Värmevärde för olika bränsletyper: jämförelse av bränsle efter värmeinnehåll + tabell över värmevärden

När en viss mängd bränsle förbränns frigörs en mätbar mängd värme. Enligt Internationella måttenhetssystemet uttrycks värdet i Joule per kg eller m³. Men parametrarna kan också beräknas i kCal eller kW. Om värdet relateras till bränslets måttenhet kallas det specifikt.

Vad påverkar värmevärdet hos olika bränslen? Vilket värde har parametern för flytande, fasta och gasformiga ämnen? Svar på dessa frågor presenteras i detalj i artikeln. Dessutom har vi förberett en tabell som visar det specifika förbränningsvärmet för material – denna information är användbar vid val av högenergetisk bränsletyp.

Allmän information om värmevärde

Energifrigörelse vid förbränning bör karakteriseras av två parametrar: hög verkningsgrad och frånvaro av produktion av skadliga ämnen.

Konstgjort bränsle framställs genom bearbetning av naturligt – biologiskt bränsle. Oavsett aggregationstillstånd har ämnet i sin kemiska sammansättning en brännbar och en icke brännbar del. Den första är kol och väte. Den andra består av vatten, mineralsalter, kväve, syre, metaller.

Efter aggregationstillstånd delas bränsle in i flytande, fast och gas. Varje grupp förgrenar sig ytterligare i en naturlig och en konstgjord undergrupp (+)

När 1 kg av en sådan 'blandning' förbränns frigörs olika mängd energi. Exakt hur mycket energi som frigörs beror på proportionerna av de angivna elementen – den brännbara delen, fuktighet, askhalt och andra komponenter.

Bränslets förbränningsvärme (BFV) består av två nivåer – övre och nedre. Den första indikatorn erhålls på grund av vattenkondensation, i den andra beaktas inte denna faktor.

Det nedre förbränningsvärmet behövs för beräkning av bränslebehov och dess kostnad, med hjälp av sådana indikatorer upprättas värmebalanser och verkningsgraden för bränsledrivna anläggningar bestäms.

Beräkna värmevärdet kan göras analytiskt eller experimentellt. Om den kemiska sammansättningen av bränslet är känd, används Mendelejevs formel. Experimentella metoder baseras på faktisk mätning av värme vid förbränning av bränsle.

I dessa fall använder man en speciell förbränningsbomb – en kalorimetrisk bomb tillsammans med en kalorimeter och termostat.

Beräkningarna är individuella för varje bränsletyp. Exempel: Värmevärdet i förbränningsmotorer beräknas från det lägre värdet eftersom vätskan inte kondenserar i cylindrarna.

Värmevärdet bestäms med hjälp av en kalorimetrisk bomb. Komprimerat syre mättas med vattenånga. I denna miljö placeras ett bränsleprov och resultaten bestäms.

Varje ämnestyp har sitt eget värmevärde på grund av den kemiska sammansättningen. Värdena varierar kraftigt, intervallet är 1 000–10 000 kKal/kg.

När man jämför olika material använder man begreppet referensbränsle, som kännetecknas av ett lägre värmevärde på 29 MJ/kg.

Värmevärde för fasta material

Till denna kategori hör ved, torv, koks, brännbara skiffrar, brikett- och pulverbränsle. Huvudbeståndsdelen i fast bränsle är kol.

Egenskaper hos olika träslag

Maximal effektivitet vid användning av ved uppnås under två villkor – vedens torrhet och en långsam förbränningsprocess.

Trästycken sågas eller huggs i bitar upp till 25-30 cm långa för att veden ska kunna laddas bekvämt i eldstaden.

Idealisk för vedeldad spisvärme är ek-, björk- och askstockar. Bra egenskaper har hagtorn, hassel. Barrträd har däremot lågt värmevärde men hög förbränningshastighet.

Hur olika träslag brinner:

1. Bok, björk, ask, hassel är svåra att tända men kan brinna råa på grund av låg fukthalt.
2. Al och asp bildar ingen sot och kan avlägsna den från skorstenen.
3. Björk kräver tillräckligt med luft i eldstaden, annars ryker den och avsätter tjära på rörväggarna.
4. Tall innehåller mer tjära än gran, därför sprakar den och brinner hetare.
5. Päron och äppelträd klyvs lättare än andra och brinner utmärkt.
6. Ceder omvandlas gradvis till glödande kol.
7. Körsbär och alm ryker, och platan är svår att klyva.
8. Lind och poppel brinner snabbt.

Värmevärdena för olika träslag beror starkt på densiteten. 1 kubikmeter ved motsvarar ungefär 200 liter flytande bränsle och 200 m³ naturgas. Ved och trä tillhör kategorin låg energieffektivitet.

Ålderns påverkan på kolets egenskaper

Kol är ett naturligt material av vegetabiliskt ursprung. Det utvinns ur sedimentära bergarter. Bränslet innehåller kol och andra kemiska grundämnen.

Förutom typen påverkar även materialets ålder förbränningsvärmen hos kol. Brunkol tillhör den unga kategorin, därefter följer stenkol, och den äldsta anses vara antracit.

Bränslets ålder avgör även fukthalten: ju yngre kolet är, desto högre fuktinnehåll. Vilket också påverkar egenskaperna hos denna bränsletyp.

Förbränningsprocessen av kol åtföljs av utsläpp av miljöförorenande ämnen, och pannans roster täcks då med slagg. En annan ogynnsam faktor för atmosfären är förekomsten av svavel i bränslet. Detta grundämne omvandlas vid kontakt med luft till svavelsyra.

Tillverkarna lyckas minimera svavelhalten i kol. Som ett resultat varierar värmevärdet även inom samma typ. Även brytningsgeografin påverkar värdena. Som fast bränsle kan inte bara rent kol användas, utan även briketterad slagg.

Högst bränsleförmåga har koksningskol. Även stenkol, träkol, brunkol och antracit har goda egenskaper.

Egenskaper hos pellets och briketter

Detta fasta bränsle tillverkas industriellt av olika trä- och växtavfall.

Finfördelad spån, bark, kartong, halm torkas och omvandlas med hjälp av specialutrustning till granulat. För att massan ska få en viss viskositet tillsätts polymeren lignin.

Pellets har en acceptabel kostnad som påverkas av hög efterfrågan och tillverkningsprocessens egenskaper. Detta material kan endast användas i pannor avsedda för denna typ av bränsle.

Briketter skiljer sig endast i form, de kan laddas i ugnar och pannor. Båda bränsletyperna delas in efter råvara: från rundvirke, torv, solrosor, halm.

Pellets och briketter har betydande fördelar jämfört med andra bränsletyper:

• fullständig miljövänlighet;
• möjlighet att förvara i praktiskt taget alla förhållanden;
• motståndskraft mot mekanisk påverkan och svamp;
• jämn och långvarig förbränning;
• optimal granulatorlek för laddning i värmeanordningen.

Miljövänligt bränsle är ett bra alternativ till traditionella värmekällor som inte är förnybara och påverkar miljön negativt. Men pellets och briketter har ökad brandfara, vilket bör beaktas vid organisering av förvaringsplatsen.

Om man vill kan man tillverka bränslebriketter själv, mer information – i denna artikel.

Parametrar för flytande ämnen

Flytande material, liksom fasta, delas upp i följande beståndsdelar: kol, väte, svavel, syre, kväve. Procentförhållandet uttrycks i vikt.

Av syre och kväve bildas bränslets inre organiska barlast; dessa komponenter brinner inte och ingår villkorligt i sammansättningen. Den yttre barlasten bildas av fukt och aska.

Hög specifik förbränningsvärme observeras hos bensin. Beroende på kvalitet är den 43-44 MJ.

Liknande värden för specifik förbränningsvärme bestäms även för flygbränsle – 42,9 MJ. Även dieselbränsle kommer in i kategorin ledare vad gäller värmevärde – 43,4-43,6 MJ.

Eftersom bensin har högre förbränningsvärme än diesel, borde den ha högre förbrukning och verkningsgrad. Men diesel är 30-40% mer ekonomiskt än bensin.

Relativt låga värden på förbränningsvärme kännetecknar flytande raketbränsle, etylenglykol. Minsta specifika förbränningsvärme har alkohol och aceton. Deras värden är betydligt lägre än för traditionella motorbränslen.

Egenskaper hos gasformiga bränslen

Gasformigt bränsle består av koloxid, väte, metan, etan, propan, butan, etylen, bensen, svavelväte och andra komponenter. Dessa värden uttrycks i volymprocent.

Väte har högst förbränningsvärme. När ett kilogram av ämnet förbränns frigörs 119,83 MJ värme. Men det har en förhöjd explosionsrisk.

Höga värmevärden observeras även för naturgas.

De är 41-49 MJ per kg. Men ren metan har ett högre förbränningsvärme — 50 MJ per kg.

Jämförande tabell över värden

I tabellen presenteras värden för masspecifik förbränningsvärme för flytande, fasta och gasformiga bränslesorter.

Av tabellen framgår att väte har de högsta förbränningsvärdena av alla ämnen, inte bara av gasformiga. Det hör till högergibränslen.

Produkten av vätets förbränning är vanligt vatten. Under processen bildas inga slagger, aska, koloxid eller koldioxid, vilket gör ämnet till ett miljövänligt bränsle. Men det är explosivt och har låg densitet, vilket gör det svårt att kondensera och transportera.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Om värmevärdet hos olika trädslag. Jämförelse av värden per m³ och kg.

TST är den viktigaste termiska och operativa egenskapen för bränsle. Denna indikator används inom olika områden av mänsklig verksamhet: värmemotorer, kraftverk, industri, vid uppvärmning av bostäder och matlagning.

Värdena på värmevärdet hjälper till att jämföra olika bränsletyper efter mängden frigjord energi, beräkna nödvändig massa bränsle och spara på kostnaderna.

Har du något att tillägga, eller har du frågor om värmevärdet för olika bränsletyper? Du kan lämna kommentarer till inlägget och delta i diskussioner – kontaktformuläret finns i det nedre blocket.