Különböző tüzelőanyagok fűtőértéke: a tüzelőanyagok összehasonlítása égéshő szerint + fűtőérték táblázat

Amikor egy bizonyos mennyiségű tüzelőanyag elég, mérhető mennyiségű hő szabadul fel. A Nemzetközi Mértékegységrendszer szerint az értéket joule/kg-ban vagy m³-ben fejezik ki. De a paraméterek kiszámíthatók kcal-ban vagy kW-ban is. Ha az érték a tüzelőanyag mértékegységéhez viszonyul, azt fajlagosnak nevezik.

Mire hat a különböző tüzelőanyagok fűtőértéke? Mi a mutató jelentősége a folyékony, szilárd és gáznemű anyagoknál? A válaszok a kérdésekre részletesen a cikkben találhatók. Emellett készítettünk egy táblázatot az anyagok fajlagos égéshőjének bemutatásával – ez az információ hasznos lesz a nagy energiájú tüzelőanyag-típus kiválasztásakor.

Általános információk a fűtőértékről

Az égés során felszabaduló energiának két fő jellemzője van: a magas hatásfok és a káros anyagok képződésének hiánya.

A mesterséges tüzelőanyag a természetes – biológiai tüzelőanyag feldolgozása során jön létre. Az anyag halmazállapotától függetlenül a kémiai összetételükben éghető és éghetetlen rész van. Az első a szén és a hidrogén. A második vízből, ásványi sókból, nitrogénből, oxigénből és fémekből áll.

Halmazállapot szerint a tüzelőanyag folyékonyra, szilárdra és gázra oszlik. Minden csoport tovább ágazik természetes és mesterséges alcsoportra (+)

Az ilyen «keverék» 1 kg-jának elégetésekor különböző mennyiségű energia szabadul fel. Hogy pontosan mennyi energia szabadul fel, az az említett elemek arányaitól függ: az éghető résztől, a nedvességtartalomtól, a hamutartalomtól és más összetevőktől.

A tüzelőanyag égéshője (TST) két szintből áll: a felsőből és az alsóból. Az első mutató a víz kondenzációja miatt jön létre, a másodikban ezt a tényezőt nem veszik figyelembe.

Az alsó TST szükséges a tüzelőanyag-szükséglet és annak költségének kiszámításához, az ilyen mutatók segítségével hőmérlegeket készítenek, és meghatározzák a tüzelőanyaggal működő berendezések hatásfokát.

A TST kiszámítható analitikusan vagy kísérletileg. Ha az üzemanyag kémiai összetétele ismert, Mengyelejev képletét alkalmazzák. A kísérleti módszerek az üzemanyag elégetésekor keletkező hő tényleges mérésén alapulnak.

Ilyen esetekben speciális égetőbombát használnak – kalorimetriás bombát a kaloriméterrel és termosztáttal együtt.

A számítások sajátosságai minden üzemanyagtípus esetében egyediek. Példa: a belső égésű motorok TST-jét az alacsonyabb értékből számítják, mert a hengerekben a folyadék nem kondenzálódik.

A TST-t kalorimetriás bomba segítségével határozzák meg. A sűrített oxigént vízgőzzel telítik. Ilyen környezetbe helyezik az üzemanyag-mintát, és meghatározzák az eredményeket.

Minden anyagtípusnak megvan a maga TST-je a kémiai összetétel sajátosságai miatt. Az értékek jelentősen eltérnek, a változás tartománya 1 000–10 000 kcal/kg.

A különböző anyagfajták összehasonlításakor a feltételes tüzelőanyag fogalmát használják, amelyet 29 MJ/kg alsó fűtőérték jellemez.

Szilárd anyagok fűtőértéke

Ebbe a kategóriába tartozik a fa, a tőzeg, a koksz, az éghető palák, a brikett- és a por alakú tüzelőanyag. A szilárd tüzelőanyag fő alkotórésze a szén.

Különböző fafajták jellemzői

A tűzifa használatának maximális hatékonysága két feltétel betartása esetén érhető el – a fa szárazsága és a lassú égési folyamat.

A fadarabokat 25-30 cm hosszúságú darabokra fűrészelik vagy hasogatják, hogy a tűzifa kényelmesen betölthető legyen a tűztérbe.

Ideálisnak a fatüzelésű kályhafűtéshez a tölgy, nyír, kőrisfa hasábok számítanak. Jó mutatókkal rendelkezik a galagonya, a mogyoró. A tűlevelű fajtáknál viszont alacsony a fűtőérték, de magas az égési sebesség.

Hogyan égnek a különböző fajták:

1. A bükk, nyír, kőris, mogyoró nehezen gyullad meg, de nedvesen is éghető, mert alacsony a nedvességtartalmuk.
2. Az éger és a nyár nem képez kormot, és „tudja” eltávolítani azt a kéményből.
3. A nyír elegendő mennyiségű levegőt igényel a tűztérben, különben füstöl és gyanta rakódik le a cső falán.
4. A erdeifenyő több gyantát tartalmaz, mint a lucfenyő, ezért szikrázik és forróbban ég.
5. A körte és az alma könnyebben hasad, mint mások, és kiválóan ég.
6. A cédrus fokozatosan parázsló szénné alakul.
7. A cseresznye és a szil füstöl, a platánt pedig nehéz hasítani.
8. A hárs és a nyár gyorsan kiég.

A különböző fajták TST-mutatói erősen függenek az adott fajták sűrűségétől. 1 köbméter tűzifa körülbelül 200 liter folyékony üzemanyagnak és 200 m³ földgáznak felel meg. A faanyag és a tűzifa az alacsony energiahatékonyságú kategóriába tartozik.

A kor hatása a szén tulajdonságaira

A szén növényi eredetű természetes anyag. Üledékes kőzetekből bányásszák. Ez az üzemanyag szenet és más kémiai elemeket tartalmaz.

A szén fűtőértékére a típusán kívül az anyag kora is hatással van. A barna szén a fiatal kategóriába tartozik, ezt követi a feketeszén, a legidősebbnek pedig az antracit számít.

Az üzemanyag korával a nedvességtartalom is meghatározódik: minél fiatalabb a szén, annál nagyobb a nedvességtartalma. Ez szintén befolyásolja az ilyen típusú tüzelőanyag tulajdonságait.

A szén égési folyamata környezetszennyező anyagok kibocsátásával jár, a kazán rostélyai eközben salakkal borítódnak be. Egy másik kedvezőtlen tényező a légkör számára a tüzelőanyag kéntartalma. Ez az elem a levegővel érintkezve kénsavvá alakul.

A gyártóknak sikerül maximálisan csökkenteniük a szén kéntartalmát. Ennek eredményeként a fűtőérték még egy fajtán belül is eltérő lehet. A kitermelés földrajza is befolyásolja a mutatókat. Szilárd tüzelőanyagként nemcsak tiszta szén, hanem brikettált salak is használható.

A legnagyobb fűtőértékkel a kokszolható szén rendelkezik. Jó tulajdonságokkal bír a feketeszén, a faszén, a barnaszén és az antracit is.

Pelletek és brikettek jellemzői

Ezt a szilárd tüzelőanyagot ipari úton állítják elő különféle fa- és növényi hulladékból.

Az aprított forgács, kéreg, karton, szalma megszárításra kerül, és speciális berendezéssel granulátummá alakítják. Ahhoz, hogy a massza bizonyos fokú viszkozitást érjen el, polimert – lignint – adnak hozzá.

A pelleteket elfogadható ár jellemzi, amelyre a magas kereslet és a gyártási folyamat sajátosságai hatnak. Ez az anyag kizárólag az ilyen típusú tüzelőanyagra tervezett kazánokban használható.

A brikett csak formájában különbözik, ezek betölthetők kemencékbe, kazánokba. Mindkét tüzelőanyag-típus alapanyag szerint osztható fel: rönkből, tőzegből, napraforgóból, szalmából.

A pelleteknek és briketteknek jelentős előnyeik vannak más tüzelőanyag-fajtákkal szemben:

• teljes környezetbarátság;
• tárolási lehetőség gyakorlatilag bármilyen körülmények között;
• ellenálló képesség mechanikai hatásokkal és gombával szemben;
• egyenletes és hosszan tartó égés;
• optimális granulátumméret a fűtőberendezésbe való betöltéshez.

A környezetbarát tüzelőanyag jó alternatívája a hagyományos hőforrásoknak, amelyek nem megújulók és károsan hatnak a környezetre. A pelletek és brikettek azonban fokozott tűzveszélyességgel rendelkeznek, amit a tárolóhely kialakításánál figyelembe kell venni.

Kívánság esetén a tüzelőanyag-brikettek gyártása saját kezűleg is megszervezhető, további részletek – ebben a cikkben.

Folyékony anyagok paraméterei

A folyékony anyagok a szilárdakhoz hasonlóan a következő összetevőkre bonthatók: szén, hidrogén, kén, oxigén, nitrogén. A százalékos arány tömegszázalékban van kifejezve.

Az oxigénből és nitrogénből képződik az üzemanyag belső szerves ballasztja; ezek az összetevők nem égnek, és feltételesen szerepelnek az összetételben. A külső ballasztot a nedvesség és a hamu alkotja.

Magas fajlagos égési hő figyelhető meg a benzinnél. A típustól függően 43-44 MJ.

Hasonló fajlagos égési hőértékeket határoznak meg a repülési kerozinnál is – 42,9 MJ. A fűtőérték tekintetében a vezető kategóriába tartozik a dízel üzemanyag is – 43,4-43,6 MJ.

Mivel a benzin fűtőértéke nagyobb, mint a dízel üzemanyagé, így a fogyasztásának és a hatásfokának is magasabbnak kell lennie. De a dízel üzemanyag 30-40%-kal gazdaságosabb, mint a benzin.

Viszonylag alacsony fűtőértékkel rendelkezik a folyékony rakéta-üzemanyag és az etilénglikol. Minimális fajlagos égési hővel rendelkezik az alkohol és az aceton. Értékeik lényegesen alacsonyabbak, mint a hagyományos motorüzemanyagoké.

Gáznemű tüzelőanyag tulajdonságai

A gáznemű üzemanyag szén-monoxidból, hidrogénből, metánból, etánból, propánból, butánból, etilénből, benzolból, hidrogén-szulfidból és más összetevőkből áll. Ezeket az értékeket térfogatszázalékban fejezik ki.

A legnagyobb égési hővel a hidrogén rendelkezik. Égéskor egy kilogramm anyag 119,83 MJ hőt bocsát ki. Azonban fokozott robbanásveszély jellemzi.

Magas fűtőérték figyelhető meg a földgáznál is.

Ezek 41-49 MJ/kg. De például a tiszta metán égési hője nagyobb – 50 MJ/kg.

Mutatók összehasonlító táblázata

A táblázat a folyékony, szilárd és gáznemű üzemanyagfajták tömeg szerinti fajlagos égési hőértékeit mutatja.

A táblázatból látható, hogy a legnagyobb fűtőértékkel az összes anyag közül, nemcsak a gázneműek közül, a hidrogén rendelkezik. Ez a nagy energiatartalmú üzemanyagok közé tartozik.

A hidrogén égésterméke közönséges víz. A folyamat során nem keletkezik tüzelősalak, hamu, szén-monoxid és szén-dioxid, ami környezetbarát üzemanyaggá teszi az anyagot. De robbanásveszélyes és alacsony sűrűségű, ezért ezt az üzemanyagot nehéz cseppfolyósítani és szállítani.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A különböző fafajták fűtőértékéről. Az értékek összehasonlítása m³-re és kg-ra vetítve.

TST a tüzelőanyag legfontosabb hő- és üzemeltetési jellemzője. Ezt a mutatót az emberi tevékenység különböző területein használják: hőmotorokban, erőművekben, iparban, lakások fűtése és ételkészítés során.

A fűtőértékek segítenek összehasonlítani a különböző tüzelőanyag-típusokat a kibocsátott energia mértéke alapján, kiszámítani a szükséges tüzelőanyag-mennyiséget, és megtakarítani a költségeken.

Van mit hozzátenni, vagy kérdései vannak a különböző tüzelőanyagok fűtőértékével kapcsolatban? Kommenteket hagyhat a publikációhoz, és részt vehet a vitákban – a kapcsolatfelvételi űrlap az alsó blokkban található.