IMG$55

Rozdział jl|

SPALANIE

41. Wywiązywanie ciepła. W zagadnieniach technicznych ciepło jako źródło energii występuje przeważnie w następstwie reakcji chemicznych. Mianowicie dwa ciała wykazujące powinowactwo chemiczne w pewnych warunkach łączą się ze sobą tworząc nowe, których masa, w myśl zasady niezniszczalności materii, jest równa masie ciał, z których powstały. Tym zjawiskom chemicznym mogą towarzyszyć zjawiska cieplne; podczas reakcji może ciepło się wydzielić i wówczas nazywa się ona egzotermiczną, albo też do zrealizowania reakcji potrzeba doprowadzić ciepło z zewnątrz i wtedy nazywa się ona e n d o-termiczną.

Ciało wchodzące z innym ciałem w reakcję chemiczną o charakterze egzotermicznym może albo dać od razu ostateczny wynik reakcji, albo może dojść do niego przechodząc przez reakcje pośrednie. W obu przypadkach ilość wydzielonego ciepła jest taka sama, gdyż zależy ona tylko od stanu ciał przed i po reakcji, nie zaś od jej przebiegu. Prawo to nosi nazwę prawa Hess a.

Jeżeli więc jakaś reakcja rozpoczyna się przy stanie ciał A i doprowadza się ją do stanu B albo najpierw tylko do stanu C, a potem dopiero io stanu ostatecznego £, ilość wydzielonego ciepła w obu przypadkach jest taka sama, ponieważ zależy ona wyłącznie od stanu początkowego [ końcowego, a nie od stanów pośrednich.

Ciepło otrzymuje się przez spalanie materiałów zwanych paliwem, tzn. przez ich łączenie się z tlenem pochodzącym przede wszyst-tira z powietrza. Do tego jednak, aby mogło nastąpić spalanie, potrzebne B nie tylko paliwo i tlen, ale także czynnik inicjujący proces palenia się v postaci odpowiedniej temperatury, tzw. temperatury zapłonu.

ihhr

Temperatura zapłonu jest dla różnych paliw różna, a mianowicie w przybliżeniu:

węgiel kamienny    400 °C    koka hutniczy    646 *C

torf    280 C    koks gazowniczy    MW°C

,    drewna opałowe    360 °C    węgiel drzewny    340 '-C

_ ^Stosowane w technice paliwa są: stałe (węgiel, drewno, koks), ciekłe (destylaty nafty i smoły węglowej oraz spirytus) i wreszcie lotne (gaz ziemny, gaz generatorowy, miejski lub koksowniany),

Miarą jakości paliwa jest ilość ciepła wydzielającego się podczas reakcji chemicznej z zastrzeżeniem, że paliwo uległo całkowitemu utlenieniu, przy czym ilość wydzielonego ciepła z 1 kg paliwa stałego lub ciekłego albo zim³ paliwa gazowego nazywa się ciepłem spalania W)¹’.

W zastosowaniu do ogólnie używanych rodzajów paliwa, składających się z palnych składników, jak C,H,S, produktami zupełnego utlenienia się są COj, H₂0 i SO*

Jeżeli w produktach spalania, czyli spalinach, znajduje się para wodna jako produkt utlenienia się znajdującego się w paliwie wodoru, to odniesienie ilości wydzielonego przy spaleniu ciepła do temperatury porównawczej 0°C wymaga pewnego zastrzeżenia, wynikającego z fizycznych własności pary wodnej, mianowicie z jej skraplania się przy temperaturze niższej od 100°C (jeżeli zjawisko odbywa się przy ciśnieniu atmosferycznym) i wydzielania przy tym ciepła parowania r.

Jeżeli mianowicie odnieść w tym przypadku ciepło spalania do temperatury spalin wyższej od 1Q0°C, to otrzyma się mniej ciepła, niż gdyby odnieść do temperatury 0°C, o iloczyn ciepłą parowania wody | i ilości utworzonej podczas spalania wody k, gdyż jako produkt spalania powstanie także para wodna. W tym drugim przypadku w temperaturze 0°C para wodna w spalinach skraplając się wydzieli ciepło parowania T, w temperaturze zaś 100°C para ujdzie nie skroplona.

Jeżeli więc produkty spalania uchodząc z układu mają temperaturę wyższą od 100°C, czyli gdy unoszą ze sobą nie skroploną parę wodną, wydzielona w tych warunkach zupełnego spalania paliwa ilość ciepła nazywa się wartością opałową ‘W_u; niekiedy nazywana jest ona również dolną wartością opałową w odróżnieniu od górnej wartości, jak nazywano ciepło spalania.

Gdy podczas spalania jednostki masy, więc 1 kg paliwa stałego albo ciekłego lub w odniesieniu do paliwa gazowego 1 m³ objętości, wywiązuje się k kg wody, a wilgotność paliwa wynosi w, wówczas różnica jest następująca

Wj-W^PH-wJr    [W!

’) Często spotykanym symbolem ciepła spalania jest Q lub Wj.