Низшая теплота горения

Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании одного моля вещества, называется теплотой сгорания этого вещества (Q_гop, Н_гор).

Согласно следствию из закона Гесса теплота горения вещества равна разности между суммой теплот образования продуктов горения с учетом их коэффициентов n_i в уравнении реакции горения и теплотой образования Н_обр исходного вещества:

Н_гор =H_обр. кДж/моль (18).

Теплота образования (Н_обр) — тепловой эффект реакции образования 1 моля вещества из простых веществ.

При расчетах следует иметь в виду, что теплота образования простых веществ (элементов) равна нулю.

Тепловые эффекты химических реакций определяют при стандартных условиях:

температура 25 °C (298 К),.

давление 760 мм рт.ст. (101 325 Па).

Для расчетов температуры и давления взрыва необходимо знать удельную теплоту горения — это количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы или объема горючего вещества. Удельная теплота горения может быть высшей и низшей.

Низшей теплотой горения Q_г^низ (?Н_г^низ) называют количество теплоты, выделяемое при полном сгорании 1 кг или 1 м³ горючего вещества при условии, что вода выделяется в виде пара.

В пожарно-технических расчетах обычно используют низшую теплоту горения, т.к. на пожарах вода выделяется в виде пара.

Используя справочную литературу и проводя различные расчеты, необходимо помнить, что разность энтальпий? Н и теплота Q имеют одинаковое численное значение, но разный знак. Поэтому:

Q_гор = - ?Н_гор, (19).

т.е. ?Н_гор имеет отрицательное значение.

Для индивидуальных веществ удельная теплота горения определяется по формуле:

Q_гор^уд= Q _гор · 1000/М кДж/кг, (20).

где:

Q_гор — мольная теплота горения, кДж/моль;

М — молярная масса вещества, кг/кмоль.

Если горючее вещество в газообразном состоянии, то используется формула:

Q_гор ^уд = Q_гор · 1000/V_м кДж/м³, (21).

где:

Q_rop — мольная теплота горения, кДж/моль;

V_M — молярный объем газа при стандартных условиях.

Низшую теплоту горения твердых и жидких горючих веществ с известным элементным составом можно рассчитать по формуле Д. И. Менделеева:

Q_г^низ=339,4· (%С)+1257·(%Н)-108,9·[(%О)+(%N)-(%S)]-25,1·[9·(%H)+W] кДж/кг, (22).

где: (%С), (%Н), (%О), (%N), (%S), W — содержание в горючем веществе углерода, водорода, кислорода, азота, серы и влаги соответственно, масс. %.

Задача 6.

Рассчитать низшую теплоту сгорания С₇Н_8.

С₇Н₈+9(О₂+3,76N₂)>7СО₂+ 4Н₂О+9^.3,76N₂

М (С₇Н₈) = 92(кг/кмоль) С% = (84^.100)/92 = 91,3%.

Н% = (8^.100)/92 = 8,7%.

Q^низ._г=339,4(С%)+1257(Н%)-25,1^.9(Н%)=339,4^.91,3+1257^.8,7=41 923 (кДж/кг) Ответ: низшая теплота сгорания 41,923 МДж/кг.