Теория:

Различные виды топлива (твердое, жидкое и газообразное) характеризуются общими и специфическими свойствами. К общим свойствам топлива относятся удельная теплота сгорания и влажность, к специфическим — зольность, сернистость (содержание серы), плотность, вязкость и другие свойства.

Удельная теплота сгорания топлива — это количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании \(1\) кг твердого или жидкого топлива или \(1\) м³ газообразного топлива.
Энергетическая ценность топлива в первую очередь определяется его удельной теплотой сгорания.
Удельная теплота сгорания обозначается буквой \(q\). Единицей удельной теплоты сгорания является \(1\) Дж/кг для твердого и жидкого топлива и \(1\) Дж/м³ для газообразного топлива.
Удельную теплоту сгорания на опыте определяют довольно сложными методами.
 
Таблица 2. Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива
 
Твердое топливо
Вещество
Удельная теплота сгорания,
МДж/кг
Бурый уголь
\(9,3\)
Древесный уголь
\(29,7\)
Дрова сухие
\(8,3\)
Древесные чурки
\(15,0\)
Каменный уголь
марки А-I
\(20,5\)
Каменный уголь
марки А-II
\(30,3\)
Кокс
\(30,3\)
Порох
\(3,0\)
Торф
\(15,0\)
 
Жидкое топливо
Вещество
Удельная теплота сгорания,
МДж/кг
Бензин, нефть
\(46,0\)
Дизельное топливо
\(42,0\)
Керосин
\(43,0\)
Мазут
\(40,0\)
Спирт этиловый
\(27,0\)
 
Газообразное топливо
(при нормальных условиях)
Вещество
Удельная теплота сгорания,
МДж/м³
Генераторный газ
\(5,5\)
Коксовый газ
\(16,4\)
Природный газ
\(35,5\)
Светильный газ
\(21,0\)
Водород
\(120,0\)
 
Из этой таблицы видно, что наибольшей является удельная теплота сгорания водорода, равная \(120\) МДж/м³. Это значит, что при полном сгорании водорода объемом \(1\) м³ выделяется \(120\) МДж \(=\)\(120\)106 Дж энергии.
Водород — один из высокоэнергетических видов топлива. Кроме того, продуктом сгорания водорода является обычная вода, в отличие от других видов топлива, где продуктами сгорания являются углекислый и угарный газы, зола и топочные шлаки. Это делает водород экологически наиболее чистым топливом.
Однако газообразный водород взрывоопасен. К тому же он имеет самую малую плотность в сравнении с другими газами при равной температуре и давлении, что создает сложности со сжижением водорода и его транспортировкой.
 
Общее количество теплоты \(Q\), выделяемое при полном сгорании \(m\) кг твердого или жидкого топлива, вычисляется по формуле:
 
Q=qm.
 
Общее количество теплоты \(Q\), выделяемое при полном сгорании \(V\) м³ газообразного топлива, вычисляется по формуле:
 
Q=qV.

Влажность (содержание влаги) топлива снижает его теплоту сгорания, так как увеличивается расход теплоты на испарение влаги и увеличивается объем продуктов сгорания (из-за наличия водяного пара).
Зольность — это количество золы, образующейся при сгорании минеральных веществ, содержащихся в топливе. Минеральные вещества, содержащиеся в топливе, понижают его теплоту сгорания, так как уменьшается содержание горючих компонентов (основная причина) и увеличивается расход тепла на нагрев и плавление минеральной массы.
Сернистость (содержание серы) относится к отрицательному фактору топлива, так как при его сгорании образуются сернистые газы, загрязняющие атмосферу и разрушающие металл. Кроме того, сера, содержащаяся в топливе, частично переходит в выплавляемый металл, сваренную стекломассу, снижая их качество. Например, для варки хрустальных, оптических и других стекол нельзя использовать топливо, содержащее серу, так как сера значительно понижает оптические свойства и колер стекла.