Brennverdien er energien som kan oppnås ved fullstendig å konvertere en enhetsmasse av en energivektor under standardforhold .
Den måler derfor dens gyldighet siden hovedproblemet ved bruk av energivektorer nettopp er størrelsen, som for et fast stoff og en væske vanligvis representeres av massen , mens det for en gass eller et plasma vanligvis tilsvarer volumet . Hvis forbrenning velges som konvertering, faller det sammen med standard masse- eller volumentalpi for forbrenning av drivstoffet .
Generelt skilles det mellom:
I det internasjonale systemet måler det i mega joule per kilogram eller, i en foreldet form, i kilokalorier per kilogram , eller i britiske termiske enheter per pund . For gassformig brensel kan det finnes å referere til stoffmengden uttrykt i normal kubikkmeter (Nm³) eller i standard kubikkmeter (Sm³), avhengig av temperatur- og trykkforholdene som volummålingen refererer til.
Den høyere brennverdien er mengden varme som blir tilgjengelig som et resultat av fullstendig forbrenning ved konstant trykk av enhetsmassen til drivstoffet, når forbrenningsproduktene bringes tilbake til starttemperaturen til drivstoffet og forbrenningsmidlet .
Bestemmelsen av brennverdien kan oppnås omtrentlig med beregningen, på grunnlag av elementæranalysen av drivstoffet, eller direkte ved bruk av egnede kalorimetriske instrumenter.
I det første tilfellet bestemmes massen av brenselelementene, hovedsakelig karbon ( ) og hydrogen ( ), muligens også svovel ( ), som finnes i et kilo brensel ved hjelp av elementær kjemisk analyse; deretter blir varmetilførselen gitt av hver av dem evaluert, og resultatene blir lagt sammen, i henhold til følgende omtrentlige formel [1] :
Beregningen gir en omtrentlig verdi fordi mengden varme som oppnås også avhenger av styrken til de kjemiske bindingene i molekylene til startbrenselet.
For eksempel, med tanke på at om lag karbon utvikles ved forbrenning og at av hydrogen utvikler det seg rundt og har en fyringsolje med et karboninnhold av og av hydrogen i massen (dvs. av karbon og hydrogen for olje), mens resten består av inert materie, vil dens høyere brennverdi være:
På den annen side utføres den direkte måling av den høyere brennverdien ved hjelp av Mahler -kalorimetribomben eller lignende apparat, hvor det foretas en fullstendig støkiometrisk reaksjon mellom en velbestemt mengde brennstoff og oksygen. Varmen som produseres av reaksjonen absorberes av en kjent masse vann (eller annen væske), hvis temperaturøkning måles. Derfor er mengden varmevekslet fastslått.
Dulongs formel er et empirisk forhold for beregning av den høyere brennverdien, som kombinerer de viktigste forbrenningsreaksjonene med tanke på energien som frigjøres av hver av dem.
hvor er massefraksjonen av det th elementet i prøven, og de hevede bokstavene står for karbon, hydrogen, oksygen, svovel og nitrogen .
Ved normal forbrenning frigjøres forbrenningsproduktene typisk ved en høyere temperatur enn referansebrenseltemperaturen. Dermed blir en del av den teoretisk tilgjengelige varmen 'spredt' ved oppvarming av røyken og fremfor alt ved fordamping av vannet som produseres ved forbrenning. Det må tas i betraktning at for hver grad av økning i røykens temperatur trengs det ca avgasser og at for hver kg vanndamp i røyken ca.
Konvensjonelt er den nedre brennverdien definert som "den øvre brennverdien redusert av kondensasjonsvarmen til vanndampen under forbrenning".
Dette er verdien som vanligvis refereres til når man snakker om brennverdien til et drivstoff og effektiviteten til en termisk motor.
I moderne kondenserende kjeler er det mulig å gjenvinne en del av den latente varmen til vanndampen. Dette faktum gjør det mulig å oppnå, fra en kg drivstoff, en mengde varme som er større enn den nedre brennverdien, derfor med en nominell virkningsgrad lik 100 %, selv om en del av den teoretisk tilgjengelige varmen (høyere brennverdi) fortsetter å bli spredt med røyken.For å bestemme netto brennverdi ved hjelp av elementær analyse, kan følgende omtrentlige formel [1] brukes :
,
der de antok (forsømmer de mindre viktige vilkårene):
Å ha en fyringsolje med innhold av karbon, hydrogen, fuktighet:
du kan enkelt få PCI:
Den lavere brennverdien kan også oppnås fra den høyere brennverdien: når PCS er kjent, trekkes den fra denne for hver kg vanndamp som finnes i røyken. Vanndampen i røyken vil skyldes forbrenning av hydrogen og fuktigheten i drivstoffet. I eksemplet med fyringsoljen nevnt ovenfor, og å vite at:
vi har:
Det kan bemerkes at verdien beregnet med de to formlene avviker litt ettersom de er omtrentlige evalueringer.
Med andre ord, netto brennverdi er lik brutto brennverdi minus hydrogeninnholdet i drivstoffet, multiplisert med og med , minus fuktighetsinnholdet i drivstoffet, multiplisert med :
Brennverdien til kommersielle energibærere er svært varierende og avhenger av opprinnelsen til materialet og behandlingene som senere er gjennomgått, derfor er verdiene i tabellen rent veiledende [2] .
Brennverdi av noen bærere |
Høyere brennverdi Δ c H s o |
Lavere brennverdi Δ c H i o | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Energivektor | MJ / kg | MJ / Nm³ | MJ / Sm³ | kWh / Sm³ | MJ / kg | MJ / Nm³ | MJ / Sm³ | kWh / Sm³ |
3 % anriket urandioksid [3] | 2 070 000 | - | - | - | 2 070 000 | - | - | - |
Korn | - | - | - | - | 13.9 | - | - | - |
Tørt treverk [4] (fuktighet <15 %) | 18,5 [5] | - | - | - | 17 [6] | - | - | - |
Lignin | 25.5 | - | - | - | - | - | - | - |
Cellulose | 17.8 | - | - | - | - | - | - | - |
Vegetabilsk harpiks | 35,8 | - | - | - | - | - | - | - |
Tørr torv | - | - | - | - | 1. 3 | - | - | - |
Våt torv | - | - | - | - | 6 | - | - | - |
Kull | - | - | - | - | 33,5 | - | - | - |
Grafitt | 32,65 | - | - | - | 32.808 | - | - | - |
Masovnsgass | - | - | - | - | 32,0 | - | - | - |
Lysende gass | - | 19.7 | - | - | - | 17.5 | - | - |
Cola | 29.6 | - | - | - | 34.2 | - | - | - |
Brennende olje | - | - | - | - | 41,3 [7] | - | - | - |
Nafta | - | - | - | - | 40,2 | - | - | - |
Diesel drivstoff | 47,3 [7] | 38400 | - | - | 44,4 | 36300 | - | - |
Parafin | 46,2 [7] | - | - | - | 43,5 | - | - | - |
Gass | 46,0 | - | - | - | 43,6 | - | - | - |
Liquefied Petroleum Gas (LPG) | - | - | - | - | 46,1 | - | 26280 | 7300 |
Naturgass | 54 | - | - | - | 47,7 | - | 34,54 | 9,59 |
Dimetyleter (DME) | 31.681 | - | - | - | 28.882 | 19.4 | - | - |
Benzen | 41,8 | - | - | - | - | - | - | - |
Terpentin | 45,40 | - | - | - | 45,4 | - | - | - |
Acetylen | 49,9 | - | - | - | - | - | - | - |
Pentan | 45,35 | - | - | - | - | - | - | - |
Butan | 49,50 | - | - | - | 45,75 | - | - | - |
Propan | 50,35 | - | 101,95 | - | 46,35 | - | 93,70 | - |
Metan | 55,50 | 39,13 | 37.09 | 10.30 | 50,0 | 35,22 | 33,39 | 9.27 |
Hydrogen | 141,8 | 12.742 | - | - | 120,0 | 11.109 | - | - |
Propanol | 33,6 | - | - | - | - | - | - | - |
Etanol | 29.7 | - | - | - | 27.1 | - | - | - |
Metanol | 22.7 | - | - | - | 19.7 | - | - | - |
Aceton | - | - | - | - | 28.548 | - | - | - |
Ammoniakk | 22.5 | - | - | - | - | - | - | - |
Hydrazin | 19.4 | - | - | - | - | - | - | - |
Karbonmonoksid | - | - | - | - | 10.05 | - | - | - |
Svovel | - | - | - | - | 9,163 | - | - | - |
Sukker | - | - | - | - | 17 | - | - | - |