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在內燃機研究中,關于內燃機燃料熱值是一定要弄清楚的,特別是計算發動機的熱效率時,這是其中的一個參數量,簡單說,燃料熱值就是單位質量燃燒的放熱量。
燃料熱值也叫燃料發熱量,是指單位質量(指固體或液體)或單位體積(指氣體)的燃料完全燃燒,燃燒產物冷卻到燃燒前的溫度(一般為環境溫度)時所釋放出來的熱量。在內燃機中準確測定熱值是很重要的。 燃料熱值是評價燃料質量的主要指標,是熱平衡、熱效率和煤耗計算的依據。但熱值測定技術較為復雜,影響的因素也較多。

高位熱值
固體或液體發熱量的單位是千卡/千克(kcal/kg)、千焦耳/千克(KJ/kg)或兆卡/千克(Mcal/kg)、兆焦爾/千克(MJ/kg);氣體燃料的發熱量單位是千卡/標準立方米(kcal/Nm3)、千焦耳/標準立方米(KJ/Nm3)或兆卡/標準立方米(Mcal/Nm3)、兆焦爾/標準立方米(MJ/Nm3)。燃料熱值有高位熱值與低位熱值兩種。
高位熱值是指燃料在完全燃燒時釋放出來的全部熱量,即在燃燒生成物中的水蒸汽凝結成水時的發熱量,也稱毛熱。
低位熱值
低位熱值是指燃料完全燃燒,其燃燒產物中的水蒸汽以氣態存在時的發熱量,也稱凈熱。
高位熱值與低位熱值的區別,在于燃料燃燒產物中的水呈液態還是氣態,水呈液態是高位熱值,水呈氣態是低位熱值。低位熱值等于從高位熱值中扣除水蒸汽的凝結熱。
燃料熱值計算方法
燃料大都用于燃燒,各種爐窯的排煙溫度均超過水蒸汽的凝結溫度,不可能使水蒸氣的凝結熱釋放出來,所以在能源利用中一般都以燃料的應用的低位發熱量作為計算基礎。
- 重油 39.36-41.03 1.343-1.400
- 柴油 46.04 1.571
- 煤油 43.11 1.471
- 汽油 43.11 1.471
- 天然氣 36.22 1.236
- 液化石油氣(氣態)87.92-100.50 3.000-3.429
- 液化石油氣(液態)45.22-50.23 MJ/kg 1.543-1.714
燃料熱值可以由熱力學數據算得,也可以根據配平的化學方程式半定量估算—大約是每摩爾燃料燃燒時耗氧量摩爾數的100倍 , 單位為千卡 /摩爾 (以焦耳計,如:
- 辛烷燃燒:C8H18(液)+ 12.5O2 (氣)= 8CO2:(氣)+ 9H2O(氣)
- 天然氣燃燒:CH4(氣)+2O2(氣)= CO2(氣)+ 2H2O
- 估算天然氣熱值為100*2=200kcal/mol
當一種化學燃料轉變為另一種化學燃料時 , 如果不消耗氧 , 則其所具有的能量并沒有明顯改變, 因為轉變前后燃料燃燒時的耗氧量是相等的, 燃燒熱的少量變化可通過變化前后兩種燃料的燃燒熱相減而得到。
例如: 3C+4H2O=2CH3OH+ CO2
燃料熱值測定中的問題
恒溫式熱量計在測定過程中產生熱交換,即量熱體系與周圍環境產生熱交換。根據牛頓冷卻定律 , 一個物體的冷卻速度與溫差 ( 物體溫度與周圍環垅溫度之差 ) 成正比。熱值測定中,內筒相當于物體,外筒相當于周圍環境,內筒降溫速度是否和內外筒溫差成正比這要看熱量計系統中K是否是常數根據熱力學基本原理,熱量計內筒的降溫,是由內外筒之間熱的傳導、輻射、對流和蒸發造成的。
燃料放熱量相關計算
液體燃料完全燃燒釋放的熱量的計算公式:Q放=mq
氣體燃料完全燃燒釋放的熱量的計算公式:Q=Vq
Q表示熱量(J),q表示熱值( J/kg ),m表示固體燃料的質量(kg),V表示氣體燃料的體積(m^3)。
q=Q放/m(固體);q=Q放/v(氣體)
W=Q放=qm=Q放/m W=Q放=qV=Q放/v (W:總功)
以上就是內燃機的燃料燃燒熱值相關介紹。