Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Теплота образования — теплота, выделяющаяся или поглощающаяся при образовании 1 моля соединения из простых веществ



Следовательно, для определения теплоты сгорания химических соединений необходимо знать теплоту их образования и теплоту образования продуктов, получающихся после сгорания. Ниже приведены значения теплот образования некоторых химических соединений- кДж/моль:

Соединение -ΔНобр., кДж/моль Соединение -ΔНобр., кДж/моль
Аl2Оз 1631,6 Метан СН4 75,0
Fe2O3 822,5 Этан С2Нб 88,4
СО 110,6 Ацетилен С2Н2 224,6
CO2 396,9 Бензол С6Н6 34,8
Вода Н2О 285,7 Этилен С2Н4 48,6
Водяной пар Н2О 242,2 Толуол С6Н6СН3 4,19

 

Пример 10. Определить теплоту сгорания этана, если теплота его образования Q1=88,4 кДж. Напишем уравнение горения

С2Н6 + 3, 5О2 = 2СОа + ЗН2О + Qгор.

Для определения Qгоp. необходимо знать теплоты образования продуктов сгорания. Теплота образования диоксида углерода 396,9 кДж, а воды 285,7 кДж. Следовательно, Q будет равно

Q = 2.396,9+ 3.286,6 = 1653,6 кДж,

а теплота сгорания этана

Qгор. = Q — Q1= 1653,6 —88,4 = 1565,2 кДж.

Теплоту сгорания экспериментально определяют в калориметрической бомбе и газовом калориметре. Различают высшую и низшую теплоты сгорания. Высшей теплотой сгорания QB называют количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг или 1 м3 горючего вещества при условии, что содержащийся в нем водород сгорает с образованием жидкой воды. Низшей теплотой сгорания QH называют количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг или 1 м3 горючего вещества при условии сгорания водорода до образования водяного пара и испарении влаги горючего вещества.

Высшую и низшую теплоты сгорания твердых и жидких горючих веществ можно определить по формулам Д. И. Менделеева

QB = 339,4 [С] + 1257 [Н] — 108,9 ([О] — [S]) (12)

Qh = 339,4 [С] +1257 [HI —108,9 ([О] —[S]) —25,1 (9 [Н] + W) (13),

где QB, Qh — высшая и низшая теплота сгорания, кДж/кг; [С], [Н], [О], [S], W — содержание в горючем веществе углерода, водорода, кислорода, горючей серы и влаги, %•

Пример 11. Определить низшую теплоту сгорания сернистого мазута, состоящего из 82,5% С, 10,65% Н, 3,1% S и 0,5% О; А (зола) = 0,25%; W=3%. Используя уравнение Д. И. Менделеева (13), получаем

QH = 339,4 ..82,5 + 1257.10,65 — 103,9(0,5 — 3,1) — 25,1 (9.10,65 + 3) = 38622,7 кДж/кг

Низшую теплоту сгорания 1 м3 сухих газов можно определить по уравнению

Qн. = 126,5 [СО] + 107,7 [Н2] + 358,2 [СН4] + 590,8 [С2Н4] +

+ 636,9 [С2Н„] + 913,4 [С3Н8] + 1185,8 [С4Н10] +

+ 1462,3 [С5Н12] + 234,6 [Н2] кДж/м3

Низшая теплота сгорания некоторых горючих газов и жидкостей, полученная экспериментально, приведена ниже:

Соединение -ΔНсгор., кДж/кг -ΔНсгор., кДж/мЗ -ΔНсгор., кДж/моль
Углеводороды
метан 50004,0 35874,8 803,6
этан 47569,0 63838,8 1430,4
пропан 46441,9 91350,4 2047,6
Спирты
метиловый 22374,6 716,0
этиловый 29874,7 1374,3
пропиловый 33658,3 2019,5

 

Низшая теплота сгорания некоторых горючих мате­риалов, рассчитанная по их элементарному составу, имеет следующие значения, кДж:

Материал -ΔНсгор., кДж Материал -ΔНсгор., кДж
Бензин 43157,0—43785,5 Каучук синтетический
Бумага 13408,0 Керосин 42109,5—42947,5
Древесина Воздушно-сухая 12570—14665 Органическое стекло
Древесина в конструкциях зданий 16760—17070 Резина
Торф (W=20%) 15125,9    

 

Существует нижний предел теплоты сгорания, ниже которого вещества становятся не способными к горению в атмосфере воздуха. Эксперименты показывают, что вещества являются негорючими, если они не относятся к взрывоопасным и если их низшая теплота сгорания в воздухе не превышает 2100 кДж/кг. Следовательно теплота сгорания может служить для ориентировочной оценки горючести веществ. Однако следует отметить, что горючесть твердых веществ и материалов в значительной степени зависит и от их состояния.Так, лист бумаги, легко воспламеняющийся от пламени спички, будучи нанесенным на гладкую поверхность металлической плиты или бетонной стены, становится трудногорючим. Следовательно горючесть веществ зависит также от скорости отвода тепла из зоны горения.

Практически в процессе горения, особенно на пожарах, указанная в таблицах теплота сгорания полностью не выделяется, так как горение сопровождается недожогом. Известно, что нефтепродукты, также бензол, толуол, ацетилен, т. е. вещества, богатые углеродом, горят на пожарах с образованием значительного количества сажи. Сажа (углерод) способна гореть и выделять теп­ло. Если при горении она образуется, то, следовательно, горючее вещество выделяет тепла меньше того количе­ства, которое указано в таблицах. Для веществ, богатых углеродом, коэффициент недожога hсоставляет 0,8— 0,9. Следовательно, на пожарах при горении 1 кг рези­ны может выделиться не 33520 кДж, а только 33520• 0,8 = 26816 кДж.

Размер пожара обычно характеризуется площадью пожара. Количество тепла, выделяющееся с единицы площади пожара в единицу времени, называется теплотой пожара Qп

Qп = QhV«t\

где uм — массовая скорость выгорания, кг/(м2.с).

Удельная теплота пожара при внутренних пожарах характеризует тепловую нагрузку на конструкции зда­ний и сооружений и используется для расчета темпера­туры пожара.

 

Лекция 3