Теплота сгорания угля – одна из важнейших характеристик его эффективности. Она показывает, сколько энергии выделяется при полном сгорании определенной массы топлива.
Можно встретить и другие названия этого свойства – теплотворность или калорийность каменного угля. Измеряется характеристика в Кал/кг (кКал/кг) или Дж/кг (МДж/кг). Обозначается она буквой Q. Значение теплоты сгорания определяют экспериментально в лаборатории.
Измерения проводятся в специальном приборе – калориметре. Колба прибора опущена в емкость с водой. Теплота сгорания определяется по нагреву жидкости. Для получения точных цифр дополнительно проводятся вычисления. При этом учитывают содержание кислорода, водорода, азота и влажности. Методика описана в ГОСТ 147-2013.
Средние показатели теплоты сгорания (калорийности) разных видов твердого топлива:
- Бурый уголь – 6100-7700 кКал/кг
- Каменный уголь – 7700-8300 кКал/кг
- Антрацит – 8000-8500 кКал/кг
Как видно из приведенных данных, каменный уголь – одно из самых эффективных видов твердого топлива. Теплота сгорания выше только у антрацита – конечного продукта метаморфизма растительных остатков.
Низшая и высшая теплота сгорания каменного угля
Теплота сгорания, или количество энергии, выделяемое при полном сгорании определенной массы угля, бывает высшей и низшей. Вычисляют их по специальной формуле в лаборатории.
При определении высшей теплоты сгорания учитывается энергия конденсации водяных паров, или тепло, затраченное на испарение влаги. При определении низшей она не берется во внимание.
Низшая теплота сгорания показывает количество энергии, полученное при сжигании угля вместе с золой и влагой. Она отражает количество тепла, равное высшей теплоте сгорания за вычетом теплоты испарения воды, которая выделилась при горении. Именно низший показатель, в отличие от высшего, имеет практическое значение. Ведь в котлах и печах вода уходит в атмосферу в виде пара, и теплота, выделяющаяся при конденсации, теряется.
В современной терминологии используются также следующие понятия:
- Высшая теплота сгорания при постоянном объеме (Qs, v)
Она определяется при сжигании пробы в закрытой колбе. - Высшая теплота сгорания при постоянном давлении (Qs, p)
Это гипотетическое понятие предполагает, что давление воздуха при испытаниях остается неизменным. - Низшая теплота сгорания при постоянном объеме (Qi, v)
Определяется она при полном сгорании образца в закрытой колбе. Вода при этом должна полностью перейти в газообразное состояние. - Низшая теплота сгорания при постоянном давлении (Qi, p)
Показатель определяется после полного сгорания топлива в среде кислорода, когда вся вода остается в виде пара.
Кроме низшей и высшей теплоты сгорания вычисляют удельную. О ней мы расскажем далее.
Удельная теплота сгорания каменного угля
Удельная теплоты сгорания – это физическая величина, которая показывает количество теплоты, выделяемое при полном сгорании каменного угля массой 1 кг. Измеряется она в Кал/кг (кКал/кг) или Дж/кг (МДж/кг) и определяется по специальной формуле.
Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше материала расходуется для отопительных нужд.
Удельная теплота сгорания угля находится в пределах (в МДж/кг):
- Для бурого – 13-25
- Для каменного – 27-29
- Для антрацита – 26-35
Уголь считается топливом с наивысшей теплотворной способностью. Выше всего показатели у антрацита – угля с наивысшей степенью метаморфизма (углефикации). Каменный занимает промежуточное положение, а бурый – самое низкое.
При выборе угля для отопления берут во внимание не только показатель удельной теплоты сгорания. Нужно учитывать и другие факторы. Например, антрацит стоит достаточно дорого, так как он считается самым качественным, а его запасы в мире составляют всего 3% от общего объема ископаемых углей. Поэтому, по соотношению цены и качества, для отопления лучше всего брать каменную разновидность.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#уголь #каменный уголь #полезные ископаемые #полезные советы #свойства угля #геология #сыпучие материалы #топливо #энергетика #теплота сгорания
