Calorische waarde van verschillende brandstoffen: vergelijking van brandstoffen op verbrandingswaarde + tabel met calorische waarden

Wanneer een bepaalde hoeveelheid brandstof verbrandt, komt er een meetbare hoeveelheid warmte vrij. Volgens het Internationale Stelsel van Eenheden wordt de waarde uitgedrukt in Joule per kg of m³. Maar de parameters kunnen ook worden berekend in kcal of kW. Als de waarde wordt gerelateerd aan de meeteenheid van de brandstof, wordt deze specifiek genoemd.

Waarop beïnvloedt de stookwaarde van verschillende brandstoffen? Wat is de waarde van de indicator voor vloeibare, vaste en gasvormige stoffen? De antwoorden op de genoemde vragen worden in het artikel uitvoerig uiteengezet. Daarnaast hebben we een tabel samengesteld met de specifieke verbrandingswarmte van materialen – deze informatie is nuttig bij het kiezen van een hoog-energetisch brandstoftype.

Algemene informatie over stookwaarde

De energie-afgifte bij verbranding moet worden gekenmerkt door twee parameters: hoog rendement en afwezigheid van productie van schadelijke stoffen.

Kunstmatige brandstof wordt verkregen door verwerking van natuurlijke – biologische brandstof. Ongeacht de aggregatietoestand hebben de stoffen in hun chemische samenstelling een brandbaar en een niet-brandbaar deel. Het eerste bestaat uit koolstof en waterstof. Het tweede bestaat uit water, minerale zouten, stikstof, zuurstof, metalen.

Naar aggregatietoestand wordt brandstof onderverdeeld in vloeibaar, vast en gas. Elke groep wordt verder onderverdeeld in een natuurlijke en een kunstmatige subgroep (+)

Bij verbranding van 1 kg van dergelijk 'mengsel' komt er een verschillende hoeveelheid energie vrij. Hoeveel precies deze energie vrijkomt, hangt af van de verhoudingen van de genoemde elementen: brandbaar deel, vochtgehalte, asgehalte en andere componenten.

Verbrandingswarmte van brandstof (TCT) wordt gevormd uit twee niveaus: bovenste en onderste. De eerste indicator wordt verkregen door condensatie van water, bij de tweede wordt deze factor niet meegerekend.

Lagere TCT is nodig voor berekeningen van de brandstofbehoefte en de kosten ervan; met behulp van dergelijke indicatoren worden warmtebalansen opgesteld en wordt het rendement van op brandstof werkende installaties bepaald.

TCT kan analytisch of experimenteel worden berekend. Als de chemische samenstelling van de brandstof bekend is, wordt de formule van Mendelejev toegepast. Experimentele methoden zijn gebaseerd op daadwerkelijke meting van de warmte bij verbranding van brandstof.

In deze gevallen wordt een speciale verbrandingsbom gebruikt – een calorimetrische, samen met een calorimeter en een thermostaat.

De berekeningen zijn individueel voor elke brandstofsoort. Voorbeeld: De verbrandingswaarde in verbrandingsmotoren wordt berekend op basis van de laagste waarde, omdat de vloeistof in de cilinders niet condenseert.

De verbrandingswaarde wordt bepaald met behulp van een calorimetrische bom. Geperste zuurstof wordt verzadigd met waterdamp. In dit milieu wordt een monster van de brandstof geplaatst en worden de resultaten bepaald.

Elk type stof heeft zijn eigen verbrandingswaarde vanwege de specifieke chemische samenstelling. De waarden verschillen aanzienlijk, het bereik is 1.000–10.000 kCal/kg.

Bij het vergelijken van verschillende materialen wordt het concept van referentiebrandstof gebruikt; het wordt gekenmerkt door een laagste verbrandingswaarde van 29 MJ/kg.

Stookwaarde van vaste materialen

Tot deze categorie behoren hout, turf, cokes, oliehoudende leisteen, briketten en poedervormige brandstof. Het hoofdbestanddeel van vaste brandstof is koolstof.

Kenmerken van verschillende houtsoorten

Maximale efficiëntie bij het gebruik van brandhout wordt bereikt onder twee voorwaarden: droogheid van het hout en een langzaam verbrandingsproces.

Stukken hout worden gezaagd of gehakt in stukken van 25-30 cm lang, zodat het brandhout gemakkelijk in de vuurkist kan worden geladen.

Ideaals voor houtkachelverwarming zijn eiken-, berken- en essenhoutblokken. Goede eigenschappen worden gekenmerkt door meidoorn, hazelaar. Bij naaldhoutsoorten is de verbrandingswaarde laag, maar de verbrandingssnelheid hoog.

Hoe verschillende soorten branden:

1. Beuk, berk, es, hazelaar zijn moeilijk aan te steken, maar ze kunnen vochtig branden vanwege het lage vochtgehalte.
2. Els en esp vormen geen roet en 'weten' het uit de schoorsteen te verwijderen.
3. Berk vereist voldoende lucht in de vuurkist, anders zal het roken en hars op de pijpwanden afzetten.
4. Grenen bevat meer hars dan spar, waardoor het vonkt en heter brandt.
5. Peer en appelboom splijten gemakkelijker dan andere en branden uitstekend.
6. Ceder verandert geleidelijk in smeulende kool.
7. Kers en iep roken, en plataan is moeilijk te splijten.
8. Linde en populier branden snel op.

De verbrandingswaarden van verschillende soorten hangen sterk af van de dichtheid van de specifieke soorten. 1 kubieke meter brandhout is ongeveer gelijk aan 200 liter vloeibare brandstof en 200 m³ aardgas. Hout en brandhout behoren tot de categorie met een lage energie-efficiëntie.

Invloed van ouderdom op eigenschappen van steenkool

Steenkool is een natuurlijk materiaal van plantaardige oorsprong. Het wordt gewonnen uit sedimentaire gesteenten. Deze brandstof bevat koolstof en andere chemische elementen.

Naast het type heeft ook de leeftijd van het materiaal invloed op de verbrandingswarmte van steenkool. Bruinkool behoort tot de jonge categorie, gevolgd door steenkool, en de oudste wordt beschouwd als antraciet.

De leeftijd van de brandstof bepaalt ook het vochtgehalte: hoe jonger de steenkool, hoe meer vocht het bevat. Dit beïnvloedt ook de eigenschappen van dit type brandstof.

Het verbrandingsproces van steenkool gaat gepaard met de uitstoot van milieuverontreinigende stoffen, waarbij de roosters van de ketel bedekt raken met slak. Een andere nadelige factor voor de atmosfeer is de aanwezigheid van zwavel in de brandstof. Dit element wordt bij contact met lucht omgezet in zwavelzuur.

Fabrikanten slagen erin het zwavelgehalte in steenkool maximaal te verlagen. Hierdoor verschilt de verbrandingswarmte zelfs binnen één soort. Ook de geografie van de winning beïnvloedt de waarden. Als vaste brandstof kan niet alleen pure steenkool worden gebruikt, maar ook gebriketteerde slak.

De grootste brandstofwaarde wordt waargenomen bij cokeskool. Ook steenkool, houtskool, bruinkool en antraciet hebben goede eigenschappen.

Eigenschappen van pellets en briketten

Deze vaste brandstof wordt industrieel vervaardigd uit diverse hout- en plantaardige afvalstoffen.

Verkleinde spaanders, schors, karton, stro worden gedroogd en met behulp van speciale apparatuur omgezet in korrels. Om de massa een bepaalde viscositeit te geven, wordt er een polymeer - lignine - aan toegevoegd.

Pellets hebben een acceptabele prijs, die wordt beïnvloed door de hoge vraag en de kenmerken van het productieproces. Dit materiaal kan alleen worden gebruikt in ketels die voor dit type brandstof zijn ontworpen.

Briketten verschillen alleen in vorm; ze kunnen in ovens en ketels worden geladen. Beide soorten brandstof worden onderverdeeld op basis van grondstof: van rondhout, turf, zonnebloem, stro.

Pellets en briketten hebben aanzienlijke voordelen ten opzichte van andere brandstofsoorten:

• volledige milieuvriendelijkheid;
• mogelijkheid tot opslag onder vrijwel alle omstandigheden;
• bestendigheid tegen mechanische invloeden en schimmel;
• gelijkmatige en langdurige verbranding;
• optimale korrelgrootte voor het laden in het verwarmingstoestel.

Milieuvriendelijke brandstof is een goed alternatief voor traditionele warmtebronnen die niet hernieuwbaar zijn en een negatieve invloed hebben op het milieu. Maar pellets en briketten hebben een verhoogd brandgevaar, waarmee rekening moet worden gehouden bij het inrichten van de opslagruimte.

Indien gewenst kunt u zelf brandstofbriketten maken, meer informatie – in dit artikel.

Parameters van vloeibare stoffen

Vloeibare materialen worden, net als vaste, onderverdeeld in de volgende componenten: koolstof, waterstof, zwavel, zuurstof, stikstof. De procentuele verhouding wordt uitgedrukt in massa.

Uit zuurstof en stikstof wordt het interne organische ballast van de brandstof gevormd; deze componenten branden niet en zijn voorwaardelijk in de samenstelling opgenomen. Externe ballast wordt gevormd uit vocht en as.

Hoge soortelijke verbrandingswarmte wordt waargenomen bij benzine. Afhankelijk van het merk bedraagt deze 43-44 MJ.

Vergelijkbare waarden van soortelijke verbrandingswarmte worden ook vastgesteld voor vliegtuigkerosine – 42,9 MJ. Ook diesel valt in de categorie van leiders wat betreft de calorische waarde – 43,4-43,6 MJ.

Omdat benzine een hogere SVC heeft dan diesel, zou het ook een hoger verbruik en rendement moeten hebben. Maar diesel is 30-40% zuiniger dan benzine.

Relatief lage SVC-waarden kenmerken vloeibare raketbrandstof, ethyleenglycol. Alcohol en aceton onderscheiden zich door een minimale soortelijke verbrandingswarmte. Hun waarden zijn aanzienlijk lager dan die van traditionele motorbrandstoffen.

Eigenschappen van gasvormige brandstof

Gasvormige brandstof bestaat uit koolmonoxide, waterstof, methaan, ethaan, propaan, butaan, ethyleen, benzeen, waterstofsulfide en andere componenten. Deze waarden worden uitgedrukt in volumeprocenten.

Waterstof heeft de hoogste verbrandingswarmte. Bij verbranding geeft een kilogram van de stof 119,83 MJ warmte af. Maar het heeft een verhoogde explosiviteit.

Hoge calorische waarden worden ook waargenomen bij aardgas.

Deze bedragen 41-49 MJ per kg. Maar bij zuiver methaan is de verbrandingswarmte hoger – 50 MJ per kg.

Vergelijkende tabel van indicatoren

In de tabel worden de waarden van de massaspecifieke verbrandingswarmte van vloeibare, vaste en gasvormige brandstoffen weergegeven.

Uit de tabel blijkt dat waterstof de hoogste SVC-waarden heeft van alle stoffen, niet alleen van gasvormige. Het behoort tot de hoogenergetische brandstoffen.

Het verbrandingsproduct van waterstof is gewoon water. Tijdens het proces komen geen verbrandingsslakken, as, koolmonoxide en kooldioxide vrij, wat de stof tot een milieuvriendelijke brandstof maakt. Maar het is explosief en heeft een lage dichtheid, waardoor dergelijke brandstof moeilijk vloeibaar te maken en te transporteren is.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Over de calorische waarde van verschillende houtsoorten. Vergelijking van waarden per m³ en kg.

SVC is de belangrijkste thermische en operationele eigenschap van brandstof. Deze waarde wordt gebruikt in verschillende menselijke activiteiten: warmtemotoren, elektriciteitscentrales, industrie, bij het verwarmen van woningen en het bereiden van voedsel.

De calorische waarden helpen om verschillende brandstoffen te vergelijken op basis van de vrijgekomen energie, de benodigde massa brandstof te berekenen en te besparen op kosten.

Heeft u iets toe te voegen of heeft u vragen over het onderwerp calorische waarde van verschillende brandstoffen? U kunt reacties achterlaten op de publicatie en deelnemen aan discussies – het contactformulier bevindt zich in het onderste blok.