cazan

Caracteristicile și proprietățile lemnului

În prezent, există tendința de a trece de la instalațiile bazate pe procesul de ardere cu gaz la sistemele casnice de încălzire cu combustibil solid.

Nu toată lumea știe că crearea unui microclimat confortabil în casă depinde direct de calitatea combustibilului ales. Ca material tradițional folosit în astfel de cazane de incalzire, selectați lemnul.

În condiții climatice aspre, caracterizate de ierni lungi și reci, este destul de dificil să încălziți o locuință cu lemne pentru tot sezonul de încălzire. Când temperatura aerului scade brusc, proprietarul cazanului este forțat să-l folosească până la limita capacităților sale maxime.

La alegerea ca combustibil solid lemn, apar probleme si neplaceri serioase. În primul rând, observăm că temperatura de ardere a cărbunelui este mult mai mare decât cea a lemnului. Printre dezavantaje și de mare viteză arderea lemnului, ceea ce creează dificultăți serioase în funcționarea cazanului de încălzire. Proprietarul său este obligat să monitorizeze în mod constant disponibilitatea lemnului de foc în focar; o cantitate destul de mare din acesta va fi necesară pentru sezonul de încălzire.

Opțiuni de cărbune

Temperatura de ardere este mult mai mare, deci această opțiune combustibilul este o alternativă excelentă la lemnul de foc convențional. De asemenea, remarcăm viteza excelentă de transfer de căldură, durata procesului de ardere și consumul redus de combustibil. Există mai multe tipuri de cărbune, legate de specificul exploatării miniere, precum și de adâncimea de apariție în intestinele pământului: tare, maro, antracit.

Fiecare dintre aceste opțiuni are propriile calități și caracteristici distinctive care îi permit să fie utilizat cazane cu combustibil solid. Temperatura de ardere a cărbunelui într-un cuptor va fi minimă atunci când se folosește cărbune brun, deoarece conține o cantitate destul de mare de diverse impurități. În ceea ce privește indicatorii de transfer de căldură, valoarea lor este similară cu cea a lemnului. Reactie chimica arderea este exotermă, puterea calorică a cărbunelui este mare.

Cărbunele are o temperatură de aprindere de 400 de grade. Mai mult, puterea calorică a acestui tip de cărbune este destul de mare, astfel încât acest tip de combustibil este utilizat pe scară largă pentru încălzirea spațiilor rezidențiale.

Antracitul are eficiență maximă. Printre dezavantajele unui astfel de combustibil, subliniem costul ridicat al acestuia. Temperatura de ardere a acestui tip de cărbune ajunge la 2250 de grade. Niciun combustibil solid extras din intestinele pământului nu are un astfel de indicator.

Caracteristicile unui cuptor pe cărbune

Un dispozitiv similar are caracteristici de proiectare, implică reacția de piroliză a cărbunelui. nu aparține mineralelor, a devenit un produs al activității umane.

Temperatura de ardere a cărbunelui este de 900 de grade, care este însoțită de eliberarea unei cantități suficiente de energie termică. Care este tehnologia pentru a crea un produs atât de uimitor? Esența constă într-o anumită prelucrare a lemnului, datorită căreia există o schimbare semnificativă a structurii sale, separarea de el excesul de umiditate. Un proces similar se realizează în cuptoare speciale. Principiul de funcționare al unor astfel de dispozitive se bazează pe procesul de piroliză. Un cuptor cu cărbune este format din patru componente de bază:

• camere de ardere;
• fundație armată;
• șemineu;
• compartiment de reciclare.

Proces chimic

După intrarea în cameră, are loc mocnirea treptată a lemnului de foc. Acest proces are loc datorită prezenței în focar a unei cantități suficiente de oxigen gazos care susține arderea. Pe măsură ce are loc procesul de mocnit, o cantitate suficientă de căldură este eliberată și excesul de lichid este transformat în abur.

Fumul degajat în timpul reacției merge în compartimentul secundar de procesare, unde arde complet și se eliberează căldură. îndeplinește câteva sarcini funcționale importante. Cu ajutorul lui, se formează cărbune și se menține o temperatură confortabilă în cameră.

Dar procesul de obținere a unui astfel de combustibil este destul de delicat și, cu cea mai mică întârziere, este posibilă arderea completă a lemnului. Este necesar să scoateți bucățile carbonizate din cuptor la un anumit moment.

Aplicarea cărbunelui

Dacă se urmărește lanțul tehnologic, se obține un material excelent, care poate fi folosit pentru încălzirea completă a spațiilor rezidențiale în timpul iernii. sezonul de incalzire. Desigur, temperatura de ardere a cărbunelui va fi mai mare, dar un astfel de combustibil nu este accesibil în toate regiunile.

Arderea cărbunelui începe la o temperatură de 1250 de grade. De exemplu, un cuptor de topire funcționează pe cărbune. Flacăra care se formează atunci când aerul este furnizat cuptorului topește ușor metalul.

Crearea condițiilor optime pentru ardere

Din cauza temperatura ridicata Toate elemente interne Cuptoarele sunt realizate din cărămizi refractare speciale. Pentru instalarea lor se folosește argilă ignifugă. Dacă se creează condiții speciale, este foarte posibil să se obțină o temperatură în cuptor care depășește 2000 de grade. Fiecare tip de cărbune are propriul său punct de aprindere. După atingerea acestui indicator, este important să se mențină temperatura de aprindere prin alimentarea continuă cu exces de oxigen la focar.

Printre dezavantajele acestui proces, evidențiem pierderile de căldură, deoarece o parte din energia eliberată va scăpa prin conductă. Acest lucru duce la o scădere a temperaturii focarului. Pe parcursul cercetare experimentală Oamenii de știință au reușit să stabilească volumul optim de oxigen în exces pentru diferite tipuri de combustibil. Datorită alegerii excesului de aer, puteți conta pe arderea completă a combustibilului. Drept urmare, puteți conta pe pierderi minime de energie termică.

Concluzie

Valoarea comparativă a combustibilului este evaluată prin intermediul acestuia valoare calorica măsurată în calorii. Având în vedere caracteristicile diferitelor sale tipuri, putem concluziona că cărbunele tare este tipul optim de cărbune solid.Mulți proprietari ai lor sisteme de incalzire Incearca sa foloseasca cazane care functioneaza pe combustibili mixti: solizi, lichidi, gazosi.

Diferite tipuri de combustibil (solid, lichid și gazos) se caracterizează prin proprietăți generale și specifice. Proprietățile generale ale combustibilului includ căldura specifică de ardere și umiditatea, proprietățile specifice includ conținutul de cenușă, conținutul de sulf (conținutul de sulf), densitatea, vâscozitatea și alte proprietăți.

Căldura specifică de ardere a combustibilului este cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii complete a \(1\) kg de solid sau combustibil lichid sau \(1\) m³ de combustibil gazos.

Valoarea energetică a unui combustibil este determinată în primul rând de căldura sa specifică de ardere.

Căldura specifică de ardere este notată cu litera \(q\). Unitatea de căldură specifică de ardere este \(1\) J/kg pentru combustibilii solizi și lichizi și \(1\) J/m³ pentru combustibilii gazoși.

Căldura specifică de ardere este determinată experimental folosind metode destul de complexe.

Tabelul 2. Căldura specifică de ardere a unor tipuri de combustibil.

Combustibil solid

Combustibil lichid

Combustibil gazos

(in conditii normale)

Din acest tabel este clar că căldura specifică de ardere a hidrogenului este cea mai mare, este egală cu \(120\) MJ/m³. Aceasta înseamnă că odată cu arderea completă a hidrogenului cu un volum de \(1\) m³, se eliberează \(120\) MJ \(=\)\(120\) ⋅ 10 6 J de energie.

Hidrogenul este unul dintre combustibilii cu o mare energie. În plus, produsul arderii hidrogenului este apa obișnuită, spre deosebire de alte tipuri de combustibil, unde produsele de ardere sunt dioxid de carbon și monoxid de carbon, cenușă și zgură de cuptor. Acest lucru face ca hidrogenul să fie cel mai ecologic combustibil.

Cu toate acestea, hidrogenul gazos este exploziv. În plus, are cea mai mică densitate în comparație cu alte gaze la aceeași temperatură și presiune, ceea ce creează dificultăți cu lichefierea hidrogenului și transportul acestuia.

Cantitatea totală de căldură \(Q\) eliberată în timpul arderii complete a \(m\) kg de combustibil solid sau lichid se calculează prin formula:

Cantitatea totală de căldură \(Q\) eliberată în timpul arderii complete a \(V\) m³ de combustibil gazos se calculează prin formula:

Umiditatea (conținutul de umiditate) al combustibilului își reduce puterea calorică, pe măsură ce consumul de căldură pentru evaporarea umidității crește și volumul produselor de ardere crește (datorită prezenței vaporilor de apă).
Conținutul de cenușă este cantitatea de cenușă formată în timpul arderii mineralelor conținute în combustibil. Substanțele minerale conținute în combustibil reduc puterea calorică a acestuia, deoarece conținutul de componente combustibile scade (motivul principal), iar consumul de căldură pentru încălzirea și topirea masei minerale crește.
Conținutul de sulf (conținutul de sulf) se referă la factor negativ combustibil, deoarece arderea acestuia produce gaze de dioxid de sulf care poluează atmosfera și distrug metalul. În plus, sulful conținut în combustibil trece parțial în metalul topit și în topitura de sticlă sudată, reducând calitatea acestora. De exemplu, pentru topirea cristalelor, a sticlelor optice și a altor sticle, nu puteți folosi combustibil care conține sulf, deoarece sulful reduce semnificativ proprietățile optice și culoarea sticlei.

Diferite tipuri de combustibil au caracteristici diferite. Aceasta depinde de puterea calorică și de cantitatea de căldură eliberată atunci când combustibilul este complet ars. De exemplu, căldura relativă de ardere a hidrogenului afectează consumul acestuia. Puterea calorică se determină cu ajutorul tabelelor. Ele indică analize comparative ale consumului diferitelor resurse energetice.

Există o cantitate imensă de combustibili. fiecare dintre ele are propriile sale avantaje și dezavantaje

Tabele de comparație

Cu ajutorul tabelelor de comparație se poate explica de ce diferite resurse energetice au valori calorice diferite. De exemplu, cum ar fi:

• electricitate;
• metan;
• butan;
• propan-butan;
• combustibil diesel;
• lemn de foc;
• turbă;
• cărbune;
• amestecuri de gaze lichefiate.

Propanul este unul dintre tipurile populare de combustibil

Tabelele pot demonstra nu numai, de exemplu, căldura specifică de ardere a motorinei. În rapoartele de analiză comparativă sunt incluși și alți indicatori: puterea calorică, densitățile volumetrice ale substanțelor, prețul pentru o parte din alimentarea condiționată, eficiența sistemelor de încălzire, costul unui kilowatt pe oră.

În acest videoclip veți afla despre cum funcționează combustibilul:

Prețurile combustibilului

Datorită rapoartelor analiza comparativa determina perspectivele de utilizare a metanului sau a motorinei. Prețul gazului într-o conductă de gaz centralizată tinde să crească. Poate fi mai mare chiar și decât motorina. De aceea, costul gazului petrolier lichefiat se va schimba cu greu, iar utilizarea acestuia va rămâne singura soluție la instalarea unui sistem de gazeificare independent.

Există mai multe tipuri de denumiri pentru combustibili și lubrifianți (combustibili și lubrifianți): solide, lichide, gazoase și alte materiale inflamabile, în care, în timpul reacției de generare a căldurii de oxidare a combustibililor și lubrifianților, energia termică chimică a acestuia este convertită în radiații de temperatură.

Energia termică eliberată se numește puterea calorică a diferitelor tipuri de combustibil în timpul arderii complete a oricărei substanțe inflamabile. Dependența sa de compoziția chimică și umiditate este principalul indicator al nutriției.

Susceptibilitate termică

Determinarea OTC a combustibilului se realizează experimental sau folosind calcule analitice. Determinarea experimentală a susceptibilității termice se realizează experimental prin stabilirea volumului de căldură degajat în timpul arderii combustibilului într-un acumulator de căldură cu un termostat și o bombă cu ardere.

Dacă este necesar, determinați căldura specifică de ardere a combustibilului din tabel În primul rând, calculele se fac după formulele lui Mendeleev. Există grade mai mari și mai mici de combustibil OTC. La cea mai mare căldură relativă, o cantitate mare de căldură este eliberată atunci când orice combustibil se arde. Aceasta ia în considerare căldura cheltuită pentru evaporarea apei din combustibil.

La cel mai scăzut grad de epuizare, TTC este mai mic decât la cel mai înalt grad, deoarece în acest caz se eliberează mai puțină evaporare. Evaporarea are loc din apă și hidrogen atunci când combustibilul arde. Pentru a determina proprietățile unui combustibil, calculele de inginerie iau în considerare cea mai mică putere calorică relativă, adică parametru important combustibil.

Următoarele componente sunt incluse în tabelele căldurii specifice de ardere a combustibililor solizi: cărbune, lemn de foc, turbă, cocs. Acestea includ valorile GTC ale materialului inflamabil solid. Numele combustibililor sunt introduse în tabele în ordine alfabetică. Dintre toate formele solide de combustibil și lubrifianți, cocsificarea, piatra, maro și lubrifianții au cea mai mare capacitate de transfer de căldură. cărbune, precum și antracit. Combustibilii cu productivitate scăzută includ:

• lemn;
• lemn de foc;
• pudra;
• turbă;
• șisturi combustibile.

Indicatorii de alcool, benzină, kerosen și ulei sunt introduși în lista de combustibili lichizi și lubrifianți. Căldura specifică de ardere a hidrogenului, precum și diferite forme de combustibil este eliberat atunci când un kilogram, un metru cub sau un litru este complet ars. Cel mai adesea acestea proprietăți fizice măsurată în unități de lucru, energie și cantitate de căldură degajată.

În funcție de gradul în care OTC-ul de combustibil și lubrifianți este mare, acesta va fi consumul acestuia. Această competență este parametrul cel mai semnificativ al combustibilului, iar acest lucru trebuie luat în considerare la proiectarea instalațiilor de cazane folosind diferite tipuri de combustibil. Puterea calorică depinde de umiditate și conținut de cenușă, precum și din ingrediente inflamabile precum carbon, hidrogen, sulf combustibil volatil.

SG (căldura specifică) de ardere a alcoolului și acetonei este mult mai mică decât combustibilul și lubrifianții clasici și este egală cu 31,4 MJ/kg; pentru păcură această cifră variază între 39-41,7 MJ/kg. Indicatorul randamentului de ardere a gazelor naturale este de 41-49 MJ/kg. O kcal (kilocalorie) este egală cu 0,0041868 MJ. Conținutul caloric al diferitelor tipuri de combustibil diferă unul de celălalt în ceea ce privește epuizarea. Cum mai multa caldura degajă orice substanță, cu atât este mai mare transferul de căldură. Acest proces se mai numește și transfer de căldură. Lichidele, gazele și particulele dure participă la transferul de căldură.

Ce este combustibilul?

Acesta este o componentă sau un amestec de substanțe care sunt capabile de transformări chimice asociate cu eliberarea de căldură. Tipuri diferite combustibilii diferă prin conținutul lor cantitativ de oxidant, care este folosit pentru a elibera energie termică.

Într-un sens larg, combustibilul este un purtător de energie, adică un tip potențial de energie potențială.

Clasificare

În prezent, tipurile de combustibil sunt împărțite în funcție de starea lor de agregare în lichid, solid și gazos.

Materialele naturale dure includ piatra, lemnul de foc și antracitul. Brichetele, cocs, termoantracitul sunt tipuri de combustibil solid artificial.

Lichidele includ substanțe care conțin substanțe de origine organică. Componentele lor principale sunt: ​​oxigen, carbon, azot, hidrogen, sulf. Combustibilul lichid artificial va fi o varietate de rășini și păcură.

Este un amestec de diverse gaze: etilenă, metan, propan, butan. Pe lângă acestea, combustibilul gazos conține dioxid de carbon și monoxid de carbon, hidrogen sulfurat, azot, vapori de apă și oxigen.

Indicatoare de combustibil

Principalul indicator al arderii. Formula de determinare a puterii calorice este luată în considerare în termochimie. emit „combustibil standard”, ceea ce implică puterea calorică a 1 kilogram de antracit.

Uleiul de uz casnic este destinat arderii în dispozitive de încălzire de putere redusă, care sunt amplasate în spații rezidențiale, generatoare de căldură utilizate în agricultură pentru uscarea furajelor, conserve.

Căldura specifică de ardere a unui combustibil este o valoare care demonstrează cantitatea de căldură care este generată în timpul arderii complete a combustibilului cu un volum de 1 m 3 sau o masă de un kilogram.

Pentru măsurarea acestei valori se folosesc J/kg, J/m3, calorie/m3. Pentru determinarea căldurii de ardere se utilizează metoda calorimetriei.

Odată cu creșterea căldurii specifice de ardere a combustibilului, aceasta scade consum specific combustibil, iar eficiența rămâne neschimbată.

Căldura de ardere a substanțelor este cantitatea de energie eliberată în timpul oxidării unei substanțe solide, lichide sau gazoase.

Este determinată de compoziția chimică, precum și starea de agregare substanță combustibilă.

Caracteristicile produselor de ardere

Puterile calorice mai mari și mai mici sunt legate de starea de agregare a apei în substanțele obținute în urma arderii combustibilului.

Puterea calorică mai mare este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a unei substanțe. Această valoare include și căldura de condensare a vaporilor de apă.

Cea mai scăzută căldură de lucru de ardere este valoarea care corespunde degajării de căldură în timpul arderii fără a ține cont de căldura de condensare a vaporilor de apă.

Căldura latentă de condensare este cantitatea de energie de condensare a vaporilor de apă.

Relație matematică

Puterea calorică mai mare și mai mică sunt legate de următoarea relație:

QB = QH + k(W + 9H)

unde W este cantitatea în greutate (în %) de apă dintr-o substanță inflamabilă;

H este cantitatea de hidrogen (% din masă) din substanța combustibilă;

k - coeficient egal cu 6 kcal/kg

Metode de realizare a calculelor

Valorile calorice mai mari și mai mici sunt determinate prin două metode principale: calcul și experimental.

Calorimetrele sunt folosite pentru a efectua calcule experimentale. În primul rând, în ea este arsă o mostră de combustibil. Căldura care va fi eliberată este complet absorbită de apă. Având o idee despre masa apei, puteți determina prin modificarea temperaturii acesteia valoarea căldurii sale de ardere.

Această tehnică este considerată simplă și eficientă; necesită doar cunoașterea datelor de analiză tehnică.

În metoda de calcul, valorile calorice mai mari și mai mici sunt calculate folosind formula Mendeleev.

Q p H = 339C p +1030H p -109(O p -S p) - 25 W p (kJ/kg)

Se ia în considerare conținutul de carbon, oxigen, hidrogen, vapori de apă, sulf în compoziția de lucru (în procente). Cantitatea de căldură în timpul arderii se determină ținând cont de combustibilul echivalent.

Căldura de ardere a gazului permite calcule preliminare, identificați eficiența utilizării unui anumit tip de combustibil.

Caracteristici de origine

Pentru a înțelege cât de multă căldură este eliberată atunci când un anumit combustibil este ars, este necesar să aveți o idee despre originea acestuia.

În natură există diferite variante combustibili solizi, care diferă ca compoziție și proprietăți.

Formarea sa are loc în mai multe etape. Mai întâi se formează turba, apoi se obține cărbune maro și tare, apoi se formează antracitul. Principalele surse de formare a combustibilului solid sunt frunzele, lemnul și ace de pin. Când părți ale plantelor mor și sunt expuse la aer, ele sunt distruse de ciuperci și formează turbă. Acumularea sa se transformă într-o masă maro, apoi se obține gaz maro.

La tensiune arterială crescutăși temperatură, gazul brun se transformă în cărbune, apoi combustibilul se acumulează sub formă de antracit.

Pe lângă materia organică, combustibilul conține balast suplimentar. Organic este considerat a fi acea parte care este formată din substanțe organice: hidrogen, carbon, azot, oxigen. Pe lângă aceste elemente chimice, conține balast: umiditate, cenușă.

Tehnologia de ardere implică separarea masei de lucru, uscată și combustibilă a combustibilului ars. Masa de lucru este combustibilul în forma sa originală furnizat consumatorului. Masa uscată este o compoziție în care nu există apă.

Compus

Cele mai valoroase componente sunt carbonul și hidrogenul.

Aceste elemente sunt conținute în orice tip de combustibil. În turbă și lemn, procentul de carbon ajunge la 58 la sută, în cărbune tare și brun - 80%, iar în antracit ajunge la 95 la sută din greutate. În funcție de acest indicator, cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii combustibilului se modifică. Hidrogenul este al doilea cel mai important element al oricărui combustibil. Când se leagă de oxigen, formează umiditate, ceea ce reduce semnificativ valoarea termică a oricărui combustibil.

Procentul său variază de la 3,8 în șisturi petroliere la 11 în păcură. Oxigenul conținut în combustibil acționează ca balast.

Nu generează căldură element chimic, prin urmare afectează negativ valoarea căldurii sale de ardere. Arderea azotului, conținut sub formă liberă sau legată în produsele de ardere, este considerată impurități nocive, prin urmare cantitatea acestuia este strict limitată.

Sulful este inclus în combustibil sub formă de sulfați, sulfuri și, de asemenea, ca gaze de dioxid de sulf. Când este hidratat, se formează oxizi de sulf acid sulfuric care distruge echipament cazan, afectează negativ vegetația și organismele vii.

De aceea sulful este un element chimic a cărui prezență în combustibilul natural este extrem de nedorită. Dacă compușii de sulf intră în zona de lucru, aceștia provoacă otrăvire semnificativă a personalului de operare.

Există trei tipuri de cenușă în funcție de originea sa:

• primar;
• secundar;
• terţiar

Specia primară este formată din minerale găsite în plante. Cenușa secundară se formează ca rezultat al reziduurilor de plante care pătrund în nisip și sol în timpul formării.

Cenușa terțiară apare în compoziția combustibilului în timpul extracției, depozitării și transportului. Cu depunerea semnificativă de cenușă, are loc o scădere a transferului de căldură pe suprafața de încălzire a unității cazanului, reducând cantitatea de transfer de căldură către apă din gaze. O cantitate mare de cenușă afectează negativ funcționarea cazanului.

In cele din urma

Substanțele volatile au o influență semnificativă asupra procesului de ardere a oricărui tip de combustibil. Cu cât puterea lor este mai mare, cu atât volumul frontului de flăcări va fi mai mare. De exemplu, cărbunele și turba se aprind ușor, procesul este însoțit de pierderi minore de căldură. Cocsul care rămâne după îndepărtarea impurităților volatile conține doar compuși minerali și de carbon. În funcție de caracteristicile combustibilului, cantitatea de căldură se modifică semnificativ.

Depinzând de compoziție chimică Există trei etape de formare a combustibilului solid: turbă, cărbune brun și cărbune.

Lemnul natural este folosit în instalațiile de cazane mici. Ei folosesc în principal așchii de lemn, rumeguș, plăci, scoarță, iar lemnul de foc în sine este folosit în cantități mici. În funcție de tipul de lemn, cantitatea de căldură generată variază semnificativ.

Pe măsură ce căldura de ardere scade, lemnul de foc capătă anumite avantaje: inflamabilitate rapidă, conținut minim de cenușă și absența urmelor de sulf.

Informații fiabile despre compoziția combustibilului natural sau sintetic, puterea calorică a acestuia sunt într-un mod grozav efectuarea calculelor termochimice.

În prezent, există o oportunitate reală de a identifica acele opțiuni principale pentru combustibilii solizi, gazoși, lichizi care vor fi cei mai eficiente și mai ieftin de utilizat într-o anumită situație.

Mașini termiceîn termodinamică, acestea funcționează periodic motoare termice și mașini frigorifice (termocompresoare). varietate mașini frigorifice sunt pompe de caldura.

Dispozitive care funcționează munca mecanica din cauza energie interna se numesc combustibili motoare termice (motoare termice). Pentru funcționarea unui motor termic sunt necesare următoarele componente: 1) o sursă de căldură cu un nivel de temperatură mai ridicat t1, 2) o sursă de căldură cu un nivel de temperatură mai scăzut t2, 3) un fluid de lucru. Cu alte cuvinte: toate motoarele termice (motoarele termice) constau în încălzitor, frigider și lichid de lucru .

La fel de fluid de lucru se folosesc gaz sau abur, deoarece sunt bine comprimate și, în funcție de tipul de motor, poate exista combustibil (benzină, kerosen), vapori de apă etc. Încălzitorul transferă o anumită cantitate de căldură (Q1) fluidului de lucru , iar energia sa internă crește datorită acestei energii interne, se efectuează un lucru mecanic (A), apoi fluidul de lucru degajă o anumită cantitate de căldură către frigider (Q2) și este răcit la temperatura inițială. Diagrama descrisă reprezintă ciclul de funcționare a motorului și este generală; în motoarele reale, rolul unui încălzitor și al unui frigider poate fi jucat de diverse dispozitive. Mediul poate servi drept frigider.

Deoarece în motor o parte a energiei fluidului de lucru este transferată la frigider, este clar că nu toată energia pe care o primește de la încălzitor este folosită pentru a efectua lucrări. Respectiv, eficienţă motorul (eficiența) este egală cu raportul dintre munca efectuată (A) și cantitatea de căldură pe care o primește de la încălzitor (Q1):

Motor cu ardere internă (ICE)

Există două tipuri de motoare combustie interna(GHEAŢĂ): carburatorȘi motorină. ÎN motor cu carburator amestecul de lucru (un amestec de combustibil și aer) se prepară în afara motorului în dispozitiv special si din ea intra in motor. Într-un motor diesel, amestecul de combustibil este pregătit în motorul însuși.

ICE constă din cilindru , în care se mișcă piston ; sunt în cilindru două supape , prin unul dintre care amestecul combustibil este admis în cilindru, iar prin celălalt se evacuează din cilindru gazele de evacuare. Utilizarea pistonului mecanism manivelă se conectează cu arbore cotit , care începe să se rotească odată cu mișcarea de translație a pistonului. Cilindrul este închis cu un capac.

Ciclul de funcționare a motorului cu ardere internă include patru bare: admisie, compresie, cursa, evacuare. În timpul admisiei, pistonul se mișcă în jos, presiunea în cilindru scade și un amestec combustibil (într-un motor cu carburator) sau aer (într-un motor diesel) intră în el prin supapă. Supapa este închisă în acest moment. La sfârșitul admisiei amestecului combustibil, supapa se închide.

În timpul celei de-a doua curse, pistonul se mișcă în sus, supapele sunt închise și amestecul de lucru sau aerul este comprimat. În același timp, temperatura gazului crește: amestecul combustibil dintr-un motor cu carburator se încălzește până la 300-350 °C, iar aerul dintr-un motor diesel - până la 500-600 °C. La sfârșitul cursei de compresie, o scânteie sare în motorul carburatorului și amestecul combustibil se aprinde. Într-un motor diesel, combustibilul este injectat în cilindru și amestecul rezultat se aprinde spontan.

Când un amestec combustibil este ars, gazul se extinde și împinge pistonul și arborele cotit conectat la acesta, efectuând lucrări mecanice. Acest lucru face ca gazul să se răcească.

Când pistonul atinge punctul cel mai de jos, presiunea din el va scădea. Când pistonul se mișcă în sus, supapa se deschide și gazele de eșapament sunt eliberate. La sfârșitul acestei curse supapa se închide.

Turbină cu abur

Turbină cu abur Este un disc montat pe un arbore pe care sunt montate lamele. Aburul intră în lame. Aburul încălzit la 600 °C este direcționat în duză și se extinde în ea. Când aburul se extinde, energia sa internă este transformată în energie cinetică a mișcării direcționate a jetului de abur. Un jet de abur vine de la duză pe paletele turbinei și transferă o parte din energia sa cinetică către acestea, determinând turbina să se rotească. De obicei, turbinele au mai multe discuri, fiecare transferând o parte din energia aburului. Rotația discului este transmisă unui arbore la care este conectat un generator de curent electric.

Când se ard combustibili diferiți de aceeași masă, se eliberează cantități diferite de căldură. De exemplu, este bine cunoscut faptul că gazul natural este energetic mai mult combustibil profitabil decât lemnele de foc. Aceasta înseamnă că pentru a obține aceeași cantitate de căldură, masa de lemn care trebuie ars trebuie să fie semnificativ mai mare decât masa de gaz natural. Prin urmare, tipuri diferite combustibilii din punct de vedere energetic se caracterizează printr-o cantitate numită căldura specifică de ardere a combustibilului .

Căldura specifică de ardere a combustibilului - cantitate fizica, care arată câtă căldură este eliberată în timpul arderii complete a combustibilului cu o greutate de 1 kg.