内燃机的燃料热值

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所属分类:内燃机

在内燃机研究中,关于内燃机燃料热值是一定要弄清楚的,特别是计算发动机的热效率时,这是其中的一个参数量,简单说,燃料热值就是单位质量燃烧的放热量。

燃料热值也叫燃料发热量,是指单位质量(指固体或液体)或单位体积(指气体)的燃料完全燃烧,燃烧产物冷却到燃烧前的温度(一般为环境温度)时所释放出来的热量。在内燃机中准确测定热值是很重要的。 燃料热值是评价燃料质量的主要指标,是热平衡、热效率和煤耗计算的依据。但热值测定技术较为复杂,影响的因素也较多。

燃料热值对比

高位热值

固体或液体发热量的单位是千卡/千克(kcal/kg)、千焦耳/千克(KJ/kg)或兆卡/千克(Mcal/kg)、兆焦尔/千克(MJ/kg);气体燃料的发热量单位是千卡/标准立方米(kcal/Nm3)、千焦耳/标准立方米(KJ/Nm3)或兆卡/标准立方米(Mcal/Nm3)、兆焦尔/标准立方米(MJ/Nm3)。燃料热值有高位热值与低位热值两种。

高位热值是指燃料在完全燃烧时释放出来的全部热量,即在燃烧生成物中的水蒸汽凝结成水时的发热量,也称毛热。

低位热值

低位热值是指燃料完全燃烧,其燃烧产物中的水蒸汽以气态存在时的发热量,也称净热。

高位热值与低位热值的区别,在于燃料燃烧产物中的水呈液态还是气态,水呈液态是高位热值,水呈气态是低位热值。低位热值等于从高位热值中扣除水蒸汽的凝结热。

燃料热值计算方法

燃料大都用于燃烧,各种炉窑的排烟温度均超过水蒸汽的凝结温度,不可能使水蒸气的凝结热释放出来,所以在能源利用中一般都以燃料的应用的低位发热量作为计算基础。

  • 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
  • 天然气 36.22 1.236
  • 液化石油气(气态)87.92-100.50 3.000-3.429
  • 液化石油气(液态)45.22-50.23 MJ/kg 1.543-1.714

燃料热值可以由热力学数据算得,也可以根据配平的化学方程式半定量估算—大约是每摩尔燃料燃烧时耗氧量摩尔数的100倍 , 单位为千卡 /摩尔 (以焦耳计,如:

  1. 辛烷燃烧:C8H18(液)+ 12.5O2 (气)= 8CO2:(气)+ 9H2O(气)
  2. 天然气燃烧:CH4(气)+2O2(气)= CO2(气)+ 2H2O
  3. 估算天然气热值为100*2=200kcal/mol

当一种化学燃料转变为另一种化学燃料时 , 如果不消耗氧 , 则其所具有的能量并没有明显改变, 因为转变前后燃料燃烧时的耗氧量是相等的, 燃烧热的少量变化可通过变化前后两种燃料的燃烧热相减而得到。

例如: 3C+4H2O=2CH3OH+ CO2

燃料热值测定中的问题

恒温式热量计在测定过程中产生热交换,即量热体系与周围环境产生热交换。根据牛顿冷却定律 , 一个物体的冷却速度与温差 ( 物体温度与周围环垅温度之差 ) 成正比。热值测定中,内筒相当于物体,外筒相当于周围环境,内筒降温速度是否和内外筒温差成正比这要看热量计系统中K是否是常数根据热力学基本原理,热量计内筒的降温,是由内外筒之间热的传导、辐射、对流和蒸发造成的。

燃料放热量相关计算

液体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式:Q放=mq 

气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式:Q=Vq

Q表示热量(J),q表示热值( J/kg ),m表示固体燃料的质量(kg),V表示气体燃料的体积(m^3)。

q=Q放/m(固体);q=Q放/v(气体)

W=Q放=qm=Q放/m W=Q放=qV=Q放/v (W:总功)

以上就是内燃机的燃料燃烧热值相关介绍。

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