Brændværdi af forskellige brændsler: sammenligning af brændsler efter forbrændingsvarme + tabel over brændværdi

Når en bestemt mængde brændstof brænder, frigives en målelig mængde varme. Ifølge det internationale enhedssystem udtrykkes værdien i Joule pr. kg eller m³. Men parametrene kan også beregnes i kCal eller kW. Hvis værdien relateres til brændstoffets måleenhed, kaldes den specifik.

Hvad påvirker varmeværdien for forskellige brændstoffer? Hvilken betydning har værdien for flydende, faste og gasformige stoffer? Svar på de nævnte spørgsmål gives detaljeret i artiklen. Derudover har vi udarbejdet en tabel, der viser den specifikke forbrændingsvarme for materialer – denne information vil være nyttig ved valg af højenergibrændstoftype.

Generel information om varmeværdi

Energifrigivelse ved forbrænding bør karakteriseres ved to parametre: høj virkningsgrad og fravær af skadelige stoffer.

Kunstigt brændstof fremstilles ved forarbejdning af naturligt – biologisk brændstof. Uanset aggregattilstanden har stofferne i deres kemiske sammensætning en brændbar og en ikke-brændbar del. Førstnævnte er kulstof og brint. Sidstnævnte består af vand, mineralsalte, nitrogen, ilt, metaller.

Efter aggregattilstand opdeles brændstof i flydende, fast og gas. Hver gruppe forgrener sig yderligere i en naturlig og kunstig undergruppe (+)

Ved forbrænding af 1 kg af en sådan 'blanding' frigives forskellige mængder energi. Præcis hvor meget energi der frigives, afhænger af proportionerne af de nævnte elementer - den brændbare del, fugtighed, askeindhold og andre komponenter.

Forbrændingsvarme for brændstof (TST) dannes af to niveauer - højere og lavere. Den første værdi opnås på grund af kondensering af vand, i den anden tages denne faktor ikke i betragtning.

Den lavere TST er nødvendig for beregning af brændstofforbrug og dets omkostninger, med sådanne værdier udarbejdes varmebalancer og bestemmes virkningsgraden for brændstofdrevne anlæg.

TST kan beregnes analytisk eller eksperimentelt. Hvis brændstoffets kemiske sammensætning er kendt, anvendes Mendelejevs formel. Eksperimentelle metoder er baseret på faktisk måling af varme ved brændstofforbrænding.

I disse tilfælde anvender man en speciel forbrændingsbombe – en kalorimetrisk sammen med kalorimeter og termostat.

Beregningerne er individuelle for hver brændselstype. Eksempel: Brændværdien i forbrændingsmotorer beregnes ud fra den laveste værdi, fordi væsken ikke kondenserer i cylindrene.

Brændværdien fastslås ved hjælp af en kalorimetrisk bombe. Komprimeret ilt mættes med vanddamp. I dette miljø placeres en prøve af brændstoffet, og resultaterne bestemmes.

Hver type stof har sin egen brændværdi på grund af de kemiske sammensætnings særpræg. Værdierne varierer betydeligt, svingningsområdet er 1 000–10 000 kCal/kg.

Ved sammenligning af forskellige materialetyper anvendes begrebet standardbrændsel, som er karakteriseret ved en nedre brændværdi på 29 MJ/kg.

Varmeværdi for faste materialer

Til denne kategori hører træ, tørv, koks, brændbare skifre, briket- og støvbrændsel. Hovedbestanddelen af fast brændsel er kulstof.

Egenskaber ved forskellige træsorter

Maksimal effektivitet ved brug af brænde opnås under to betingelser — tørt træ og en langsom forbrændingsproces.

Træstykker saves eller hugges i stykker på op til 25-30 cm, så brændet let kan læsses i fyret.

Ideelle til brændeovnsopvarmning er ege-, birk- og askeblokke. God ydeevne karakteriserer hvidtjørn og hassel. Men nåletræsorter har lav brændværdi, men høj forbrændingshastighed.

Hvordan forskellige træsorter brænder:

1. Bøg, birk, ask, hassel er svære at tænde, men de kan brænde våde på grund af lav fugtighed.
2. El og asp danner ikke sod og kan fjerne den fra skorstenen.
3. Birk kræver tilstrækkelig luft i fyret, ellers vil det ryge og afsætte beg på rørvæggene.
4. Fyr indeholder mere beg end gran, derfor sprutter den og brænder varmere.
5. Pære og æble er lettere at kløve end andre og brænder fremragende.
6. Ceder omdannes gradvist til glødende kul.
7. Kirsebær og elm ryger, og platantræ er svært at kløve.
8. Lind og poppel brænder hurtigt op.

Brændværdiindikatorerne for forskellige træsorter afhænger i høj grad af densiteten for de specifikke sorter. 1 kubikmeter brænde svarer til cirka 200 liter flydende brændsel og 200 m³ naturgas. Træ og brænde hører til kategorien med lav energieffektivitet.

Alders indflydelse på kulens egenskaber

Kul er et naturligt materiale af vegetabilsk oprindelse. Det udvindes fra sedimentære bjergarter. Dette brændsel indeholder kulstof og andre kemiske grundstoffer.

Ud over typen påvirker materialets alder også brændværdien af kul. Brunkul tilhører den unge kategori, efterfulgt af stenkul, og den ældste anses for at være antracit.

Fugtigheden bestemmes også af brændstoffets alder: jo yngre kullet er, desto højere er fugtindholdet. Hvilket også påvirker egenskaberne af denne type brændstof.

Forbrændingsprocessen af kul ledsages af udledning af stoffer, der forurener miljøet, og ovnristene bliver dækket af slagger. En anden ugunstig faktor for atmosfæren er tilstedeværelsen af svovl i brændstoffet. Dette element omdannes til svovlsyre ved kontakt med luft.

Producenterne formår at reducere svovlindholdet i kul maksimalt. Som et resultat varierer brændværdien selv inden for samme type. Også geografien af udvindingen påvirker værdierne. Som fast brændsel kan ikke kun rent kul bruges, men også briketteret slagge.

Den største brændværdi findes i koks. Stenkul, trækul, brunkul og antracit har også gode egenskaber.

Karakteristika for pellets og briketter

Dette faste brændsel fremstilles industrielt af forskelligt træ- og planteaffald.

Hakket spåner, bark, pap, halm tørres og omdannes til granulat ved hjælp af specielt udstyr. For at give massen en vis viskositet tilsættes polymeren lignin.

Pellets har en acceptabel pris, som påvirkes af høj efterspørgsel og produktionsprocessens karakteristika. Dette materiale kan kun anvendes i kedler, der er beregnet til denne type brændstof.

Briketter adskiller sig kun i form, de kan læsses i ovne og kedler. Begge typer brændstof opdeles i typer efter råmateriale: af rundtræ, tørv, solsikke, halm.

Pellets og briketter har betydelige fordele i forhold til andre brændstoftyper:

• fuld miljøvenlighed;
• mulighed for opbevaring under stort set alle forhold;
• modstandsdygtighed over for mekanisk påvirkning og svamp;
• jævn og langvarig forbrænding;
• optimal pelletstørrelse til påfyldning i varmeapparatet.

Miljøvenligt brændstof er et godt alternativ til traditionelle varmekilder, som ikke er vedvarende og påvirker miljøet negativt. Men pellets og briketter har øget brandfare, hvilket bør tages i betragtning ved indretning af opbevaringsstedet.

Hvis man ønsker det, kan man selv fremstille brændselsbriketter, mere info – i denne artikel.

Parametre for flydende stoffer

Flydende materialer, ligesom faste, opdeles i følgende bestanddele: kulstof, brint, svovl, ilt, kvælstof. Procentforholdet udtrykkes i masse.

Ilt og kvælstof danner intern organisk ballast i brændstoffet; disse komponenter brænder ikke og er betinget inkluderet i sammensætningen. Ekstern ballast dannes af fugt og aske.

Høj specifik forbrændingsvarme observeres for benzin. Afhængigt af kvaliteten er den 43-44 MJ.

Lignende værdier for specifik forbrændingsvarme bestemmes også for flyvetpetroleum – 42,9 MJ. Dieselbrændstof er også blandt lederne inden for brændværdi – 43,4-43,6 MJ.

Da benzin har højere TST end dieselbrændstof, bør det have højere forbrug og virkningsgrad. Men dieselbrændstof er 30-40% mere økonomisk end benzin.

Flydende raketbrændstof og ethylenglykol er karakteriseret ved relativt lave TST-værdier. Alkohol og acetone har den laveste specifikke forbrændingsvarme. Deres værdier er væsentligt lavere end for traditionelt motorbrændstof.

Egenskaber ved gasformigt brændstof

Gasformigt brændstof består af carbonmonoxid, hydrogen, metan, ethan, propan, butan, ethylen, benzen, hydrogensulfid og andre komponenter. Disse værdier er angivet i volumenprocent.

Hydrogen har den højeste forbrændingsvarme. Når et kilogram stof forbrænder, frigiver det 119,83 MJ varme. Men det er kendetegnet ved en forhøjet eksplosionsrisiko.

Høj brændværdi observeres også for naturgas.

De er 41-49 MJ per kg. Men for eksempel har ren metan en højere forbrændingsvarme — 50 MJ per kg.

Sammenlignende tabel over værdier

Tabellen viser værdier for massspecifik forbrændingsvarme for flydende, faste og gasformige brændstoftyper.

Af tabellen fremgår det, at hydrogen har de højeste TST-værdier af alle stoffer, ikke kun blandt gasformige. Det tilhører højenergibrændstoftyper.

Forbrændingsproduktet af hydrogen er almindeligt vand. Processen frigiver ikke fyringsslagge, aske, karbonmonoxid og kuldioxid, hvilket gør stoffet til et miljøvenligt brændstof. Men det er eksplosivt og har lav densitet, så sådant brændstof er svært at kondensere og transportere.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Om brændværdien af forskellige træsorter. Sammenligning af værdier pr. m³ og kg.

TST er den vigtigste termiske og driftsmæssige egenskab for brændstof. Denne parameter anvendes inden for forskellige områder af menneskelig aktivitet: varmemotorer, kraftværker, industri, opvarmning af boliger og madlavning.

Værdier for brændværdi hjælper med at sammenligne forskellige brændstoftyper efter mængden af energi, de afgiver, beregne den nødvendige brændstofmasse og spare penge.

Har du noget at tilføje, eller har du spørgsmål om brændværdi for forskellige brændstoftyper? Du kan efterlade kommentarer til indlægget og deltage i diskussioner – kontaktformularen findes i bunden.