Опред. категории пожарооп. помещ (методички и таблицы)

Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит: От его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.), а также от его влажности и зольности.

Пн — Пт 9:00-18:00 Украинаг.Киев ул.Васильковская 37 03022

Источник

Что такое горение

В процессе горения температура резко повышается и выделяется большое количество тепловой энергии (теплоты). Поэтому, горение – это экзотермический процесс.

В топливе содержатся атомы химического элемента, который называется углеродом. При горении топлива каждый атом углерода объединяется в двумя атомами кислорода и выделяется энергия.

Когда горит какое-либо вещество, мы видим пламя (рис. 2).

Рис. 2. Горение – это химическая реакция окисления топлива с образованием продуктов горения, пламенем выделением теплоты

Горение – процесс сложный, потому, что во время его протекания происходит цепочка химических превращений. В основном – это реакции окисления между сгорающим топливом и кислородом;

Примечание: В окружающем воздухе содержится кислород. Кислород – это сильный окислитель.

Что нужно, чтобы горение возникло

Только лишь наличия топлива и кислорода в окружающем воздухе недостаточно, чтобы это топливо загорелось. Мы должны сначала нагреть топливо до температуры, при которой произойдет его возгорание. Для предварительного нагрева мы используем источник зажигания. Например, спички, зажигалку и т. п.

Примечание: Чтобы горение возникло, нужно сначала нагреть топливо до температуры, при которой произойдет возгорание.

Например, самостоятельно может загореться бумага, наргетая до 233 градусов Цельсия или дерево, нагретое до 300 градусов Цельсия.

Поэтому, бездумно нагревать горючие вещества опасно. Так как нагретое горючее вещество способно самостоятельно загореться, иногда со взрывом.

Температура горения некоторых веществ

• сухие дрова: от 800 до 1000 (C);
• пламя спички: от 750 до 1400 (C);
• уголь в печи или котле: от 1000 до 2300 градусов Цельсия (зависит от подачи воздуха);
• бензин: 1300 — 1400 (C);

Температура частей пламени различается

Раскаленные до высокой температуры газы, выделяющиеся при сгорании топлива, светятся. Они образуют светлый ореол около горящего топлива. Этот ореол называют пламенем. Пламя можно условно разделить на слои. Температура таких слоев пламени различается. Чем ярче пламя, чем ближе его цвет к белому цвету, тем выше его температура.

Рис. 3. Раскаленные газы, выделяющиеся при горении, светятся и, образуют пламя, которое по степени нагревания можно разделить на слои

Теплота — сгорание — нефть

Теплота сгорания нефти — количество тепла, которое выделяется при сгорании 1 кг нефти. Низшая теплота сгорания нефти изменяется от 43 260 до 45 360 кДж / кг, увеличиваясь с уменьшением плотности.

Теплота сгорания нефти равна — 46 кДж / г. Если такая установка ежедневно производит 4 миллиона литров пресной воды и теплота испарения воды в установке равна 2 5 кДж / г Н2О, то сколько нефти ежедневно сжигается в этой установке.

Теплота сгорания нефти зависит от ее плотности: чем меньше плотность, тем выше теплота сгорания.

Для определения теплоты сгорания нефтей , асфальтенов и коксов была разработана калориметрическая методика с использованием полумикрокалориметра с тепловым значением 452 5 0 5 кал / усл.

При уменьшении теплоты сгорания нефти qn снижается минимальный предельный дебит и повышается максимальный, причем с увеличением обводненности роль величины дн уменьшается. И это естественно, так как чем меньше теплота сгорания нефти, тем меньше она влияет на предельный дебит.

Можно приблизительно оценивать теплоту сгорания нефти , исходя из ее элементарного состава.

В табл. 3 — 5 приведены результаты определения теплоты сгорания нефтей и полученных из них асфальтенов и коксов. Из этих данных видно, что в ряду нефть — асфальтены — кокс теплота сгорания существенно понижается. Теплота сгорания асфальтенов на 8ОО — 14ОО ккал / кг меньше теплоты сгорания нефтей, теплота сгорания кокса меньше теплоты сгорания нефтей на 22ОО — 36ОО ккал / кг, причем это уменьшение хорошо согласуется с изменением элементарного состава веществ.

Предел температуры кипения нефти ( начало и конец выкипания) характеризует фракционный состав нефти; теплота сгорания нефти 39800 — 44000 кдж / кг.

Теплота сгорания нефти значительно выше, чем у пороха, нитроглицерина и даже тротила. При полном сгорании 1 кг нефти выделяется около 11 тыс. ккал, при сгорании 1 м3 газа — около 9 тыс., а при сгорании 1 кг каменного угля — 7 тыс. ккал.

Нефть обычно сбдержит небольшие количества влаги и неорганических примесей. Теплота сгорания нефти достаточно высокая и составляет 40 — 46 МДж / кг. Нефть обычно подвергают обработке — перегонке или крекингу, а также очищают от серы. При перегонке нефть разделяют на фракции: бензин, керосин, газойль ( дизельная фракция) и мазут. После отгонки на вакуумных установках остается густое черное вещество, называемое нефтяным гудроном. Для увеличения выхода низкокипящих фракций расщепляют ( крекинг) углеводороды нефти и продукты ее перегонки. Этот процесс проводят при высокой температуре ( выше 400 С) без катализаторов или с применением катализаторов, например хлорида алюминия или алюмосиликатов. Эффективность процесса с применением катализаторов значительно выше.

Теплота сгорания ( теплотворность, или калорийность) топлива измеряется тем количеством тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива. Теплота сгорания нефти и нефтепродуктов весьма велика по сравнению с теплотой сгорания других видов топлива.

При уменьшении теплоты сгорания нефти qn снижается минимальный предельный дебит и повышается максимальный, причем с увеличением обводненности роль величины дн уменьшается. И это естественно, так как чем меньше теплота сгорания нефти , тем меньше она влияет на предельный дебит.

Малыхин же в проекте изобретенной им машины в качестве топлива предлагал использовать скипидарную эссенцию. Свой выбор он объяснил тем, что этот род топлива имеет большую нагревательную способность по сравнению с углем и нефтью ( теплота сгорания нефти 43700 — 46200 кДж / кг, скипидара ( 44766 кДж / кг), поэтому и дает возможность при том же запасе совершать полет на большее расстояние.

Вязкость нефти бывает различной. Нефть может быть от легкоподвижной до очень вязкой. Теплота сгорания нефти колеблется в пределах 10 300 — 10 900 ккал / кг.

Учет влажности

И HHV, и LHV могут быть выражены в единицах AR (учитывается вся влажность), MF и MAF (только вода от сгорания водорода). AR, MF и MAF обычно используются для обозначения теплотворной способности угля:

• AR (как получено) означает, что теплотворная способность топлива была измерена с учетом всех присутствующих минералов, образующих влагу и золу.
• MF (без влаги) или сухой означает, что теплотворная способность топлива была измерена после того, как топливо было высушено от всей присущей ему влаги, но все еще сохраняло золообразующие минералы.
• MAF (без влаги и золы) или DAF (сухой и беззольный) указывает на то, что теплотворная способность топлива была измерена при отсутствии присущих ему минералов, образующих влагу и золу.

Низшие теплоты сгорания для многих твердых веществ, жидкостей (в т.ч. топлив) и газов (в т.ч. горючих) МДж/кг

Цены на топливо

Благодаря сводкам сравнительного анализа определяют перспективу использования метана или солярки. Цена газа в централизованном газопроводе имеет склонность к повышению. Она может оказаться выше даже дизельного топлива. Именно поэтому стоимость сжиженного углеводородного газа почти не поменяется, а его использование останется единственным решением при установке независимой системы газификации.

Существует несколько видов наименования горюче-смазочных материалов (ГСМ): твёрдого, жидкого, газообразного и некоторых других легковоспламеняющихся материалов, в которых при тепловыделяющей реакции закисления ГСМ его химическая теплоэнергия переходит в температурное излучение.

Методы определения категорий помещений В1 – В4

Определение категорий помещений В1 – В4 осуществляют путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки (далее – пожарная нагрузка) на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице:

Удельная пожарная нагрузка и способы размещения для категорий В1 – В4

При пожарной нагрузке, включающей в себя различные сочетания (смесь) легковоспламеняющихся, горючих, трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов в пределах пожароопасного участка пожарная нагрузка Q (в МДж) определяется по формуле:

– количество i
-го материала пожарной нагрузки, кг;

– низшая теплота сгорания i
-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг.

Способы определения

Брутто и нетто

В 1972 г. Зволинский и Уилхойт определили «брутто» и «нетто» значения теплоты сгорания. По общему определению продукты являются наиболее стабильными соединениями, например, H₂O (l), Br₂(л), я₂(s) и H₂ТАК₄(л). В сетевом определении продукты — это продукты, полученные при сжигании компаунда в открытом пламени, например H₂O (г) Br₂(г) я₂(g) и SO₂(грамм). В обоих определениях продуктами для C, F, Cl и N являются CO.₂(г) HF (г) Cl₂(г) и N₂(g) соответственно.

Более высокая теплотворная способность

Более высокое значение нагрева (ВГЧ; полная энергия , верхнее значение нагрева , теплотворность GCV , или более высокое значение теплотворной ; ВГС ) указывает верхний предел доступной тепловой энергии , вырабатываемой с помощью полного сгорания топлива. Он измеряется как единица энергии на единицу массы или объема вещества. HHV определяется путем приведения всех продуктов сгорания к исходной температуре перед сгоранием и, в частности, конденсации любого образующегося пара. Для таких измерений часто используется стандартная температура 25 ° C (77 ° F; 298 K). Это то же самое, что и термодинамическая теплота сгорания, поскольку изменение энтальпии для реакции предполагает общую температуру соединений до и после сгорания, и в этом случае вода, полученная при сгорании, конденсируется в жидкость. Чем выше значение нагрева учитывает скрытую теплоту парообразования из воды в продуктах сгорания, и является полезным при вычислении значения нагрева для топлива , где конденсации продуктов реакции является практичной (например, в газовом топливе котла , используемый для космического тепла) . Другими словами, HHV предполагает, что весь водный компонент находится в жидком состоянии в конце сгорания (в продукте сгорания) и что тепло, выделяемое при температурах ниже 150 ° C (302 ° F), может быть использовано.

Низкая теплотворная способность

Нижняя теплотворная способность (LHV; низшая теплотворная способность ; NCV или более низкая теплотворная способность ; LCV ) — это еще одна мера доступной тепловой энергии, производимой при сгорании топлива, и измеряется как единица энергии на единицу массы или объема вещества. В отличие от HHV, LHV учитывает потери энергии, такие как энергия, используемая для испарения воды, хотя его точное определение не согласовано однозначно. Одно определение — просто вычесть теплоту испарения воды из более высокой теплотворной способности. Это рассматривает любую образовавшуюся H ₂ O как пар. Таким образом, энергия, необходимая для испарения воды, не выделяется в виде тепла.

Расчеты LHV предполагают, что водный компонент процесса сгорания находится в парообразном состоянии в конце сгорания, в отличие от более высокой теплотворной способности (HHV) (также известной как высшая теплотворная способность или брутто CV ), которая предполагает, что вся вода в процессе сгорания процесс находится в жидком состоянии после процесса сгорания.

Другое определение LHV — это количество тепла, выделяемого при охлаждении продуктов до 150 ° C (302 ° F). Это означает , что скрытая теплота парообразования из воды и других продуктов реакции не восстанавливается. Это полезно при сравнении видов топлива, в которых конденсация продуктов сгорания нецелесообразна или тепло при температуре ниже 150 ° C (302 ° F) невозможно использовать.

Одно определение более низкой теплотворной способности, принятое Американским институтом нефти (API), использует стандартную температуру 60 ° F ( 15+5 ⁄ 9  ° C).

Другое определение, используемое Ассоциацией поставщиков газоперерабатывающих предприятий (GPSA) и первоначально используемое API (данные, собранные для исследовательского проекта API 44), — это энтальпия всех продуктов сгорания за вычетом энтальпии топлива при эталонной температуре (использовался исследовательский проект API 44. 25 ° C. В настоящее время GPSA использует 60 ° F) минус энтальпия стехиометрического кислорода (O ₂ ) при эталонной температуре, минус теплота испарения паросодержащих продуктов сгорания.

Определение, в котором все продукты сгорания возвращаются к эталонной температуре, легче рассчитать исходя из более высокой теплотворной способности, чем при использовании других определений, и фактически даст несколько иной ответ.

Брутто теплотворная способность

Полная теплотворная способность учитывает воду в выхлопе, уходящую в виде пара, как и LHV, но полная теплотворная способность также включает жидкую воду в топливе перед сгоранием

Это значение важно для таких видов топлива, как древесина или уголь , которые обычно содержат некоторое количество воды перед сжиганием.

Изготовление и применение древесного топлива

Этот материал относится к отдельной категории, так как его не добывают, а изготавливают в специальных печах. Заранее подготовленную древесину мастера обжигают в больших камерах сгорания, что позволяет изменить структуру топлива и удалить из него всю лишнюю влагу. Основная технология изготовления эффективного теплоносителя известна ещё с далёких времён. В старину люди обжигали древесные заготовки в специальных глубоких ямах, перекрыв доступ кислороду. Современные технологии шагнули далеко вперёд, благодаря чему в распоряжение мастеров поступили многофункциональные углевыжигающие печи.

При условии, что готовые угли хранятся в подходящих условиях, уровень их влажности не превышает отметки 16%. Воспламенение топлива наблюдается при нагреве до 200˚С. Удельная теплота находиться на довольно высоком уровне — 7400 ккал/кг. Специалисты отмечают тот факт, что температура горения такого угля во многом зависит от условий сжигания и породы древесины. К примеру, топливо на берёзовой основе отлично подходит для разогрева специального кузнечного горна, а также для ковки металла.

Кроме высокой теплоотдачи, такой материал отличается низкой зольностью. Многочисленные положительные характеристики и доступная цена повлияли на то, что древесный уголь активно используется для жарки ароматного мяса на мангале, каминного отепления, а также для приготовления вкуснейших блюд в печах.

Особенности углевыжигательных печей

Те устройства, которые обогревают помещение за счёт угля, имеют свои функциональные и конструктивные отличия. Несмотря на высокую популярность древесного угля, далеко не все знают, что этот материал не относится к категории полезных ископаемых, а был придуман человеком. Температура горения этого топлива составляет 900°C, благодаря чему выделяется достаточное количество тепла.

Изготовление древесного угля основано на специфической обработке древесины, благодаря чему меняется её структура и уходит лишняя влага. Для реализации таких идей используются специальные печи, принцип действия которых основан на пиролизе.

Состоят такие агрегаты из четырёх основных элементов:

1. Дымохода.
2. Вместительной камеры сгорания.
3. Специального отсека для вторичной переработки.
4. Укреплённого основания.

Читать подробнее: дымоход своими руками.

Производственный процесс

Когда дрова загружены в специальную камеру, тогда начинается постепенное тление дров. Этот процесс происходит благодаря наличию в топке большого количества газообразного кислорода, который непрерывно поддерживает горение. Во время этой процедуры выделяется достаточное количество тепла, а вся избыточная жидкость превращается в пар.

Весь образуемый дым поступает в отсек для вторичной переработки, где он полностью сгорает и выделяет тепло. Столь универсальная углевыжигательная печь может выполнять несколько задач одновременно. Так, с её помощью изготавливается качественный древесный уголь, а в самом помещении поддерживается комфортная для человека температура.

Специалисты утверждают, что процесс изготовления такого топлива является очень деликатным, так как малейшая невнимательность может привести к полному сгоранию дров. Работник должен своевременно извлекать из печи уже обуглившиеся заготовки.

Правила сжигания

Когда потребитель знакомится с температурой горения того или иного угля, ему нужно учитывать, что производители указывают только те цифры, которые являются актуальными для идеальных условий. Конечно, в обычном бытовом котле или печи воссоздать необходимые параметры просто невозможно. Современные теплогенераторы из металла или кирпича просто не рассчитаны на столь высокие температуры, так как основной теплоноситель в системе может быстро закипеть. Именно поэтому параметры сгорания того или иного топлива определяются режимом его сжигания.

Иными словами, все зависит от интенсивности подачи воздуха. Как ископаемый, так и древесный уголь хорошо нагревает помещение, если уровень поступления кислорода достигает 100%. Чтобы ограничить воздушный поток, можно использовать специальную заслонку/задвижку. Такой подход позволяет создать наиболее благоприятные условия сгорания заправленного топлива (до 950˚С).

два наиболее эффективных способа, которые позволяют контролировать процесс горения:

1. Дроблённое или порошковое топливо должно поступать в котёл исключительно в дозированном объёме (действует та же схема, что и в пиллетных устройствах).
2. Основной энергоноситель загружается в топку, после чего регулируется интенсивность подачи воздуха.

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.

1. Абрютин А. А. и др. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод.
2. ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
3. ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
4. ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
5. ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
6. Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2016 — 970 с.

Одним из существенно важных качественных показателей торфа как топлива является его теплота сгорания, т. е. количество тепла, выделяемое им при сгорании.

В сравнении с другими твердыми каустобиолитами торф по теплоте сгорания горючей массы занимает промежуточное положение между древесиной и бурыми углями.

Теплота сгорания торфа (горючей массы по бомбе) изменяется от 4500 до 6500 ккал/кг. Меньшая цифра относится к моховому слабо разложившемуся торфу (фускум-торф), а большая к сосново-пушицевому сильно разложившемуся торфу.

Исследования теплоты сгорания торфа показали прямую зависимость ее от степени разложения. Последняя знаменует химически очень сложное превращение растительных остатков в высококалорийную смесь гуминовых веществ и битумов: с повышением степени разложения в торфе растет количество гуминовых веществ, содержащих 56—60% углерода, и увеличивается концентрация относительно стойких против разложения битумов, присутствующих в живых растениях в виде смол, восков и жиров и имеющих Q = 8500—10 000 кал. Поэтому в торфах верхового типа с повышением степени разложения теплота сгорания возрастает. И. Д. Соколовым показана зависимость между теплотой сгорания и степенью разложения для торфов Ленинградской области: с повышением степени разложения на 10% (в пределах 5—15%) теплота сгорания увеличивается на 364 кал, но с повышением степени разложения на 10%, в пределах 30—40% увеличение теплоты сгорания составляет только 100 кал.

Зола, являясь балластом в топливе, уменьшает теплоту сгорания торфа, поэтому в низинном типе наблюдается снижение теплоты сгорания торфов, имеющих повышенную зольность.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Теплотворность твердых материалов

К этой категории относится древесина, торф, кокс, горючие сланцы, брикетное и пылевидное топливо. Основная составная часть твердого топлива — углерод.

Особенности разных пород дерева

Максимальная эффективность от использования дров достигается при условии соблюдения двух условий — сухости древесины и медленном процессе горения.

Куски дерева распиливают или рубят на отрезки длиной до 25-30 см, чтобы дрова удобно загружались в топку

Идеальными для дровяного печного отопления считаются дубовые, березовые, ясеневые бруски. Хорошими показателями характеризуется боярышник, лещина. А вот у хвойных пород теплотворность низкая, но высокая скорость горения.

Как горят разные породы:

1. Бук, березу, ясень, лещину сложно растопить, но они способны гореть сырыми из-за низкого содержания влажности.
2. Ольха с осиной не образуют сажи и «умеют» удалять ее из дымохода.
3. Береза требует достаточного количества воздуха в топке, иначе будет дымить и оседать смолой на стенках трубы.
4. Сосна содержит больше смолы, чем ель, поэтому искрит и горит жарче.
5. Груша и яблоня легче других раскалывается и отлично горит.
6. Кедр постепенно превращается в тлеющий уголь.
7. Вишня и вяз дымит, а платан сложно расколоть.
8. Липа с тополем быстро прогорают.

Рекомендуем: Как делается отделка и облицовка камина мрамором?

Показатели ТСТ разных пород сильно зависят от плотности конкретных пород. 1 кубометр дров эквивалентен примерно 200 литрам жидкого топлива и 200 м3 природного газа. Древесина и дрова относятся к категории с низкой энергоэффективностью.

Влияние возраста на свойства угля

Уголь является природным материалом растительного происхождения. Добывается он из осадочных пород. В этом топливе содержится углерод и другие химические элементы.

Кроме типа на теплоту сгорания угля оказывает влияние и возраст материала. Бурый относится к молодой категории, за ним следует каменный, а самым старшим считается антрацит.

По возрасту горючего определяется и влажность: чем моложе уголь, тем больше в нем содержание влаги. Которая также влияет на свойства этого типа топлива

Процесс горения угля сопровождается выделением веществ, загрязняющих окружающую среду, колосники котла при этом покрываются шлаком. Еще один неблагоприятный фактор для атмосферы — наличие серы в составе топлива. Этот элемент при соприкосновении с воздухом трансформируется в серную кислоту.

Производителям удается максимально снизить содержание серы в угле. В результате ТСТ отличается даже в пределах одного вида. Влияет на показатели и география добычи. Как твердое топливо может использоваться не только чистый уголь, но и брикетированный шлак.

Наибольшая топливная способность наблюдается у коксующегося угля. Хорошими характеристиками обладает и каменный, древесный, бурый уголь, антрацит.

Характеристики пеллет и брикетов

Это твердое топливо изготавливается промышленным способом из различного древесного и растительного мусора.

Измельченная стружка, кора, картон, солома пересушивается и с помощью специального оборудования превращается в гранулы. Чтобы масса приобрела определенную степень вязкости, в нее добавляют полимер — лигнин.

Пеллеты отличаются приемлемой стоимостью, на которую влияют высокий спрос и особенности процесса изготовления. Использоваться этот материал может только в предназначенных для такого вида топлива котлах

Брикеты отличаются только формой, их можно загружать в печи, котлы. Оба типа горючего делятся на виды по сырью: из кругляка, торфа, подсолнечника, соломы.

У пеллет и брикетов есть существенные преимущества перед прочими разновидностями топлива:

• полная экологичность;
• возможность хранения практически в любых условиях;
• устойчивость к механическим воздействиям и грибку;
• равномерное и длительное горение;
• оптимальный размер гранул для загрузки в отопительное устройство.

Экологичное топливо — хорошая альтернатива традиционным источникам тепла, которые не возобновляются и неблагоприятно действуют на окружающую среду. Но пеллеты и брикеты отличаются повышенной пожароопасностью, что стоит учитывать при организации места хранения.

При желании, можно наладить изготовление топливных брикетов собственноручно, подробнее – в этой статье.

Похожие записи:

Выбираем сварочный аппарат для дачи: недорогой, но производительный Баня с электрокаменкой: строительство, отзывы, особенности Кто построил московский кремль Как правильно выбрать и установить фильтр аквафор морион Как сделать вибростол для тротуарной плитки своими руками Меловые маркеры: чем отличаются, как пользоваться и для чего нужны