Menores calores de combustão para muitos sólidos, líquidos (incluindo combustíveis) e gases (incluindo combustíveis) MJ / kg

As substâncias de origem orgânica incluem o combustível, que, ao ser queimado, libera certa quantidade de energia térmica. A geração de calor deve ser caracterizada pela alta eficiência e pela ausência de efeitos colaterais, em especial, substâncias nocivas à saúde humana e ao meio ambiente.

Se considerarmos o combustível do ponto de vista de seu estado de agregação, então a estrutura da substância de acordo com o grau de combustibilidade pode ser dividida em dois componentes. A parte combustível inclui elementos químicos como hidrogênio e carbono, que em geral são uma mistura de hidrocarbonetos, assim como enxofre. O componente não combustível contém água, sais minerais e os seguintes elementos: oxigênio, nitrogênio e vários metais.

A combustão completa de 1 kg de combustível, consistindo dos componentes acima, promove a liberação de várias quantidades de energia térmica. Qualquer substância é avaliada por um indicador como o calor de combustão.

O calor de combustão do combustível (TFC), medido em kJ / kg, significa a quantidade de energia que é liberada como resultado da combustão completa de 1 kg de uma substância. Este indicador é formado em dois níveis. O TST superior é formado devido ao processo de condensação da água presente nos produtos da combustão. Na determinação do menor TST, seu grau anterior não é levado em consideração.

Assim, o cálculo do calor em motores de combustão interna geralmente vem do valor do mais baixo. Isso é explicado de forma bastante simples: o processo de condensação do líquido é impossível nos cilindros. Para estabelecer o TST, uma bomba calorimétrica é usada na qual o oxigênio comprimido é saturado com vapor de água. Uma amostra de um determinado tipo de combustível é colocada neste ambiente e os resultados são analisados.

Para substâncias de petróleo, o TST é calculado usando as seguintes fórmulas:

QВ = 33913ω (С) + 102995 ω (Н) - 10885 ω (O - S),

QН = Q2 - 2512 ω (Н2О),

onde ω (C, H, O, S) - frações de massa dos elementos no combustível,%;

ω (Н2О) - a quantidade de vapor de água nos produtos de combustão de um kg de material,%.

Cada tipo de substância, diferindo na composição química, tem seu próprio TST. Os tipos mais populares de combustíveis sólidos incluem:

• lenha e carvão;
• pellets e briquetes.

Vamos considerar cada tipo separadamente.

Lenha

São pedaços de madeira serrada ou picada que, quando queimados em fornos, caldeiras e outros aparelhos, geram energia térmica.

Para maior comodidade de carregamento na fornalha, o material de madeira é cortado em elementos separados de até 30 cm de comprimento.Para aumentar a eficiência do seu uso, a madeira deve estar o mais seca possível e o processo de combustão deve ser relativamente lento. Em muitos aspectos, a lenha de madeiras nobres como carvalho e bétula, avelã e freixo e espinheiro são adequadas para aquecimento de instalações. Devido ao alto teor de resina, aumento da taxa de queima e baixo valor calorífico, as coníferas são significativamente inferiores nesse aspecto.

Combustível e seus tipos

Depois de estudar as questões relacionadas à quantidade de calor e capacidade de calor específica, continuaremos a considerar a quantidade de calor liberada durante a combustão de combustível
.

Definição

Combustível

- uma substância que gera calor em alguns processos (combustão, reações nucleares). É uma fonte de energia.

Combustível acontece sólido, líquido e gasoso

(Figura 1).

FIG. 1. Tipos de combustível

• Combustíveis sólidos incluem carvão e turfa
  .
• Os combustíveis líquidos incluem petróleo, gasolina e outros produtos petrolíferos
  .
• Combustíveis gasosos incluem gás natural
  .
• Separadamente, pode-se destacar um muito comum recentemente Combustível nuclear
  .

A combustão de combustíveis é um processo químico oxidativo. Quando queimados, os átomos de carbono se combinam com os átomos de oxigênio para formar moléculas. Como resultado, a energia é liberada, que a pessoa usa para seus próprios fins (Fig. 2).

FIG. 2. Formação de dióxido de carbono

Carvão

É um material vegetal natural extraído de rochas sedimentares.

Este tipo de combustível sólido contém carbono e outros elementos químicos. Existe uma divisão do material em tipos, dependendo de sua idade. O carvão marrom é considerado o mais jovem, seguido pelo carvão duro, e o antracito é mais antigo do que todos os outros tipos. A idade de uma substância combustível também é determinada pelo seu teor de umidade, que está mais presente no material jovem.

No processo de queima do carvão, ocorre poluição ambiental e formação de escória nas grelhas da caldeira, o que, em certa medida, cria um obstáculo à combustão normal. A presença de enxofre no material também é um fator desfavorável para a atmosfera, pois esse elemento é convertido em ácido sulfúrico no ar.

No entanto, os consumidores não devem se preocupar com sua saúde. Os fabricantes desse material, atendendo clientes particulares, se esforçam para reduzir o teor de enxofre nele. O calor de combustão do carvão pode diferir mesmo dentro do mesmo tipo. A diferença depende das características da subespécie e do conteúdo de minerais nela, bem como da geografia de extração. Não apenas o carvão puro é encontrado como combustível sólido, mas também a escória de carvão pouco enriquecida prensada em briquetes.

Tipo de carvão	Calor específico de combustão do material
kJ / kg	kcal / kg
Castanho	14 700	3 500
Pedra	29 300	7 000
Antracite	31 000	7 400

Produção e uso de combustível de madeira

Este material pertence a uma categoria distinta, uma vez que não é extraído, mas feito em fornos especiais. A lenha pré-preparada é queimada pelos artesãos em grandes câmaras de combustão, o que permite alterar a estrutura do combustível e retirar todo o excesso de umidade. A principal tecnologia para a fabricação de um refrigerante eficaz é conhecida desde os tempos antigos. Antigamente, as pessoas queimavam madeira em fossas profundas e especiais, bloqueando o acesso ao oxigênio. As tecnologias modernas fizeram grandes avanços, graças aos quais fornos multifuncionais a carvão foram colocados à disposição dos artesãos.

Desde que os carvões acabados sejam armazenados em condições adequadas, seu nível de umidade não ultrapassa 16%. A ignição do combustível é observada quando aquecido a 200˚С. O calor específico está em um nível bastante alto - 7400 kcal / kg. Especialistas observam o fato de que a temperatura de combustão desse carvão depende muito das condições de combustão e do tipo de madeira... Por exemplo, o combustível à base de bétula é excelente para aquecer uma forja de forja especial, bem como para forjar metal.

Se o ar for fornecido com intensidade suficiente, o carvão queimará a uma temperatura de 1250˚С. Quanto aos fogões e caldeiras convencionais, esse valor será de 900˚С. Mas na grelha, o carvão queima perfeitamente a uma temperatura de 700˚С.

Esse tipo de combustível é econômico, pois o consumidor final precisará de muito menos lenha queimada do que a lenha comum.

Além de alta transferência de calor, esse material baixo teor de cinzas... Inúmeras características positivas e um preço acessível influenciaram o fato de o carvão ser ativamente utilizado para assar carnes aromáticas na grelha, aquecer na lareira, bem como para cozinhar deliciosos pratos no forno.

Características dos fornos de carvão

Esses dispositivos que aquecem a sala em detrimento do carvão têm suas próprias diferenças funcionais e de design.Apesar da grande popularidade do carvão vegetal, nem todos sabem que esse material não pertence à categoria dos minerais, mas foi inventado pelo homem. A temperatura de combustão deste combustível é de 900 ° C, devido ao qual é gerado calor suficiente.

A fabricação do carvão vegetal é baseada em um processamento específico da madeira, devido ao qual sua estrutura se altera e o excesso de umidade sai. Para implementar essas idéias, são usados ​​fornos especiais, cujo princípio é baseado na pirólise.

Essas unidades consistem em quatro elementos principais:

1. Chaminé.
2. Câmara de combustão espaçosa.
3. Um compartimento dedicado à reciclagem.
4. Base reforçada.

Consulte Mais informação: chaminé faça você mesmo.

Processo de manufatura

Quando a madeira é carregada em uma câmara especial, então começa a queimar lentamente a madeira. Este processo ocorre devido à presença de uma grande quantidade de oxigênio gasoso no forno, que continuamente suporta a combustão. Durante este procedimento, uma quantidade suficiente de calor é gerada e todo o excesso de líquido é convertido em vapor.

Toda a fumaça gerada é enviada para o compartimento de reciclagem, onde é totalmente queimada e gera calor. Forno a carvão tão versátil pode realizar várias tarefas ao mesmo tempo... Assim, com sua ajuda, é feito carvão de alta qualidade e uma temperatura confortável para uma pessoa é mantida na própria sala.

Especialistas afirmam que o processo de fabricação desse combustível é muito delicado, pois a menor desatenção pode levar à combustão completa da lenha. O trabalhador deve remover imediatamente as peças já carbonizadas do forno.

Pelotas

Pellets (pellets de combustível) é um combustível sólido produzido industrialmente a partir de madeira e resíduos vegetais: aparas, cascas, papelão, palha.

A matéria-prima triturada até o estado de pó é seca e despejada no granulador, de onde sai na forma de grânulos de determinada forma. Um polímero vegetal, a lignina, é usado para adicionar viscosidade à massa. A complexidade do processo de produção e a alta demanda formam o custo das pelotas. O material é utilizado em caldeiras especialmente equipadas.

Calor específico de combustão de combustível

Para caracterizar o combustível, tal característica é usada como valor calórico

... O valor calorífico mostra quanto calor é liberado durante a combustão do combustível (Fig. 3). Na física do valor calorífico, o conceito corresponde
calor específico de combustão de uma substância
.

FIG. 3. Calor específico de combustão

Definição

Calor específico de combustão

- a quantidade física que caracteriza o combustível é numericamente igual à quantidade de calor que é liberada durante a combustão completa do combustível.

O calor específico de combustão é geralmente indicado por uma letra. Unidades:

.

Sem unidades de medida, uma vez que a combustão do combustível ocorre a uma temperatura praticamente constante.

O calor específico de combustão é determinado empiricamente usando instrumentos sofisticados. No entanto, existem tabelas especiais para resolver problemas. Abaixo estão os valores de calores de combustão específicos para alguns tipos de combustível.

Substância

Em pó

Gasolina

Lenha

Hidrogênio

Gás

Tabela 4. Calor específico de combustão de algumas substâncias

Pelos valores dados, pode-se verificar que uma grande quantidade de calor é liberada durante a combustão, portanto, as unidades de medida (megajoules) e (gigajoules) são utilizadas.

Briquetes

Os briquetes são combustíveis sólidos, semelhantes em muitos aspectos aos pellets. São utilizados materiais idênticos para sua fabricação: aparas de madeira, aparas, turfa, cascas e palha. Durante o processo de produção, a matéria-prima é triturada e comprimida em briquetes. Este material também é classificado como combustível ecológico. É conveniente armazená-lo mesmo ao ar livre.A combustão suave, uniforme e lenta desse combustível pode ser observada tanto em lareiras e fogões, quanto em caldeiras de aquecimento.

Os tipos de combustíveis sólidos ecológicos discutidos acima são uma boa alternativa para a geração de calor. Em comparação com as fontes fósseis de energia térmica, que têm um efeito adverso no meio ambiente durante a combustão e, além disso, não são renováveis, os combustíveis alternativos apresentam claras vantagens e custo relativamente baixo, o que é importante para consumidores de algumas categorias.

Ao mesmo tempo, o risco de incêndio de tais combustíveis é muito maior. Portanto, é necessário tomar algumas medidas de segurança quanto ao seu armazenamento e uso de materiais resistentes ao fogo para as paredes.

Valor calórico da madeira - tabela de valor calórico da lenha

Mesmo em meio à enchente e aos insultos mútuos no fórum da construção, você poderá obter conhecimentos mais práticos do que no folheto de propaganda do fabricante ou nos conselhos do vendedor da loja.

Um desses obstáculos, muito interpretado à sua maneira por] caldeiras de combustível sólido [/ âncora] e fornos e consultores em lojas e firmas especializadas, é um indicador da eficiência de uma caldeira ou forno.

Alguns fabricantes afirmam uma eficiência de 85-90% para suas caldeiras, embora ofereçam o aquecimento de seus geradores de calor com carvão e madeira. Alguns fabricantes oferecem ao consumidor caldeiras com eficiência superior a 100%, argumentando isso pelos processos de geração de gás a partir da madeira e da combustão da pirólise.

E alguns escrevem que em seus fogões de queima direta, a lenha queima até 6-8 horas e pode aquecer quase um palácio com 3 andares e várias dezenas de quartos.

Tendo acreditado, o consumidor compra uma caldeira ou fogão com a marca de 15 kW, na esperança de utilizar este gerador de calor para aquecer uma casa com uma área de 150 metros quadrados. Deixe sua casa ser normalmente isolada, e de acordo com SNiP, 1 kW de potência de aquecimento de uma fornalha ou caldeira para 10 m quadrados deve ser suficiente. em casa.

O consumidor começa a aquecer sua caldeira com lenha, mas a temperatura no sistema de aquecimento não quer subir nem mesmo para os estimados + 65ºC, muito menos + 90ºC. A lenha está voando e voando para a fornalha da caldeira, e a casa congela gradualmente. Qual é o problema?

Pode haver vários motivos para essa situação e, com o tempo, iremos analisá-los todos. Até então, aqui está o primeiro motivo.

é falso, indicando a potência de sua caldeira ou fogão a 15 kW ao queimar com lenha "ideal" - lenha com alto poder calorífico.

E, como você sabe, madeira de diferentes espécies tem um valor calorífico diferente. Veja a tabela abaixo para o valor calorífico da lenha:

Mesmo que presumamos que todos os tipos de madeira da lenha serão usados ​​com a mesma umidade, então veja o que acontece:

• A faia ou o carvalho fornecem quase 1,5 vezes mais calor quando alimentados do que as espécies de madeira "fracas" - salgueiro, salgueiro e choupo.
• As coníferas, estando entre os "camponeses médios", dão 40-50 por cento menos calor ao queimar.

O fabricante, tendo indicado a potência de 15 kW para o valor calórico da lenha de alto teor calórico, coloca antecipadamente o consumidor em desvantagem se não conseguir comprar ou adquirir essa lenha.

Olhe a tabela do valor calorífico da lenha e entenda que se ficar preso com restos de choupo ou restos de tábuas da construção terá que escolher uma caldeira ou recuperador TT com valor nominal 1,5 vezes superior ao que está escrito pelo fabricante.

Ou seja, para aquecer uma casa de 150 m². choupo ou madeira de pinho, você terá que escolher uma caldeira ou fogão com uma capacidade de 20-23 kW.

Haverá dúvidas, pergunte-me, os contatos estão no site.

Atenciosamente, Sergey Ivashko.

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Carvão balakhta

Para casas e chalés particulares, use carvão Balakhta (Balakhta). O melhor combustível sólido do Território de Krasnoyarsk, carvão marrom de alta qualidade da marca 3BR, o chamado "Balakhtinsky", é extraído a céu aberto na mina de carvão BolsheSyrinskoye. Pertence à classe - carvão seco devido às suas características, pois ocorre uma combustão quase completa, o que é importante para dispositivos de aquecimento.

Características do carvão Balakhta:

• baixo nível de umidade;
• a umidade média da formação não excede 22%;
• baixo teor de cinzas: flutua dentro de 5%;
• o índice de qualidade do valor calorífico mais baixo é 4700-5300 kcal / kg;
• em média 20% superior aos indicadores de outros carvões extraídos em nossa região.

Características do carvão Balakhta 3BPK (alto grau) para caldeiras de combustível sólido com alimentação manual:

• tamanho 50 - 300 mm;
• teor de cinzas não superior a 6,0%;
• fração de massa de enxofre 0,12%;
• cloro 0,0030%;
• arsênio 0,00050%;
• umidade não superior a 23%;
• menor calor de combustão - de 4900 - 5230 kcal / kg;
• o carvão da fração de alta qualidade está na faixa de 50 a 300 mm.

O custo do carvão "Balakhtinsky de alta qualidade": 2.300 rublos.

Características do carvão Balakhtinsky ZBOM (noz) para caldeiras automáticas e semiautomáticas, bem como casas de caldeiras.

• tamanho das frações: 10-50 mm;
• poder calorífico (calor de combustão): a partir de 4900 kcal / kg;
• carvão da fração de noz não superior a 50 mm.

O custo do carvão "noz Balakhtinsky": 2.300 rublos.

Características do carvão Balakhtinsky 3BSM (semente) para caldeiras automáticas e semiautomáticas, bem como caldeiras:

• tamanho das frações: 5-25 mm;
• poder calorífico (calor de combustão): a partir de 4950 kcal / kg;
• carvão da fração de semente não superior a 50 mm.
• O custo do carvão "semente Balakhtinsky" (semeado): 2.300 - 2.400 rublos.

A essência do processo de combustão

Se você aquecer madeira, a 120-150 ˚С ela ficará escura. É uma carbonização lenta, transformando-se em carvão. Tendo levado a temperatura para 350–350 ˚С, veremos a decomposição térmica, escurecendo com a liberação de fumaça branca ou marrom. Aquecendo ainda mais, os gases de pirólise emitidos (CO e hidrocarbonetos voláteis) se inflamam, transformando-se em chamas. Depois de queimar por algum tempo, a quantidade de voláteis diminuirá e as brasas continuarão a queimar, mas sem uma chama. Na prática, para acender e manter a combustão, a madeira deve ser aquecida a 450–650 ˚С.

Processo de queima de lenha

No futuro, a temperatura de combustão do óleo de aquecimento no forno varia de aproximadamente 500 ˚С (choupo) a 1000 e mais (cinza, faia). Este valor é altamente dependente da tiragem, projeto do forno e muitos outros fatores.

A cor da madeira queimada pode mudar dependendo da temperatura

O resultado da comparação do forno com briquetes e madeira

Os briquetes de combustível realmente queimam mais do que a madeira de bétula, mas a diferença não é tão grande quanto afirmada na descrição dos briquetes. Mas, ao mesmo tempo, a intensidade da liberação de calor ao queimar madeira é incomparavelmente maior. A quantidade de cinzas após os briquetes realmente permaneceu menor do que após a lenha de bétula, mas não às vezes, como afirmado, mas apenas 25-33%.

Assim, na minha opinião subjetiva, um excesso de 2-3 vezes do preço dos briquetes de combustível em relação à lenha de bétula nas atuais condições de preço com operação constante não se justifica economicamente.Uma vez que uma grande chama não é obtida ao queimar briquetes de combustível baratos, seu uso em lareiras e fogões de lareira, que são instalados, entre outras coisas, para o prazer estético da contemplação do fogo, não faz muito sentido.

Ao mesmo tempo, os briquetes de combustível apresentam uma série de vantagens inegáveis: são compactados, deixam poucos resíduos e menos cinzas. O longo tempo de queima permite que menos combustível seja adicionado ao fogão ou lareira. Embora a lenha comum seja melhor para aquecer rapidamente uma casa fria, briquetes de combustível podem ser usados ​​para mantê-la aquecida.

Como venho à dacha em pequenas visitas durante a estação do aquecimento, é mais fácil para mim comprar vários pacotes de briquetes de combustível no supermercado do que comprar um carro a lenha para a estação. Na época do frio, na minha casa com uma área de 120 m2, que é bem isolada, são necessários dois pacotes de briquetes de combustível (20 kg) para aquecer no primeiro dia e manter a temperatura nos dias seguintes - 1 maço por dia em geadas leves e 1,5-2 maços por dia em geadas severas (sujeito a aquecimento adicional com vários convetores elétricos).

Assim, cada tipo de combustível tem suas vantagens e desvantagens. Conhecendo-os, todos podem escolher o tipo ideal de combustível para si próprios, dependendo do modo de operação em casa e das preferências pessoais.

© Autor: Andrey Dachnik St. Petersburg www.Dom.Dacha-Dom.ru

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  Com suas próprias mãos ›Notícias› Comparação de lenha e briquetes de madeira - o que é melhor e mais lucrativo

Como briquetes e lenha queimam

Comparamos briquetes de combustível de serragem de madeira dura com lenha de bétula armazenada ao ar livre por mais de um ano.

Equalizando as chances de lenha e briquetes de combustível em nossa competição, selecionamos a quantidade de lenha equivalente ao peso de dois briquetes de combustível (aproximadamente 2,2 g). Embora essa comparação não seja totalmente adequada: a madeira velha pode conter de 12% a 25% e até% de umidade, enquanto nos briquetes de combustível o teor de umidade raramente ultrapassa 8-9%.

Para gravetos, coloque briquetes de combustível em papel e casca de bétula na lareira. Colocamos a lenha exatamente nas mesmas condições: derretemos com papel e casca de bétula. Tanto a lenha quanto os briquetes de combustível acendem e queimam igualmente bem.

A queima de briquetes de combustível é lenta, a chama é pequena e feia. Os briquetes de combustível queimam muito mais alegremente se forem colocados na vertical. Mas se você precisa de uma bela chama na lareira e não está pronto para queimar todo o pacote de uma vez, então os briquetes de combustível ainda não são para você.

Com uma pequena chama, pouco calor é libertado - pode sentar-se em segurança a uma distância de 1 m da lareira.

Mas quando a lenha queima, tanto calor é liberado que tive que me afastar da lareira - é simplesmente impossível sentar a menos de 2 m por causa do calor.

A primeira hora passou. Os briquetes não diminuíram particularmente de volume e estão queimando para si próprios às escondidas. E a lenha teve de ser quebrada em brasas, mas pequenas línguas de fogo ainda dançam nelas.O tempo de combustão completa (até que as chamas desapareçam) de três madeiras de bétula pesando 2,2 kg é de 1 hora (a anti-propaganda da lenha na embalagem dos briquetes de combustível afirmava que a lenha queima em 30 minutos, o que não é verdade).

Eu tive que quebrar os briquetes em carvão em algum momento do 90º minuto de queima. O tempo total de combustão dos briquetes combustíveis é de exatamente 2 horas, o que corresponde ao tempo declarado na embalagem dos briquetes.

Tanto a lenha quanto os briquetes de combustível acendem e queimam igualmente bem.

A lenha de bétula, como deveria ser, queima com uma grande e bela chama. Os briquetes de combustível queimam mais lentamente e emitem calor com menos intensidade.

Referência por tópico: Escolhendo uma caldeira de combustível sólido - o que você precisa saber antes de comprar