Физические и тепловые свойства газообразного топлива.

К главным требованиям, предъявляемым к технологическому топливу, относятся: низкая стоимость добычи, низкая стоимость транспортирования, удобство применения, возможность использования с высоким коэффициентом полезного действия, малое содержание вредных примесей.

Различные виды топлива (твердое, жидкое и газообразное) характеризуются общими и специфическими свойствами. К общим свойствам топлива относятся теплота сгорания, теплоемкость, теплосодержание и влажность, температура горения и воспламенения, границы взрываемости и скорость распространения пламени; к специфическим — зольность, сернистость (содержание серы), плотность, вязкость и другие свойства.

Молярная масса – отношение массы вещества к его количеству:μ, кг/моль;

Удельный объем – объем единицы массы, .

Плотность – величина, обратная удельному объему:

Вязкость – способность газа оказывать сопротивление взаимодействию перемещению частиц,ν,(м/с)²

Влажность – содержание в газе водяного пара

Абсолютная влажность – масса водяного пара на единицу массы объема этого газа

Удельная влажность – количество водяного пара, приходящегося на единицу массы газа

Относительная влажность – отношение абсолютной влажности газа к max возможной при определенных физических условиях.

Различные виды топлива (твердое, жидкое и газообразное) характеризуются общими и специфическими свойствами. К общим свойствам топлива относятся теплота сгорания, теплоемкость, теплосодержание и влажность, температура горения и воспламенения, границы взрываемости и скорость распространения пламени; к специфическим — зольность, сернистость (содержание серы), плотность, вязкость и другие свойства.

Теплоемкость – способность вещества при нагревании поглощать теплоту. Чем ниже теплоемкость, тем выше КПД теплогенерирующего агрегата. Теплоемкость – то количество теплоты, которое необходимо для нагрева газа на 1⁰С;

Теплопроводность – способность вещества проводить теплоту, т.е. осуществлять молекулярный перенос энергии;

Теплосодержание – количество теплоты, которым обладает газ при данной температуре;

Жаропроизводительность – количество теплоты, которая может быть получено к камере сгорания без предварительного подогрева газа и воздуха, при его полном сгорании и потерь тепла в окружающую среду;

Взываемость – при истечении газа в качестве топлива могут возникать взрывы как в камере сгорания, так и в различных помещениях. Предел взрываемости газа в закрытом помещении составляет от 5 до 15% от общего помещения. При наличии искры – взрыв!

Вредность (токсичность) – наличие в горючих газах компонентов, вызывающих у человека физические изменения, ухудшающие здоровье или летальный исход.

Теплота сгорания – количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг или 1 м³ топлива. Энергетическая ценность топлива в первую очередь определяется его теплотой сгорания.

Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим формулам горения, а начальная температура газа и воздуха равна 0.

Температура горения отдельных газов составляет 2000 ÷ 2100⁰С. Действительная температура горения в топках котлов ниже жаропродуктивности (1100 ÷ 1400ºС) и зависит от условий сжигания.

Температура воспламенения – это минимальная начальная температура, при которой начинается горение. Для природного газа она составляет 645⁰С.

Границы взрываемости. Газовоздушная смесь, в которой газа находится:

– до 5% - не горит;

– от 5 до 15% - взрывается;

– больше 15% - горит при подаче воздуха.

Скорость распространения пламени для природного газа – 0,67 м/сек (метан СН₄)

Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания отличается от высшей количеством теплоты, затрачиваемой на испарение влаги, содержащейся в топливе и образующейся при сгорании водорода. Низшую теплоту сгорания учитывают для подсчета потребности в топливе и его стоимости при составлении тепловых балансов и определении коэффициентов полезного действия установок, использующих топливо. При сопоставлении различных видов топлива пользуются понятием условного топлива, характеризующимся низшей теплотой сгорания, равной 29 МДж/кг.

Зольность – количество золы, образующейся при сгорании минеральных веществ, содержащихся в топливе. Минеральные вещества, содержащиеся в топливе, понижают его теплоту сгорания вследствие уменьшения содержания горючих компонентов (основная причина) и увеличения расхода тепла на нагрев и плавление минеральной массы.

Сернистость (содержание серы) относится к отрицательному фактору топлива, так как при его сгорании образуются сернистые газы, загрязняющие атмосферу и разрушающие металл. Кроме того, сера, содержащаяся в топливе, частично переходит в выплавляемый металл, сваренную стекломассу, снижая их качество. Например, для варки хрустальных, оптических и других стекол нельзя использовать топливо, содержащее серу, так как сера значительно понижает оптические свойства и колер стекла