Что такое низшая теплота сгорания
Низшая теплота сгорания
Теплота́ сгора́ния — это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг или м³).
Для её измерения пользуются методами калориметрии. Теплота сгорания определяется химическим составом горючего вещества. Содержащиеся в горючем веществе химические элементы обозначаются принятыми символами С, Н, О, N, S, а зола и вода — символами А и W соответственно.
Содержание
Виды теплоты сгорания
Различают высшую ( QB ) и низшую ( QH ) 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.
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, низшая 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 низшая 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;
• H P и W P — 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:
, где:
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 [1] ) 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).
| Вещества и материалы | Низшая теплота сгорания  , МДж/кг |
|---|---|
| Бензин | 41,87 |
| Керосин | 43,54 |
| Бумага: книги, журналы | 13,4 |
| Древесина (бруски W = 14 %) | 13,8 |
| Каучук натуральный | 44,73 |
| Линолеум поливинилхлоридный | 14,31 |
| Резина | 33,52 |
| Волокно штапельное | 13,8 |
| Полиэтилен | 47,14 |
| Хлопок разрыхленный | 15,7 |
Самые высокие значения теплоты сгорания природных газов из различных источников
Необходимое количество топлива для работы лампочки мощностью 100 Вт в течение года
(Количество топлива указанное ниже 100 % эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую. Так как большинство электрогенераторов 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).
Примечания
Литература
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Низшая теплота сгорания» в других словарях:
низшая теплота сгорания — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN lower heating valueLHV … Справочник технического переводчика
низшая теплота сгорания — 2.2 низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором протекает реакция, остается постоянным,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
низшая теплота сгорания топлива — Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) топлива, при условии, что вода, образующаяся при сгорании, будет находиться в парообразном состоянии. Примечание Низшая объемная теплота сгорания топлива относится к… … Справочник технического переводчика
низшая теплота сгорания газа; Нн — низшая теплота сгорания газа; Нн: Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) сухого газа, без учета теплоты конденсации водяных паров. Теплоту сгорания газа при условиях испытаний пересчитывают на стандартные… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
низшая теплота сгорания газа — 3.11 низшая теплота сгорания газа QH: Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) сухого газа, без учета теплоты конденсации водяных паров. Источник: ГОСТ Р 51847 2001: Аппараты водонагревательные проточные газовые… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
низшая теплота сгорания топлива — 3.24 низшая теплота сгорания топлива : По ГОСТ 17356. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
низшая теплота сгорания (низшая теплота сгорания при постоянном давлении), Qн — 3.1.6 низшая теплота сгорания (низшая теплота сгорания при постоянном давлении), Qн [net calorific value (net heat of combustion at constant pressure), Qp]: Количество теплоты, выделяемое при сгорании объемной или массовой единицы твердого или… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Низшая теплота сгорания при постоянном давлении — 4.3 Низшая теплота сгорания при постоянном давлении количество тепла, выделившееся при полном сгорании единицы массы твердого топлива в среде кислорода при постоянном давлении. При этом остаточными веществами являются кислород, диоксид углерода,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Низшая теплота сгорания при постоянном объеме — 4.2 Низшая теплота сгорания при постоянном объеме количество тепла, выделившееся при полном сгорании единицы массы твердого топлива в среде кислорода при постоянном объеме. При этом остаточными веществами являются кислород, диоксид углерода, азот … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Низшая теплота сгорания угля — 94. Низшая теплота сгорания угля Ндп. Низшая теплотворная способность угля Калорийность топлива D. Unterer Heizwert Е. Net calorific value F. Pouvoir calorifique interieur Количество тепла, равное высшей теплоте сгорания за вычетом теплоты… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Теплота сгорания
Теплота́ сгора́ния — это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг, м³ или моль).
Для её измерения пользуются методами калориметрии. Теплота сгорания определяется химическим составом горючего вещества. Содержащиеся в горючем веществе химические элементы обозначаются принятыми символами С, Н, О, N, S, а зола и вода — символами А и W соответственно.
Содержание
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:
, где:
, 
, 
, 
, 
— 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 [1] ) 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).
| Вещества и материалы | Низшая теплота сгорания  , МДж/кг |
|---|---|
| Бензин | 41,87 |
| Керосин | 43,54 |
| Бумага: книги, журналы | 13,4 |
| Древесина (бруски W = 14 %) | 13,8 |
| Каучук натуральный | 44,73 |
| Линолеум поливинилхлоридный | 14,31 |
| Резина | 33,52 |
| Волокно штапельное | 13,8 |
| Полиэтилен | 47,14 |
| Пенополистирол | 41,6 |
| Хлопок разрыхленный | 15,7 |
| Пластмасса | 41,87 |
Самые высокие значения теплоты сгорания природных газов из различных источников
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).
Теплота сгорания топлива. Теплота сгорания топлива характеризует его энергетическую ценность
Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.
Высшей теплотой сгорания Qв называется количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива (или 1 м 3 газообразного топлива) при условии конденсации водяных паров и охлаждении всех продуктов сгорания до температуры 0 °С.
Низшая теплота сгорания Qн отличается от высшей на величину теплоты конденсации влаги топлива и влаги, образующейся при горении водорода.
При сжигании топлива в энергетических установках температура уходящих газов превышает 100 °С, при этом влага, содержащаяся в продуктах сгорания, остается в парообразном состоянии и теплота конденсации теряется. В Украине базовой характеристикой топлива является низшая теплота сгорания Qн.
.
Удельная теплота конденсации водяного пара в нормальных физических условиях составляет 2500 кДж/кг. В итоге теплота конденсации всех водяных паров, образовавшихся из 1 кг топлива, составляет, кДж/кг:
. (1.9)
Тогда взаимосвязь высшей и низшей теплоты сгорания имеет вид, кДж/кг:
. (1.10)
Наиболее надежным способом определения теплоты сгорания является ее экспериментальное измерение на специальных установках – калориметрах (рис. 1.2). Сущность метода заключается в том, что навеску топлива сжигают в атмосфере сжатого кислорода в герметически закрытом металлическом сосуде – калориметрической бомбе, которую погружают в определенный объем воды. Количество выделившейся теплоты, определяют по повышению температуры этой воды.
В практике электростанций теплоту сгорания топлива определяют опытным путем, дающим более точные результаты.
В твердых и жидких видах топлива химические элементы С, H и О связаны между собой в сложные молекулы с различными энергиями связи, на разрыв которых при сжигании затрачивается различное количество энергии. Поэтому нет универсальной формулы, позволяющей рассчитывать теплоту сгорания твердого и жидкого топлива.
Для определения удельной теплоты сгорания твердых и жидких топлив наиболее простой является формула Д.И. Менделеева с эмпирическими коэффициентами для горючих элементов, кДж/кг:
, (1.12)
Для газообразных топлив (при известном составе) теплота сгорания 1м 3 сухого газа определяется по следующей формуле, МДж/м 3 :
, (1.13)
низшая теплота сгорания
2.2 низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.
Рассчитанное на основе единиц молярной доли, массовой доли и объемной доли компонентов значение низшей теплоты сгорания обозначают, соответственно, как`Hs(t1, p1), Ĥs(t1, p1) и 
.
4.2.59 низшая теплота сгорания (net calorific value, lower heating value): Величина энергии сгорания единицы массы топлива, сожженного в атмосфере кислорода в калориметрической бомбе при таких условиях, когда вся вода остается в виде водяного пара при давлении 0,1 МПа.
3.5 низшая теплота сгорания: Величина энергии, выделившейся при сгорании единицы массы твердого топлива из бытовых отходов, сожженного в атмосфере кислорода в калориметрической бомбе при таких условиях, когда вся вода остается в виде водяного пара при давлении 0,1 МПа.
10 Низшая теплота сгорания
Количество тепла, которое выделяется при полном сгорании в воздухе одного кубического метра газа при постоянном давлении, отнесенное к объему сухого газа, определяемого при стандартных условиях измерения: давлении рс и температуре Тс. При этом исходные газы и продукты сгорания имеют одинаковую температуру сгорания Тсг, а все продукты сгорания находятся в газообразном состоянии
Смотри также родственные термины:
3.1.6 низшая теплота сгорания (низшая теплота сгорания при постоянном давлении), Qн [net calorific value (net heat of combustion at constant pressure), Qp]: Количество теплоты, выделяемое при сгорании объемной или массовой единицы твердого или жидкого топлива при постоянном давлении 0,1 МПа (1 атм) и таких условиях, в которых вся вода, находящаяся в продукте, сохраняется в форме пара.
3.11 низшая теплота сгорания газа QH: Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) сухого газа, без учета теплоты конденсации водяных паров.
3.1.8 низшая теплота сгорания газа Hi: Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) сухого газа, без учета теплоты конденсации водяных паров.
3.1.3 низшая теплота сгорания газа Н i: Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) сухого газа, без учета теплоты конденсации водяных паров.
низшая теплота сгорания газа; Нн: Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) сухого газа, без учета теплоты конденсации водяных паров.
Теплоту сгорания газа при условиях испытаний пересчитывают на стандартные условия.
3.24 низшая теплота сгорания топлива : По ГОСТ 17356.
1. Низшая теплота сгорания топлива
Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) топлива, при условии, что вода, образующаяся при сгорании, будет находиться в парообразном состоянии
94. Низшая теплота сгорания угля
Ндп. Низшая теплотворная способность угля
D. Unterer Heizwert
Е. Net calorific value
F. Pouvoir calorifique interieur
Количество тепла, равное высшей теплоте сгорания за вычетом теплоты испарения воды, выделившейся при сгорании угля
Полезное
Смотреть что такое «низшая теплота сгорания» в других словарях:
Низшая теплота сгорания — Теплота сгорания это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы… … Википедия
низшая теплота сгорания — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN lower heating valueLHV … Справочник технического переводчика
низшая теплота сгорания топлива — Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) топлива, при условии, что вода, образующаяся при сгорании, будет находиться в парообразном состоянии. Примечание Низшая объемная теплота сгорания топлива относится к… … Справочник технического переводчика
низшая теплота сгорания газа; Нн — низшая теплота сгорания газа; Нн: Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) сухого газа, без учета теплоты конденсации водяных паров. Теплоту сгорания газа при условиях испытаний пересчитывают на стандартные… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
низшая теплота сгорания газа — 3.11 низшая теплота сгорания газа QH: Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы (объема) сухого газа, без учета теплоты конденсации водяных паров. Источник: ГОСТ Р 51847 2001: Аппараты водонагревательные проточные газовые… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
низшая теплота сгорания топлива — 3.24 низшая теплота сгорания топлива : По ГОСТ 17356. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
низшая теплота сгорания (низшая теплота сгорания при постоянном давлении), Qн — 3.1.6 низшая теплота сгорания (низшая теплота сгорания при постоянном давлении), Qн [net calorific value (net heat of combustion at constant pressure), Qp]: Количество теплоты, выделяемое при сгорании объемной или массовой единицы твердого или… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Низшая теплота сгорания при постоянном давлении — 4.3 Низшая теплота сгорания при постоянном давлении количество тепла, выделившееся при полном сгорании единицы массы твердого топлива в среде кислорода при постоянном давлении. При этом остаточными веществами являются кислород, диоксид углерода,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Низшая теплота сгорания при постоянном объеме — 4.2 Низшая теплота сгорания при постоянном объеме количество тепла, выделившееся при полном сгорании единицы массы твердого топлива в среде кислорода при постоянном объеме. При этом остаточными веществами являются кислород, диоксид углерода, азот … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Низшая теплота сгорания угля — 94. Низшая теплота сгорания угля Ндп. Низшая теплотворная способность угля Калорийность топлива D. Unterer Heizwert Е. Net calorific value F. Pouvoir calorifique interieur Количество тепла, равное высшей теплоте сгорания за вычетом теплоты… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации