C

C

I

I

E

E

P

P

Ł

Ł

O

O

,

,

P

P

A

A

L

L

I

I

W

W

A

A

,

,

S

S

P

P

A

A

L

L

A

A

N

N

I

I

E

E

C

C

I

I

E

E

P

P

Ł

Ł

O

O

(

(

Q

Q

)

)

– jedna z form przekazu energii między układami

termodynamicznymi.

Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

–

–

W

W

Y

Y

M

M

I

I

A

A

N

N

A

A

C

C

I

I

E

E

P

P

Ł

Ł

A

A

.

.

Zmiana energii wewnętrznej układu, spowodowana tym oddziaływaniem

nazywana jest

–

–

I

I

L

L

O

O

Ś

Ś

C

C

I

I

Ą

Ą

C

C

I

I

E

E

P

P

Ł

Ł

A

A

dostarczoną układowi.

P

P

O

O

J

J

Ę

Ę

C

C

I

I

A

A

P

P

O

O

D

D

S

S

T

T

A

A

W

W

O

O

W

W

E

E

1.

C

C

I

I

E

E

P

P

Ł

Ł

O

O

W

W

Ł

Ł

A

A

Ś

Ś

C

C

I

I

W

W

E

E

– ilość ciepła potrzebna do ogrzania

jednostki masy o 1 stopień (1K). Jednostka (SI) [J/kg∙K].

Analogicznie wielkości odniesione do 1 mola lub jednostki objętości

nazywa się odpowiednio CIEPŁEM MOLOWYM lub CIEPŁEM

OBJĘTOŚCIOWYM. Dla gazów wyróżnia się CIEPŁO WŁAŚCIWE

IZOBARYCZNE (p=const) i CIEPŁO WŁAŚCIWE IZOHORYCZNE

(V=const).

2.

P

P

O

O

J

J

E

E

M

M

N

N

O

O

Ś

Ś

Ć

Ć

C

C

I

I

E

E

P

P

L

L

N

N

A

A

.

.

Jest to iloczyn masy i ciepła właściwego

danej substancji.

3.

C

C

I

I

E

E

P

P

Ł

Ł

O

O

S

S

P

P

A

A

L

L

A

A

N

N

I

I

A

A

(

(

Q

Q

c

c

)

)

– ilość ciepła powstała podczas

całkowitego i zupełnego spalania jednostki paliwa przy założeniu,

że spaliny zostały ochłodzone do temperatury pierwotnej

substratów, a para wodna pochodząca z wilgoci paliwa i spalania

wodoru ulega skropleniu.

4.

W

W

A

A

R

R

T

T

O

O

Ś

Ś

Ć

Ć

O

O

P

P

A

A

Ł

Ł

O

O

W

W

A

A

(

(

Q

Q

W

W

)

)

-

ilość ciepła powstała podczas

całkowitego i zupełnego spalania jednostki paliwa przy założeniu,

że spaliny zostały ochłodzone do temperatury pierwotnej

substratów, a para wodna pochodząca z wilgoci paliwa i spalania

wodoru znajduje się w postaci pary.

0

w

c

Q

Q

r W





gdzie:
r

0

– 2500 kJ/kg,

kJ

K

q

m c

 

 

 

 

P

P

A

A

L

L

I

I

W

W

A

A

P

P

R

R

Z

Z

E

E

M

M

Y

Y

S

S

Ł

Ł

O

O

W

W

E

E

Materiały palne, które w ocenie techniczno-ekonomicznej mogą być

źródłem energii.

P

P

A

A

L

L

I

I

W

W

A

A

N

N

A

A

T

T

U

U

R

R

A

A

L

L

N

N

E

E

–

–

powstały w wyniku metamorfozy substancji

organicznych zawierających w swym składzie węgiel, wodór, tlen i azot.

HUMOLIT – produkty metamorfozy roślin np. tofr, węgiel kamienny,

(łc. humus ‘ziemia’ + gr. lihtos ‘kamień’)

SAPROPELIT – produkty metamorfozy zwierząt np. ropa naftowa,

STAŁE

drewno, torf,

węgiel brunatny,

węgiel kamienny,

antracyt,

sztuczne:

węgiel drzewny,

koks, półkoks

GAZOWE

gazy ziemne

sztuczne:

gaz koksowniczy,

gaz czadnicowy

gaz wielkopiecowy

CIEKŁE

ropa i produkty

destylacji,

smoła węglowa

i produkty

destylacji,

W

W

Ł

Ł

A

A

Ś

Ś

C

C

I

I

W

W

O

O

Ś

Ś

C

C

I

I

P

P

A

A

L

L

I

I

W

W

Paliwo składa się z substancji palnej i balastu. Substancjami

niepalnymi w paliwach stałych i ciekłych są wilgoć i popiół, natomiast w

paliwach gazowych – azot, dwutlenek węgla i para wodna.

Reakcje spalania całkowitego i zupełnego:

C+O

2

= CO

2

H

2

+1/2O

2

= H

2

O

S+O

2

= SO

2

Do obliczeń spalania (stechiometrii) bierzemy:

1 kg paliwa ciekłego lub stałego,

1 m

3

paliwa gazowego,

Warunki:

p

0

= 1000 hPa lub 750 mmHg

T

0

= 273 K

gęstość powietrza



=1,27 kg/m

3

Z

Z

A

A

P

P

O

O

T

T

R

R

Z

Z

E

E

B

B

O

O

W

W

A

A

N

N

I

I

E

E

P

P

O

O

W

W

I

I

E

E

T

T

R

R

Z

Z

A

A

D

D

O

O

S

S

P

P

A

A

L

L

A

A

N

N

I

I

A

A

Obliczenia ilości i składu spalin

Ilość tlenu dostarczona do spalania 1kg paliwa (stałego lub ciekłego)

lub 1m

3

paliwa gazowego zgodnie ze stechiometrycznymi równaniami

spalania nazywa się

T

T

L

L

E

E

N

N

E

E

M

M

T

T

E

E

O

O

R

R

E

E

T

T

Y

Y

C

C

Z

Z

N

N

Y

Y

M

M.

Dla paliwa gazowego:

P

P

O

O

W

W

I

I

E

E

T

T

R

R

Z

Z

E

E

T

T

E

E

O

O

R

R

E

E

T

T

Y

Y

C

C

Z

Z

N

N

E

E – teoretyczna ilość powietrza do spalania

3

2

2

3

%

%

%

%

m

0,5

0,5

100

100

4

100

100

m

m

n

t

C H

H

O

CO

n

O

m













 





















3

3

t

3

100

m

m

=4,76 O

lub

21

kg

m

o

t

V

O



























L

L

i

i

c

c

z

z

b

b

a

a

n

n

a

a

d

d

m

m

i

i

a

a

r

r

u

u

p

p

o

o

w

w

i

i

e

e

t

t

r

r

z

z

a

a

:

:

Ilość powietrza do spalania: Ilość powietrza wilgotnego do spalania:

gdzie: x – zawartość wilgoci w [g H

2

O/kg powietrza]

Gdy:



>1,0 spalanie z nadmiarem powietrza (duża ilość spalin, obniżenie

temperatury spalania)



=1,0 spalanie teoretyczne



<1,0 spalanie z niedomiarem powietrza

I

I

L

L

O

O

Ś

Ś

Ć

Ć

I

I

S

S

K

K

Ł

Ł

A

A

D

D

S

S

P

P

A

A

L

L

I

I

N

N

Ilość wilgotnych spalin rzeczywistych powstałych przy spalaniu

paliwa ciekłego lub stałego



>1,0

P

P

A

A

L

L

I

I

W

W

A

A

S

S

T

T

A

A

Ł

Ł

E

E

P

P

A

A

L

L

I

I

W

W

A

A

G

G

A

A

Z

Z

O

O

W

W

E

E

O

=

rzecz

c

o

t

V

V

O







o

V

V



 





1 0, 0016

o

V

V

x



 



 

3

2

6

2

2

4

2

2

2

4

2

o

3

%

%

%

%

%

%

%N

%

m

3

3

4

5

+

+0,79V+0,21

-1 V

100

100

100

100

100

100

100

100

m

sp

C H

CO

H

CH

C H

C H

CO

V





























D

D

o

o

p

p

r

r

z

z

y

y

b

b

l

l

i

i

ż

ż

o

o

n

n

y

y

c

c

h

h

o

o

b

b

l

l

i

i

c

c

z

z

e

e

ń

ń

W

W

A

A

R

R

T

T

O

O

Ś

Ś

C

C

I

I

O

O

P

P

A

A

Ł

Ł

O

O

W

W

E

E

J

J

s

s

ł

ł

u

u

ż

ż

y

y

:

:

1

1

.

.

w

w

z

z

ó

ó

r

r

D

D

u

u

l

l

o

o

n

n

g

g

a

a

:

:

2

2

.

.

w

w

z

z

ó

ó

r

r

V

V

D

D

J

J

d

d

l

l

a

a

p

p

a

a

l

l

i

i

w

w

a

a

g

g

a

a

z

z

o

o

w

w

e

e

g

g

o

o

:

:





r

r

r

w

c

kJ

Q =32800C +142770 H

+9290S -2500 W

9

8

kg

r

r

O

H





























Z

Z

A

A

D

D

A

A

N

N

I

I

A

A

:

:

Zadanie 1

Obliczyć wartość opałową Q

w

[kJ/kg] węgla kamiennego o składzie:

C

r

– 70%; H

r

- 4%; S

r

- 1%; O

r

– 10%; N

r

– 1%; A

r

– 7%; W

c

– 7%.

Zadanie 2

Obliczyć wartość opałową i ciepło spalania 1 kg węgla kamiennego o

następującym składzie chemicznym: C

r

– 67%; H

r

- 4%; S

r

- 1%; O

r

– 12%;

N

r

– 1%; A

r

– 9%; W

c

– 6%.

Zadanie 3

Obliczyć wartość opałową 1 m

3

gazu ziemnego o następującym składzie

chemicznym: H

2

-47%; CH

4

-18%; C

2

H

4

-5%; N

2

-6%; CO-18%; CO

2

-6%.

Zadanie 4

Obliczyć teoretyczne zapotrzebowanie powietrza potrzebnego do spalenia

1kg węgla kamiennego o następującym składzie chemicznym:
C

r

– 60%; H

r

- 4%; S

r

– 0,6%; O

r

– 13%; N

r

–1,4%; A

r

–15%; W

c

– 6%.

Zadanie 5

Obliczyć wartość opałową i ciepło spalania 1 kg węgla kamiennego o

następującym składzie chemicznym roboczym: C-69%; H

2

-4%; S-1%; O

2

-12%;

N-1%; H

2

O-6%; A-7%.

Zadanie 6

Obliczyć teoretyczne zapotrzebowanie powietrza potrzebnego do spalenia

1m

3

gazu ziemnego o składzie: H

2

-48%; CH

4

-16%; C

2

H

4

-2%; CO-15%;

CO

2

-6%; O

2

-2% i N

2

-11%.

Zadanie 7

Obliczyć ilość i skład spalin wilgotnych powstałych ze spalenia gazu

ziemnego wysokometanowego z 10% namiarem powietrza. Skład gazu: CH

4

=97%; C

2

H

4

=1,0% i N

2

=2,0%. Współczynnik nadmiaru powietrza



wynosi

1,1.

Zadanie 8

Obliczyć ilość i skład spalin wilgotnych powstałych ze spalenia zupełnego 1

kg benzyny z 14m

3

powietrza. Skład paliwa: C

r

-85% i N

r

-15%.

Zadanie 9

1kg koksu o składzie 87% C i 13% popiołu został spalony zupełnie w 11 m

3

powietrza. Obliczyć skład objętościowy spalin.

Zadanie 10

1m

3

acetylenu spala się całkowicie z 13m

3

powietrza. Obliczyć skład

objętościowy spalin.

Zadanie 11

Obliczyć skład objętościowy spalin powstałych z całkowitego spalenia oleju

gazowego z 20% namiarem powietrza. Skład oleju: C=86%; H

2

=13%;

S=0,4%; O

2

=0,5% i N

2

=0,1%.

Zadanie 12

Obliczyć ilość i skład spalin wilgotnych powstałych ze spalenia węgla

kamiennego z liczbą nadmiaru powietrza



=2,0. Skład: C

r

– 70%; H

r

- 4%; S

r

-

1%; O

r

– 10%; A

r

– 7%; N

r

– 1%; W

c

– 7%.

Zadanie 13

Obliczyć współczynnik nadmiaru powietrza, jeżeli analiza spalin otrzymanych

ze spalenia zupełnego czystego wodoru wykazała zawartość w spalinach tlenu

równą 4,2%.

Zadanie 14

Obliczyć współczynnik nadmiaru powietrza, jeżeli analiza spalin otrzymanych

ze spalenia zupełnego węgla wykazała, że w spalinach są: CO

2

-12%; O

2

-7,9%.

Zadanie 15

1kg koksu o składzie 88%C i 12% popiołu został spalony w 6,5 m

3

powietrza. Obliczyć skład objętościowy spalin i współczynnik nadmiaru
powietrza.

Zadanie 16

Obliczyć ilość ciepła otrzymaną ze spalenia 1 kg węgla kamiennego o

następującym składzie chemicznym: C – 71%; H

2

- 4%; S - 1%; O

2

– 10%;

N

2

– 1%; A

r

– 7%; W

c

– 6%, jeżeli analiza spalin wykazała zawartość:

CO

2

– 12%; CO – 2,5%; O

2

– 6% i N

2

– 79,5%.