Низшая теплота сгорания трансформаторного масла мдж кг. Графит и пластик. Низшая теплота сгорания. Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов
| Горючий материал | Горючий материал | Теплота сгорания, МДж× кг -1 | |
| Бумага разрыхленная | 13,4 | Фенопласты | 11,3 |
| Волокно штапельное | 13,8 | Хлопок разрыхленный | 15,7 |
| Древесина в изделиях | 16,6 | Амиловый спирт | 39,0 |
| Карболитовые изделия | 24,9 | Ацетон | 20,0 |
| Каучук синтетический | 40,2 | Бензол | 40,9 |
| Органическое стекло | 25,1 | Бензин | 41,9 |
| Полистирол | 39,0 | Бутиловый спирт | 36,2 |
| Полипропилен | 45,6 | Дизельное топливо | 43,0 |
| Полиэтилен | 47,1 | Керосин | 43,5 |
| Резинотехнические изделия | 33,5 | Мазут | 39,8 |
| Нефть | 41,9 | Этиловый спирт | 27,2 |
Удельная пожарная нагрузка q, МДж× м -2 определяется из соотношения , где S – площадь размещения пожарной нагрузки, м 2 , (но не менее 10 м 2).
Задача Определить категорию помещения по пожарной опасности площадью S=84 м 2 .
В помещении находится: 12 столов из деревостружечного материала массой по 16 кг; 4 стенда из деревостружечного материала массой по 10 кг; 12 скамеек из ДСП по 12 кг; 3 хлопчатобумажные шторы по 5 кг; доска из стеклопластика массой 25 кг; линолеум массой 70 кг.
Решение
1. Определяется низшая теплота сгорания материалов, находящихся в помещении (табл. 7.6):
Q =16,6 МДж/кг – для столов, скамеек и стендов;
Q =15,7 МДж/кг – для штор;
Q =33,5 МДж/кг – для линолеума;
Q =25,1 МДж/кг – для доски из стеклопластика.
2. По формуле 7.9 определяется суммарная пожарная нагрузка в помещении
3. Определяется удельная пожарная нагрузка q
Сравнивая полученные значения q=112,5 с приведенными в таблице 7.4 данными, помещение по пожарной опасности относим к категории В4.
РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
8.1. Основные понятия и определения
Вопрос Какое излучение называют ионизирующим?
Ответ Ионизирующее излучение (в дальнейшем – ИИ) – излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака. ИИ состоит из заряженных (a и b частицы, протоны, осколки ядер деления) и незаряженных частиц (нейтроны, нейтрино, фотоны).
Вопрос Какие физические величины характеризуют взаимодействие ИИ с веществом и с биологическими объектами?
Ответ Взаимодействие ИИ с веществом характеризуется поглощенной дозой.
Поглощенная доза D – основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dw, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:
Энергия может быть усреднена по любому определенному объёму, и в этом случае средняя доза будет равна полной энергии, переданной объёму, деленной на массу этого объёма. В системе СИ поглощенная доза измеряется в Дж/кг и имеет специальное название грэй (Гр). Внесистемная единица – рад, 1рад = 0,01 Гр. Приращение дозы за единицу времени называется мощностью дозы :
Для оценки радиационной опасности хронического облучения человека согласно [ 8.2] вводятся специальные физические величины – эквивалентная доза в органе или ткани Н T,R и эффективная доза Е.
Эквивалентная доза Н T,R – поглощенная доза в органе или ткани Т, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент данного вида излучения W R:
Н T,R =W R × D T,R , (8.3)
где D T,R – средняя поглощенная доза в ткани или органе Т;
W R – взвешивающий коэффициент для излучения вида R.
При воздействии различных видов ИИ с различными взвешивающими коэффициентами W R эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов ИИ:
(8.4)
Значения взвешивающих коэффициентов приведены в табл. 8.1 [ 8.1] .
Виды теплоты сгорания
Теплота сгорания может быть отнесена к рабочей массе горючего вещества , то есть к горючему веществу в том виде, в каком оно поступает к потребителю; к сухой массе вещества ; к горючей массе вещества , то есть к горючему веществу, не содержащему влаги и золы.
Различают высшую () и низшую () теплоту сгорания.
Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.
Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания .
Низшая и высшая теплота сгорания связаны соотношением: ,
где k - коэффициент, равный 25 кДж/кг (6 ккал/кг); W - количество воды в горючем веществе, % (по массе); Н - количество водорода в горючем веществе, % (по массе).
Расчёт теплоты сгорания
Таким образом, высшая теплота сгорания - это количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы массы или объема (для газа) горючего вещества и охлаждении продуктов сгорания до температуры точки росы. В теплотехнических расчетах высшая теплота сгорания принимается как 100 %. Скрытая теплота сгорания газа - это теплота, которая выделяется при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Теоретически она может достигать 11 %.
На практике, не удается охладить продукты сгорания до полной конденсации и потому введено понятие низшей теплоты сгорания (QHp), которую получают, вычитая из высшей теплоты сгорания теплоту парообразования водяных паров как содержащихся в веществе, так и образовавшихся при его сжигании. На парообразование 1 кг водяных паров расходуется 2514 кДж/кг (600 ккал/кг). Низшая теплота сгорания определяется по формулам (кДж/кг или ккал/кг):
(для твердого вещества)
(для жидкого вещества), где:
2514 - теплота парообразования при температуре 0 °C и атмосферном давлении, кДж/кг;
И - содержание водорода и водяных паров в рабочем топливе, %;
9 - коэффициент, показывающий, что при сгорании 1 кг водорода в соединении с кислородом образуется 9 кг воды.
Теплота сгорания является наиболее важной характеристикой топлива, так как определяет количество тепла, получаемого при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива в кДж/кг (ккал/кг). 1 ккал = 4,1868 или 4,19 кДж.
Низшая теплота сгорания определяется экспериментально для каждого вещества и является справочной величиной. Также её можно определить для твердых и жидких материалов, при известном элементарном составе, расчётным способом в соответствии с формулой Д. И. Менделеева, кДж/кг или ккал/кг:
Содержание в рабочей массе топлива углерода, водорода, кислорода, летучей серы и влаги в % (по массе).
Для сравнительных расчётов используется так называемое Топливо условное, имеющее удельную теплоту сгорания, равную 29308 кДж/кг (7000 ккал/кг).
В России тепловые расчёты (например, расчёт тепловой нагрузки для определения категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности ) обычно ведут по низшей теплоте сгорания, в США, Великобритании, Франции - по высшей. В Великобритании и США до внедрения метрической системы мер удельная теплота сгорания измерялась в британских тепловых единицах (BTU) на фунт (lb) (1Btu/lb = 2,326 кДж/кг).
Самые высокие значения теплоты сгорания природных газов из различных источников
Эти данные были получены от Международного энергетического агентства .
- Алжир : 42 000 кДж/м³
- Бангладеш : 36 000 кДж/м³
- Канада : 38 200 кДж/м³
- Индонезия : 40 600 кДж/м³
- Нидерланды : 33 320 кДж/м³
- Норвегия : 39 877 кДж/м³
- Россия : 38 231 кДж/м³
- Саудовская Аравия : 38 000 кДж/м³
- Великобритания : 39 710 кДж/м³
- Соединенные Штаты : 38 416 кДж/м³
- Узбекистан : 37 889 кДж/м³
- Беларусь : 33 000 кДж/м³
Необходимое количество топлива для работы лампочки мощностью 100 Вт в течение года (876 кВт·ч )
(Количество топлива, указанное ниже, рассчитано при 100 % эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую. Так как большинство электрогенерирующих установок и распределительных систем достигают эффективности (КПД) порядка 30 % - 35 %, фактическое количество топлива, используемого для питания лампочки мощностью 100 Вт, будет приблизительно в три раза больше указанного количества).
- 260 кг древесины (при 20 % влажности)
- 120 кг угля (антрацит малозольный)
- 73,34 кг керосина
- 78,8 м³ природного газа (используя усредненную величину 40000 кДж/м³)
- 17,5 мкг антивещества
Примечания
Литература
- Физический энциклопедический словарь
- Большая Советская энциклопедия
- Пособие к НПБ 105-03
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Под теплотворной способностью понимают теплоту полного сгорания единицы массы вещества. В ней учитываются потери тепла, связанные с диссоциацией продуктов сгорания и незавершенностью химических реакций горения. Теплотворная способность – это максимально возможная теплота сгорания единицы массы вещества.
Определяют теплотворную способность элементов, их соединений и топливных смесей. Для элементов она численно равна теплоте образования продукта сгорания. Теплотворная способность смесей является аддитивной величиной и может быть найдена, если известна теплотворная способность компонентов смеси.
Горение происходит не только за счет образования оксидов, поэтому в широком смысле можно говорить о теплотворной способности элементов и их соединений не только в кислороде, а и при взаимодействии с фтором, хлором, азотом, бором, углеродом, кремнием, серой и фосфором.
Теплотворная способность является важной характеристикой. Она позволяет оценить и сравнить с другими максимально возможное тепловыделение той или иной окислительно-восстановительной реакции и определить по отношению к нему полноту протекания реальных процессов горения. Знание теплотворной способности необходимо при выборе компонентов топлив и смесей различного назначения и при оценке их полноты сгорания.
Различают высшую H в и низшую H н теплотворные способности. Высшая теплотворная способность в отличие от низшей включает теплоту фазовых превращений (конденсации, затвердевания) продуктов сгорания при охлаждении до комнатной температуры. Таким образом, высшая теплотворная способность – это теплота полного сгорания вещества, когда физическое состояние продуктов сгорания рассматривается при комнатной температуре, а низшая – при температуре горения. Высшую теплотворную способность определяют сжиганием вещества в калориметрической бомбе или расчетным способом. Она включает в себя, в частности, теплоту, выделяющуюся при конденсации паров воды, которая при 298 К равна 44 кДж/моль. Низшую теплотворную способность рассчитывают без учета теплоты конденсации паров воды, например по формуле
где % Н – процентное содержание водорода в топливе.
Если при значениях теплотворной способности указывается физическое состояние продуктов сгорания (твердое, жидкое или газообразное), в этом случае индексы "высшая" и "низшая" обычно опускаются.
Рассмотрим теплотворную способность углеводородов и элементов в кислороде, отнесенную к единице массы исходного горючего. Низшая теплотворная способность отличается от высшей у парафинов в среднем на 3220-3350 кДж/кг, у олефинов и нафтенов – на 3140-3220кДж/кг, у бензола – на 1590 кДж/кг. При экспериментальном определении теплотворной способности следует иметь в виду, что в калориметрической бомбе вещество сгорает при постоянном объеме, а в реальных условиях – часто при постоянном давлении. Поправка на разность условий горения составляет для твердого топлива от 2,1 до 12,6, для мазута – около 33,5, бензина – 46,1 кДж/кг, а для газа достигает 210 кДж/м3. Практически эту поправку вводят только при определении теплотворной способности газа.
У парафинов теплотворная способность уменьшается с увеличением температуры кипения и увеличением отношения С/H. У моноциклических алициклнческих углеводородов это изменение значительно меньше. В ряду бензола теплотворная способность возрастает при переходе к высшим гомологам за счет боковой цепи. Двуядерные ароматические углеводороды имеют более низкую теплотворную способность, чем ряд бензола.
Всего лишь несколько элементов и их соединений имеют теплотворную способность, превышающую теплотворную способность углеводородных горючих. К числу этих элементов относятся водород, бор, бериллий, литий, их соединения и несколько элементорганических соединений бора и бериллия. Теплотворная способность таких элементов, как сера, натрий, ниобий, цирконий, кальций, ванадий, титан, фосфор, магний, кремний и алюминий, лежит в пределах 9210-32 240 кДж/кг. У остальных элементов периодической системы теплотворная способность не превышает 8374 кДж/кг. Данные по высшей теплотворной способности различного класса горючих приведены в табл. 1.18.
Таблица 1.18
Высшая теплотворная способность различных горючих в кислороде (отнесенная к единице массы горючего)
|
Вещество |
||
|
Оксид углерода |
||
|
изо-Бутан |
||
|
н-Додекан |
||
|
н-Гексадекан |
||
|
Ацетилен |
||
|
Циклопентан |
||
|
Циклогексан |
||
|
Этилбензол |
||
|
Бериллии |
||
|
Алюминий |
||
|
Цирконий |
||
|
Гидрид бериллия |
||
|
Пснтаборан |
||
|
Метаадиборан |
||
|
Этилдиборан |
||
Для жидких углеводородов, метанола и этанола теплотворная способность приведена для жидкого исходного состояния.
Теплотворная способность некоторых горючих была рассчитана на ЭВМ. Она составляет для магния 24,75 и алюминия 31,08 кДж/кг (состояние оксидов – твердое) и практически совпадает с данными табл. 1.18. Высшая теплотворная способность парафина C26H54, нафталина С10H8, антрацена С14Н10 и уротропина C6H12N4 составляет соответственно 47,00, 40,20, 39,80 и 29,80, а низшая – 43,70, 39,00, 38,40 и 28,00 кДж/кг.
В качестве примера, применительно к ракетным топливам, приведем теплоты сгорания различных элементов в кислороде и фторе, отнесенные к единице массы продуктов сгорания. Теплоты сгорания рассчитаны для состояния продуктов сгорания при температуре 2700 К и приведены на рис. 1.25 и в табл. 1.19.
Puc. 1.25. Теплота сгорания элементов в кислороде (1) и фторе (2), рассчитанная на килограмм продуктов сгорания
Как следует из приведенных данных, для получения максимальных теплот сгорания наиболее предпочтительны вещества, содержащие водород, литий и бериллий, а во вторую очередь – бор, магний, алюминий и кремний. Преимущество водорода вследствие малого молекулярного веса продуктов сгорания очевидно. Следует отметить преимущество бериллия вследствие большой теплоты сгорания.
Есть возможность образования смешанных продуктов сгорания, в частности газообразных оксифторидов элементов. Поскольку стабильными обычно являются оксифториды трехвалентных элементов, большинство оксифторидов не эффективны как продукты сгорания ракетных топлив из-за большого молекулярного веса. Теплота сгорания с образованием COF2 (г.) имеет промежуточное значение между теплотами сгорания СO2 (г.) и CF4 (г.). Теплота сгорания с образованием SO2F2 (г.) больше, чем в случае образования SO2 (г.) или SF6; (г.). Однако в большинстве ракетных топлив содержатся элементы с большой восстанавливающей способностью, которые предотвращают образование подобных веществ.
При образовании оксифторида алюминия AlOF (г.) выделяется меньше тепла, чем при образовании оксида или фторида, поэтому он не представляет интереса. Оксифторид бора BOF (г.) и его тример (BOF)3 (г.) являются довольно важными компонентами продуктов сгорания ракетных топлив. Теплота сгорания с образованием BOF (г.) имеет промежуточное значение между теплотами сгорания с образованием оксида и фторида, по оксифторид термически более стабилен, чем каждое из этих соединений.
Таблица 1.19
Теплоты сгорания элементов (в МДж/кг), отнесенные к единице массы продуктов сгорания (Т = 2700 К)
|
оксифторид |
|||
|
Бериллий |
|||
|
Кислород |
|||
|
Алюминий |
|||
|
Цирконий |
|||
При образовании нитридов бериллия и бора выделяется достаточно большое количество тепла, что позволяет отнести их к важным компонентам продуктов сгорания ракетных топлив.
В табл. 1.20 приведена высшая теплотворная способность элементов при взаимодействии их с различными реагентами, отнесенная к единице массы продуктов сгорания. Теплотворная способность элементов при взаимодействии с хлором, азотом (кроме образования Ве3N2 и BN), бором, углеродом, кремнием, серой и фосфором значительно меньше теплотворной способности элементов при взаимодействии с кислородом и фтором. Большое разнообразие требований, предъявляемых к процессам горения и реагентам (по температуре, составу, состоянию продуктов сгорания и др.), делает целесообразным использование данных табл. 1.20 при практической разработке топливных смесей того или иного назначения.
Таблица 1.20
Высшая теплотворная способность элементов (в МДж/кг) при взаимодействии с кислородом, фтором, хлором, азотом, отнесенная к единице массы продуктов сгорания
- См. также: Joulin С., Clavin Р. Op. cit.
Весь сыр-бор из-за того, что на дверях склада, всклинь забитого горючкой, указана бааальшущая буква "Д". Ну и внутренний аудит как увидел, начал кудахтать и хлопать крыльями (совершенно оправданно). Меня спалили - вот чел, который категории может считать. Шеф: "считай". Ладно. Пришёл, померил, номенклатуру материалов прикинул, посмотрел на потолок, а там как раз количество хранимого горючего всё указано было (ну везёт же иногда), посчитал. Ей подали - она (как я понял бывший инспектор РТН) говорит: а чем подтвердите количество хранимых материалов. Я ей: "Какая в дупу носом разница? Помещение небольшое - АУПТ всё равно не требуется. Взрывоопасного ничего нет, а по "В" самое крутое принято. Противопожарные преграды все на месте и удовлетворяют хоть СП, хоть СНиПам. И, глваное, склад расходников, сегодня полный, а завтра пустой". Ну головой покивала, а потом: "Откуда точные данные по хранению в кг?". Перетупить решила. Пожарного-то инспектора... Хех. Беру справку у заведующего складом: дерево - 80 кг, резины - 140 кг, войлока 60 кг, картона 310 кг ну и т.д плюс печать. Приношу ей: вот подтверждение, попробуй опровергни - заведующему лучше знать, что у него хранится. Она: "О! Вот это другое дело - это документ". Я балдю! Ну а потом про картриджи вспомнила. А в пятницу надо ей этот хренов расчёт сдать и букву на воротах заменить. Уже неделю мы портим бумагу, а при этом, прошу заметить, работаем в одной организации. То есть от прямых обязанностей я отвлечён, занимаемся какой-то ерундой, получаем зарплату и т.п. ради одной буквы на воротах. Короче очень эффективно всё устроено.
Но это было лирическое отступление. У меня цель - удовлетворить аудитора (очковтирательство полнейшее). То, что категория В1, никто не сомневается, но она хочет в расчёте видеть картриджи. Из чего они сделаны мы оба не знаем. На каждую ничем не подтверждённую величину теплоты сгорания она фырчит как кошка. Снаала даже железнодорожное ВНТП не хотела принимать как справку - типа на нас не распространяется. Ну хоть доводы про всеобщее подчинение законам мироздания вообще и физики в частности подействовали. Поэтому выбираю материалы, которые есть в справочной литературе или НД. Производители утверждают (один по крайней мере, но как я с ними говорил - ваще песня), что тонер содержит графит. У Корольченко нашёл его, но кособоко написан. Спасибо, на форуме проектировщиков мне разжевали размерности. С этим успокоился. Теперь взялся за пластик. Корпус картриджа ПВХашный вроде, но у того же Корольченко весь ПВХ - белый порошок. Ваще на картридж не похоже. Нашёл винипласт, который результат всевозможных воздействий на ПВХ. УРА!!! Но там 18 КИЛОДж/кг - ну ни в какие ворота не лезет. Если бы там по человечески было написано - МДж, то ещё вчера бы успокоился.
