Pouvoir calorifique des différents types de combustibles : comparaison des combustibles par pouvoir calorifique + tableau du pouvoir calorifique
Lorsqu’une certaine quantité de carburant est brûlée, une quantité mesurable de chaleur est libérée.Selon le Système International d'Unités, la valeur est exprimée en Joules par kg ou m3. Mais les paramètres peuvent également être calculés en kcal ou en kW. Si la valeur est liée à une unité de mesure du carburant, elle est dite spécifique.
Qu’est-ce qui affecte le pouvoir calorifique des différents carburants ? Quelle est la valeur de l'indicateur pour les substances liquides, solides et gazeuses ? Les réponses aux questions ci-dessus sont décrites en détail dans l'article. De plus, nous avons préparé un tableau affichant la chaleur spécifique de combustion des matériaux - ces informations seront utiles lors du choix d'un type de carburant à haute énergie.
Le contenu de l'article :
Informations générales sur le pouvoir calorifique
La libération d'énergie lors de la combustion doit être caractérisée par deux paramètres : un rendement élevé et l'absence de production de substances nocives.
Le carburant artificiel est obtenu en traitant du carburant naturel - carburant biologique. Quel que soit l'état d'agrégation, les substances dans leur composition chimique comportent une partie inflammable et une partie ininflammable. Le premier est le carbone et l’hydrogène. Le second est constitué d’eau, de sels minéraux, d’azote, d’oxygène et de métaux.
Lorsque 1 kg d'un tel « mélange » est brûlé, différentes quantités d'énergie sont libérées. La quantité exacte de cette énergie qui sera libérée dépend des proportions de ces éléments - la partie combustible, l'humidité, la teneur en cendres et d'autres composants.
La chaleur de combustion du carburant (HCT) est formée de deux niveaux : le plus élevé et le plus bas. Le premier indicateur est obtenu grâce à la condensation de l'eau, dans le second, ce facteur n'est pas pris en compte.
Le TCT le plus bas est nécessaire pour calculer le besoin en combustible et son coût ; à l'aide de tels indicateurs, les bilans thermiques sont établis et l'efficacité des installations de combustion de combustible est déterminée.
Le TST peut être calculé analytiquement ou expérimentalement. Si la composition chimique du carburant est connue, la formule périodique est appliquée. Les techniques expérimentales sont basées sur la mesure réelle de la chaleur provenant de la combustion de combustibles.
Dans ces cas, une bombe à combustion spéciale est utilisée - une bombe calorimétrique, accompagnée d'un calorimètre et d'un thermostat.
Les caractéristiques des calculs sont individuelles pour chaque type de carburant. Exemple : le TCT dans les moteurs à combustion interne est calculé à partir de la valeur la plus basse, car le liquide ne se condense pas dans les cylindres.
Chaque type de substance possède son propre TST en raison des caractéristiques de sa composition chimique. Les valeurs varient considérablement, la plage de fluctuations est de 1 000 à 10 000 kCal/kg.
Lors de la comparaison de différents types de matériaux, la notion de carburant de référence est utilisée ; elle se caractérise par un TCT inférieur de 29 MJ/kg.
Pouvoir calorifique des matières solides
Cette catégorie comprend le bois, la tourbe, le coke, le schiste bitumineux, les briquettes et le combustible pulvérisé. Le principal composant du combustible solide est le carbone.
Caractéristiques des différents types de bois
L'efficacité maximale de l'utilisation du bois de chauffage est obtenue à condition que deux conditions soient remplies : du bois sec et un processus de combustion lent.
Idéal pour chauffage au poêle à bois les barres de chêne, de bouleau et de frêne sont prises en compte. L'aubépine et le noisetier se caractérisent par de bons indicateurs. Mais les conifères ont un faible pouvoir calorifique, mais un taux de combustion élevé.
Comment différentes roches brûlent :
- Hêtre, bouleau, frêne, noisetier difficiles à fondre, mais ils sont capables de brûler humides en raison de leur faible teneur en humidité.
- Aulne à tremble ne pas former de suie et « savoir comment » l'enlever de la cheminée.
- Bouleau nécessite une quantité d'air suffisante dans le foyer, sinon il fumera et déposera de la résine sur les parois du tuyau.
- Pin contient plus de résine que l’épicéa, donc elle produit des étincelles et brûle plus fort.
- Poire et pommier Il se fend plus facilement que les autres et brûle bien.
- Cèdre se transforme progressivement en charbon fumant.
- Cerise et orme ça fume, et le platane est difficile à fendre.
- Tilleul au peuplier s'épuiser rapidement.
Les indicateurs TST de différentes races dépendent fortement de la densité de races spécifiques. 1 mètre cube de bois de chauffage équivaut à environ 200 litres de combustible liquide et 200 m3 gaz naturel. Le bois et le bois de chauffage entrent dans la catégorie des produits à faible efficacité énergétique.
Effet de l'âge sur les propriétés du charbon
Le charbon est une matière naturelle d'origine végétale. Il est extrait de roches sédimentaires. Ce carburant contient du carbone et d'autres éléments chimiques.
Outre le type, la chaleur de combustion du charbon est également influencée par l'âge du matériau. Le marron appartient à la catégorie des jeunes, suivi de la pierre, et l'anthracite est considéré comme le plus ancien.
Le processus de combustion du charbon s'accompagne de la libération de substances qui polluent l'environnement et les grilles des chaudières sont recouvertes de scories. Un autre facteur défavorable pour l’atmosphère est la présence de soufre dans le carburant. Cet élément, au contact de l'air, se transforme en acide sulfurique.
Les fabricants parviennent à réduire au maximum la teneur en soufre du charbon. En conséquence, le TST diffère même au sein d’une même espèce. La géographie de la production influence également les performances. Non seulement le charbon pur, mais aussi les scories briquetées peuvent être utilisés comme combustible solide.
La capacité de combustible la plus élevée est observée dans le charbon à coke. La pierre, le charbon de bois, le lignite et l'anthracite ont également de bonnes caractéristiques.
Caractéristiques des pellets et briquettes
Ce combustible solide est produit industriellement à partir de divers déchets de bois et végétaux.
Les copeaux déchiquetés, l'écorce, le carton, la paille sont séchés et utilisés équipement spécial se transforme en granulés. Pour que la masse acquière un certain degré de viscosité, un polymère, la lignine, y est ajouté.
Les briquettes ne diffèrent que par leur forme : elles peuvent être chargées dans des fours et des chaudières. Les deux types de combustibles sont divisés en types basés sur les matières premières : bois rond, tourbe, tournesol, paille.
U pellets et briquettes il présente des avantages significatifs par rapport aux autres types de carburant :
- respect total de l'environnement;
- possibilité de stockage dans presque toutes les conditions ;
- résistance aux contraintes mécaniques et aux champignons;
- combustion uniforme et longue;
- granulométrie optimale pour le chargement dans un appareil de chauffage.
Le carburant écologique est une bonne alternative aux sources de chaleur traditionnelles, qui ne sont pas renouvelables et ont un effet néfaste sur l'environnement. Mais les pellets et briquettes se caractérisent par un risque d'incendie accru, qui doit être pris en compte lors de l'aménagement d'un lieu de stockage.
Si vous le souhaitez, vous pouvez organiser vous-même la production de briquettes combustibles ; pour plus de détails, voir Cet article.
Paramètres des substances liquides
Les matières liquides, comme les matières solides, sont décomposées en les composants suivants : carbone, hydrogène, soufre, oxygène, azote. Le pourcentage est exprimé en poids.
Le ballast organique interne du carburant est formé d'oxygène et d'azote ; ces composants ne brûlent pas et sont inclus dans la composition de manière conditionnelle. Le ballast externe est formé d’humidité et de cendres.
L'essence a une chaleur spécifique de combustion élevée. Selon la marque, c'est 43-44 MJ.
Des indicateurs similaires de la chaleur spécifique de combustion sont déterminés pour le kérosène d'aviation - 42,9 MJ. Le carburant diesel entre également dans la catégorie des leaders en termes de pouvoir calorifique - 43,4-43,6 MJ.
Le carburant liquide pour fusée et l'éthylène glycol se caractérisent par des valeurs TCT relativement faibles. L'alcool et l'acétone ont la chaleur spécifique de combustion minimale. Leurs performances sont nettement inférieures à celles des carburants traditionnels.
Propriétés des combustibles gazeux
Le carburant gazeux comprend du monoxyde de carbone, de l'hydrogène, du méthane, de l'éthane, du propane, du butane, de l'éthylène, du benzène, du sulfure d'hydrogène et d'autres composants. Ces chiffres sont exprimés en pourcentage en volume.
Le gaz naturel a également un pouvoir calorifique élevé.
Ils sont égaux à 41-49 MJ par kg. Mais, par exemple, le méthane pur a un pouvoir calorifique plus élevé - 50 MJ par kg.
Tableau comparatif des indicateurs
Le tableau présente les valeurs de la chaleur massique massique de combustion des combustibles liquides, solides et gazeux.
| Type de carburant | Unité changement | Chaleur spécifique de combustion | ||
| MJ | kW | kilocalories | ||
| Bois de chauffage : chêne, bouleau, frêne, hêtre, charme | kg | 15 | 4,2 | 2500 |
| Bois de chauffage : mélèze, pin, épicéa | kg | 15,5 | 4,3 | 2500 |
| charbon marron | kg | 12,98 | 3,6 | 3100 |
| Charbon | kg | 27,00 | 7,5 | 6450 |
| charbon | kg | 27,26 | 7,5 | 6510 |
| Anthracite | kg | 28,05 | 7,8 | 6700 |
| Granulés de bois | kg | 17,17 | 4,7 | 4110 |
| Granulés de paille | kg | 14,51 | 4,0 | 3465 |
| Granulés de tournesol | kg | 18,09 | 5,0 | 4320 |
| Sciure | kg | 8,37 | 2,3 | 2000 |
| Papier | kg | 16,62 | 4,6 | 3970 |
| Vigne | kg | 14,00 | 3,9 | 3345 |
| Gaz naturel | m3 | 33,5 | 9,3 | 8000 |
| Gaz liquéfié | kg | 45,20 | 12,5 | 10800 |
| Essence | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Dis. carburant | kg | 43,12 | 11,9 | 10300 |
| Méthane | m3 | 50,03 | 13,8 | 11950 |
| Hydrogène | m3 | 120 | 33,2 | 28700 |
| Kérosène | kg | 43.50 | 12 | 10400 |
| Essence | kg | 40,61 | 11,2 | 9700 |
| Huile | kg | 44,00 | 12,2 | 10500 |
| Propane | m3 | 45,57 | 12,6 | 10885 |
| Éthylène | m3 | 48,02 | 13,3 | 11470 |
Le tableau montre que l'hydrogène a les indicateurs TST les plus élevés de toutes les substances, pas seulement les substances gazeuses. Il appartient aux carburants à haute énergie.
Le produit de la combustion de l’hydrogène est de l’eau ordinaire. Le processus n'émet pas de scories de four, de cendres, de dioxyde de carbone ni de dioxyde de carbone, ce qui fait de la substance un combustible respectueux de l'environnement. Mais il est explosif et a une faible densité, ce carburant est donc difficile à liquéfier et à transporter.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
À propos du pouvoir calorifique des différents types de bois. Comparaison des indicateurs par m3 et kg.
Le TCT est la caractéristique thermique et opérationnelle la plus importante d'un carburant. Cet indicateur est utilisé dans divers domaines de l'activité humaine : moteurs thermiques, centrales électriques, industrie, chauffage domestique et cuisine.
Les valeurs du pouvoir calorifique permettent de comparer différents types de carburant en fonction du degré d'énergie libérée, de calculer la masse de carburant requise et d'économiser sur les coûts.
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Oui… peut-être que nous vivrons jusqu’à voir les chaudières à hydrogène devenir monnaie courante – un rêve !
Bien sûr, le chauffage au gaz de ville est la meilleure option, mais malheureusement, dans notre immense pays, il n'est pas accessible à tout le monde. Et si vous choisissez entre le charbon et les pellets, je choisis les pellets. Le charbon émet également de nombreuses substances nocives lors du processus de combustion, et les scories doivent ensuite être éliminées quelque part. Et tout le pays en asperge les routes en hiver, puis au printemps, ils respirent des poussières cancérigènes, puis ils se demandent pourquoi tant de gens tombent malades.
Les cendres des granulés peuvent être utilisées pour fertiliser un jardin ou une pelouse, selon celui qui possède quoi.
Le meilleur bois de chauffage provient d'arbres à feuilles caduques - chêne, bouleau. Le bouleau est le bois de chauffage le plus polyvalent et le plus populaire : il produit suffisamment de chaleur, brûle uniformément, sans beaucoup de fumée. Le chêne produit le plus de chaleur par rapport aux arbres qui poussent dans notre pays. Le tremble est bon pour nettoyer les cheminées. Je ne recommande pas de chauffer avec du bois de conifères - à cause des résines, ils produisent beaucoup de fumée.
Je pense qu’il est désormais extrêmement peu rentable de se chauffer uniquement au bois. Le seul endroit où cela s’applique est un bain public. Et si l'on prend le chauffage d'une maison de village, le charbon, quoi qu'on en dise, devance toujours tous les types de combustibles, à l'exception du gaz de ville. Gaz en bouteilles, gazomètre, bois de chauffage, pellets, briquettes - tout a des inconvénients.Quelque part, il y a un prix élevé, quelque part il y a une bureaucratie pour obtenir un tas de permis et réussir les inspections. Et je ne vois pas d’inconvénients majeurs au charbon. Bien sûr, un jour, la gazéification, non pas en paroles, mais en actes, atteindra nos villages et la pertinence du charbon diminuera, mais cela n'arrivera pas de sitôt.
Pour l'essence, le gasoil, l'huile, le kérosène... données par KILOGRAMME 😉
Oui, c'est vrai, merci ! Corrigée.
Alors dans quelles unités les données sur le carburant diesel sont-elles indiquées - en kg ou en litres ?
Dans le tableau, kcal représente l'énergie et kW la puissance. Par exemple, 2 500 kcal équivalent à 2,9075 kWh. Ou ai-je tort?
L'énergie est exprimée en kWh. Mais les « experts » et les « auteurs » des chaudières mesurent souvent l'énergie en kW. Cette erreur se produit dans de nombreux articles. Cela peut prêter à confusion dans les calculs.
Pour le méthane, l'hydrogène, le propane, l'éthylène, les données sont également par kilogramme
La chaleur spécifique de combustion de l'hydrogène dans l'air est de 120 MJ/kg pour 1 m3, respectivement 10,8 MJ/m3. L'hydrogène est un gaz très léger, de densité 0,09 kg/m3, sa masse dans 1 m3 est donc 7,6 fois inférieure à celle du gaz naturel. Tous les tableaux de comparaison que j’ai consultés contenaient la même erreur.