Fűtőérték
Egy tüzelőanyag fűtőértéke az a hőmennyiség, amely az egységnyi tömegű tüzelőanyag tökéletes elégetésekor keletkezik, és nem fordítódik a tüzelőanyag víztartalmának lecsapódására.[1] SI-mértékegysége J/kg (Joule per kilogramm), egyéb gyakran használt mértékegységei kJ/kg, MJ/kg. Értékét úgy kapjuk meg, ha az anyag égéshőjéből[2] kivonjuk a gőzként távozó vízmennyiség párolgáshőjét.
Ismert nyomású (és így ismert sűrűségű) gáz esetén a fűtőértéket általában köbméterre vonatkoztatva adják meg. Magyarországon a gázszámlán szereplő mértékegység MJ/m3.[3] Magyarországon a földgáz tipikus fűtőértéke 34 MJ/m3[4], ez alól kivételt képeznek Zala és Békés vármegye egyes területei, ahol csak 29 MJ/m3[5].
A fűtőérték használata indokolt a gyakorlati számításokban (tüzelőanyag-igény vagy kazánhatásfok számítása) minden olyan esetben, amikor a távozó víz halmazállapota gőz, vagyis, amikor a füstgáz >100 °C hőmérsékletű. A fűtőérték nem használható az ún. kondenzációs kazánok esetében, ahol a füstgázt 100 °C hőmérséklet alá hűtik. Ekkor a gőz még a kazánban kicsapódik a füstgázból, s így hasznosítható a párolgáshője.
A fűtőértéket időnként az angolszász szakirodalomból tükörfordítással létrehozott „alsó fűtőértékként” (Lower Heating Value, LHV) szokás nevezni. A felső fűtőérték (Higher Heating Value) nagyobb, mert beleszámítják az égésnél keletkező vízgőz kondenzációs hőjét (az égésvégi hőmérsékletről a szobahőmérsékletre lehűlő és cseppfolyósodó víz által visszanyert hőmennyiséget). A fűtőérték elnevezése eredetileg inferior calorific value (alsó fűtőérték), illetve superior calorific value (felső fűtőérték), izobár entalpia-növekményként kifejezve.
Értelmezése
[szerkesztés]Iniciáló gyújtásnál az éghető anyag és az égést tápláló oxigén elegyének csak egy kis részét hevítjük a gyulladási hőmérsékletre; annyit, amennyi elegendő az égési folyamathoz.
A jelenség hasonló a bomba kaloriméter[6] működéséhez. Ott egy pamutszálat helyezünk oxigén atmoszférába, és elektromos szikrával begyújtjuk a keveréket.
Az anyagok égése a következő folyamatokat tartalmazza.
- Az éghető anyag felmelegítése a gyulladási hőmérsékletre. A természetes anyagok vizet is tartalmaznak, ez azonban nem vesz részt az égési folyamatban, de fel kell melegíteni.
- A levegő felmelegítése a gyulladási hőmérsékletre
- A gyulladáshoz szükséges hőmennyiség bevezetése (nem öngyulladó elegyeknél)
- Égés. A folyamatnál létrejövő reakcióhő általában pozitív.
- A hétköznapi jelenségeknél nem ég el az éghető anyag egésze, illetve nem is érintkezik az oxigénnel. Ezért az égéstermék tartalmazhat valamennyit az éghető anyagból
- Tekintettel arra, hogy nem képes az oxigén hiánytalanul érintkezni az éghető anyaggal, ezért az égéshez elméletileg szükségesnél több levegőre van szükségünk. A valóságos és az elméleti levegőszükséglet hányadosa a légfeleslegtényező
- Az égéstermékek expanziója – nem feltétlenül adiabatikus
- Ha az égéstermékekből az égési reakcióból származó víz lecsapódik (kondenzálódik), ez hőbevezetésként jelenik meg.
- A füstgázok nem hűlnek le a kiinduló hőmérsékletre, ezt veszteségként számítják. Szükséges azonban ahhoz, hogy létrejöjjön a kéményhatás, vagyis a füstgáz az alacsonyabb sűrűsége miatt természetes úton távozzék
Mérése és számítása
[szerkesztés]- Tiszta vegyi anyagoknál a szokásos módon számítható a kémiai reakció és a reakcióhő. Például a gázállapotú metán égése: az IUPAC szerint[7] a következő reakcióra értelmezve:
- (ahol l liquid, tehát a víznek cseppfolyós állapotára vonatkozik)
- Általános anyagoknál vegyelemzés útján meghatározzák az összetevő elemeket, és mindegyikhez hozzárendelik az égéshőt. Barnaszén esetén például C 49,6%; H 3,7%; S 0,4%; O 18,7%; N 0,6%; hamu 7%; víz 20%, ebből a fűtőérték 19,678 MJ/kg[8]
- Kísérletileg megmérik kaloriméterben.[6]
Anyagok égéshője és fűtőértéke
[szerkesztés]1 MJ/kg = 1000 kJ/kg; 1 MJ = 0,27778 kWh; 1kWh = 3,6 MJ
Szilárd fűtőanyagok
[szerkesztés]| Fűtőanyag | Égéshő [7] (MJ/kg) | Fűtőérték (MJ/kg) | Fűtőérték (kWh/kg) |
|---|---|---|---|
| Frissen vágott fa[9] | * | 6,8 | 1,9 |
| Szárított fa | 19 | 14,4-15,8 | 4-4,4 |
| Papír | * | 15 | 4,2 |
| Szalma | * | 17 | 4,8 [10] |
| Fapellet | * | 18 | 5 |
| Tőzeg | 23 | 15 | 4,2 |
| Olajos magvak | * | 20 | 5,6 |
| Barnakőszén | 10 | 8 | 2,2 |
| Barnakőszén brikett | 21 | 20 | 5,6 |
| Kőszén | 29–32,7 | 27–32,7 | 7,5-9 |
| Grafit | 32,8 | egyenlő az égéshővel | 9,1 |
| Gumi | * | 35 | 9,7 |
| Paraffin | 49 | 45 | 12,5 |
| Foszfor | 25,2 | egyenlő az égéshővel | 7 |
| Kén | 9,3 | egyenlő az égéshővel | 2,6 |
| Magnézium | 25,2 | egyenlő az égéshővel | 7 |
Folyékony tüzelőanyagok (25 °C hőmérsékleten)
[szerkesztés]| Fűtőanyag | Égéshő (MJ/kg) | Fűtőérték (MJ/kg) | Fűtőérték (kWh/kg) |
|---|---|---|---|
| Biodízel | 40 (Repceolaj-metilészter) | 37 | 10,2 |
| Metanol | 22,7 | 19,9 | 5,5 |
| Etanol | 29,7 | 26,8 | 7,4 |
| Izopropanol | 33,6 | 30,7 | 8,5 |
| Benzol[11] | 41,8 | 40,1 | 11,1 |
| Fűtőolaj | 43–46 | 40–43 | 11,1-11,9 |
| Gázolaj | 46 | 43 | 11,9 |
| Benzin | 47 | 43 | 11,9 |
| Paraffinolaj | 49 | 45 | 12,5 |
Légnemű fűtőanyagok (25 °C-on)
[szerkesztés]| Fűtőanyag | Égéshő (MJ/kg) | Fűtőérték (MJ/kg) | Égéshő (MJ/m³) | Fűtőérték (MJ/m³) | Fűtőérték (kWh/m³) |
|---|---|---|---|---|---|
| Hidrogén[12] | 141,800 | 119,972 | 12,745 | 10,783 | 2,995 |
| Szén-monoxid[12] | 10,103 | 10,103 | 12,633 | 12,633 | 3,509 |
| Torokgáz (nagyolvasztóktól)[13] | 1,5–2,1 | 1,5–2,1 | 2,5–3,4 | 2,5–3,3 | 0,695–0,917 |
| Városi gáz[13] | 18,21 | 16,34 | 19–20 | 17–18 | 4,72–5,00 |
| Földgáz[13] | 36–50 | 32–45 | 35–46 | 31–41 | 8,6–11,4 |
| Metán[11] | 55,498 | 50,013 | 39,819 | 35,883 | 9,968 |
| Etán[12] | 51,877 | 47,486 | 70,293 | 64,345 | 17,874 |
| Etén[12] | 50,283 | 47,146 | 63,414 | 59,457 | 16,516 |
| Acetilén[11] | 49,912 | 48,222 | 58,473 | 56,493 | 15,693 |
| Propán[11] | 50,345 | 46,354 | 101,242 | 93,215 | 25,893 |
| n-Bután[14] | 49,500 | 45,715 | 134,061 | 123,810 | 34,392 |
| i-Bután[14] | 49,356 | 45,571 | 133,119 | 122,910 | 34,142 |
Jegyzetek
[szerkesztés]- ↑ Nébih - Tűzifát csak okosan. (Hozzáférés: 2022. augusztus 25.)
- ↑ Budó, Ágoston, Pócza Jenő. (Hőtan), Kísérleti fizika I.. Budapest: Tankönyvkiadó (1986). ISBN 963 17 8772 9
- ↑ MVM - Gázminőség. (Hozzáférés: 2022. augusztus 25.)
- ↑ A FŐGÁZ Zrt. Ügyfélszolgálati irodáinak elérhetőségei és nyitva tartása. (Hozzáférés: 2022. augusztus 25.)
- ↑ „Változik a csökkentett rezsiár elszámolása, elmagyarázzuk, mit is jelent ez a gyakorlatban”
- ↑ a b Éghető minta mérése bombakaloriméterrel. ttk.pte.hu, 2007. (Hozzáférés: 2012. június 23.)
- ↑ a b IUPAC Green Book, 2.11.1 fejezet. media.iupac.org, 2011. (Hozzáférés: 2012. június 21.) Standard enthalpy of combustion
- ↑ Szilárd tüzelőanyagok fűtőértéke és égéshője. glink.hu, 2012. (Hozzáférés: 2012. június 23.)
- ↑ Michael Herrmann, Jürgen Weber: Öfen und Kamine: Raumheizungen fachgerecht planen und bauen. (hely nélkül): Beuth Verlag. 2011. 58. o. ISBN 3-410-21307-4 korlátozott előnézet a Google Könyvekben
- ↑ Brennstoffdaten und Infos für Getreidekorn und Halmgut. Energiegetreide, Stroh, Strohpellets Miscanthus etc. Heizwert, Schüttgewicht, Aschegehalt, Schmelzpunkt, chemische Zusammensetzung, Brennstoff- und Energiekosten
- ↑ a b c d Erich Hahne: Technische Thermodynamik: Einführung und Anwendung. (hely nélkül): Oldenbourg Verlag. 2010. 406., 408. o. ISBN 3-486-59231-9 korlátozott előnézet a Google Könyvekben
- ↑ a b c d Karl-Heinrich Grote: Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau. (hely nélkül): Springer DE. 2011. 48. o. ISBN 3-642-17306-3 korlátozott előnézet a Google Könyvekben
- ↑ a b c Günter Cerbe: Grundlagen der Gastechnik: Gasbeschaffung – Gasverteilung – Gasverwendung. (hely nélkül): Hanser. 2008. ISBN 3-446-41352-9
- ↑ a b Gase, Heizwerte
