Puterea calorifica a combustibililor

Cojocaru Mircea

Clasa a XII-a MIEG

Puterea calorifică, (căldura de ardere) reprezintă numărul de unități de căldură degajate prin arderea completă a unei unități de masă de combustibil în condițiile prevăzute de standarde. Unitatea de masă poate fi molul, kilogramul sau metrul cub normal iar reacția chimică de ardere este în mod obișnuit o oxidare a hidrocarburilor, rezultând dioxid de carbon, apă și căldură.

Puterea calorifică a combustibililor solizi (și lichizi grei, care nu se evaporă) este măsurată cu bomba calorimetrică, iar cea a combustibililor gazoși (și lichizi volatili) cu calorimetrul cu circulație de apă. Termenul de putere calorifică nu este corect, deoarece unitatea de măsură nu se raportează la timp (nu este o „putere”). În limba română el provine din franceză pouvoir calorifique, la fel ca în toate limbile latine, și, deși s-a propus înlocuirea sa cu termenul căldură de ardere, în lucrările de specialitate din termoenergetică și în toate standardele de profil se folosește expresiaputere calorifică.  

Există două tipuri de putere calorifică: Puterea calorifică superioară,în care vaporii de apă formați

în timpul arderii se condensează, cedând căldura lor latentă de vaporizare.

Puterea calorifică inferioară,în care vaporii de apă formați în timpul arderii rămân în formă gazoasă, ca urmare nu cedează căldura lor latentă de vaporizare.

•Combustibili solizi  Carbunii fosili s-au format prin incarbonizarea (imbogatirea in

carbon) a substantelor de origine vegetala (celuloza, lignina, rasini naturale, etc.); ei contin un procant mai mare de carbon decat lemnul, si de aceea au o putere calorica superioara,acesti combustibili avand o putrer calorica de aproximativ 12 – 16 MJ/kg .

              

Lemnul Cea mai importantă utilizare la nivel mondial a lemnului

este cea de combustibil: lemnul oferă 3.5 Wh/kg (1 metru cub de lemn este egal cu 0,147 tone echivalent petrol = 1480 kWh).Arderea are loc în trei etape: în prima, lemnul este uscat la temperaturi de până la 150° C, evaporând apa conținută. Apoi, între 150° C și 600° C are loc piroliza. Componentele gazoase din lemn sunt apoi eliberate și este format cărbune. În sfârșit, de la 400 la 1300° C, are loc oxidarea (arderea).

•Combustibili lichizi

Combustibilii lichizi sunt obtinuti, in mare parte, prin prelucrarea titeiului (petrol brut).

          Prin distilarea atmosferica (distilare primara) se obtin din titei: benzine, petrol lampant, motorina, pacura. Benzinele sunt folosite drept combustibili (carburanti) pentru motoarele Diesel, iar pacura este folosita in special in instalatiile casnice, da incalzire; in ultimul timp, pacura este prelucrata (distilare in vid) si transformata in produsi valorosi (lubrifianti).

Benzina si motorina

Benzina, este un amestec lichid derivat din petrol, care este compus în principal din hidrocarburi lichide (având între șase și zece atomi de carbon în moleculă) și care este imbunătățit cu benzenuri, pentru a mări cifra octanică, folosit drept combustibil în motoare cu combustie internă,si are puterea calorifica 47,30 MJ/kg.

Motorina este combustibilul lichid folosit de obicei la un motor diesel. Ea se obține prin distilarea petrolului. La motoare ea poate fi înlocuită cu biodieselul.Motorina are puterea calorica de 44,80 MJ/kg.

Kerosenul Kerosenul este fracțiunea din țiței care distilează între

150 – 275 °C. Este un lichid limpede, format din hidrocarburi care conțin între 6 și 16 atomi de carbon în moleculă. Are densitatea de 780 – 810 kg/m3. Punctul de inflamabilitate este cuprins între 37 – 65 °C, iar temperatura de autoaprindere este de 220 °C. Puterea calorifică inferioară este de 43,1 MJ/kg, iar cea superioară de 46,2 MJ/kg.Kerosenul nu este miscibil cu apa, dar este miscibil cu solvenți petrolieri.Avioanele folosesc drept combustibil kerosenul.

Gazul natural

Gazul natural este un gaz inflamabil care se află sub formă de zăcământ în straturile din adâncime ale pământului. Gazul natural este asociat cu zăcăminte depetrol, procesele lor de formare fiind asemănătoare. Compoziția gazului natural constă în cea mai mare parte în metan, deosebindu-se de acesta prin compoziția chimică.  Gazul este clasificat după compoziție în diferite categorii, gaz sărac și gaz bogat. Gazul sărac are un procent mai ridicat de metan (87–99% volumic), pe când în gazul bogat conținutul în metan oscilează între 80 și 87% volumic, având în compoziție cantități mai mari de dioxid de carbon și azot. Densitatea este între 0,700–0,840 kg/m³. După compoziție (gaz sărac sau gaz bogat), căldura degajată prin ardere (puterea calorifică) este: 8,2– 11,1 kWh/m³N = 30–40 MJ/m³N, iar temperatura de fierbere este de -161 °C.

Combustibili nucleari Combustibilii nucleari se caracterizeazâ printr-o mare intensitate energeticâ ca

sursâ de energie primarâ. Astfel, energia degajatâ în timpul fizionârii unui gram de uraniu 235 se echivaleazâ cu arderea a 250 kg de cârbune superior.

Cu alte cuvinte, la resursele de combustibili nucleari,in afarâ de uraniu natural, apartine si toriu. Cât priveste plutoniul, el este un element artificial, care n-a fost gâsit pânâ acum în naturâ, si dacâ existâ, se gaseste în cantitâti foarte mici.

Uraniu:Energie de fuziune15,48 kJ/molEnergie de evaporare477 kJ/mol

Plutoniu:Energie de fuziune2,82 kJ/molEnergie de evaporare333,5 kJ/mol

Thoriu:Energie de fuziune13,81 kJ/mol

Bibliografie

www.wikipedia.com www.congaz.ro www.atmoz.cz www.refrate.ro www.gdfsuez.ro