Ogrjevna vrijednost

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Ogrjevna vrijednost je svojstvena za svaku kemijsku tvar
Gornja ogrjevna vrijednost (Hg) uzima u obzir i toplinu kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova
Kalorimetar

Ogrjevna vrijednost je toplina oslobođena pri izgaranju goriva s kisikom pod standardnim uvjetima. Kemijska reakcija je obično između ugljikovodika i kisika, a kao rezultat dobivamo ugljikov dioksid, vodu i toplinu. Jedinice mogu biti: J/mol, J/kg, J/m3. Ogrjevna vrijednost se mjeri s kalorimetrom.

Ogrjevna vrijednost[uredi VE | uredi]

Ogrjevna vrijednost kemijske tvari, obično goriva ili hrane je količina topline koja se oslobodi prilikom izgaranja određene količine goriva ili hrane. Ogrjevna vrijednost je svojstvena za svaku kemijsku tvar.

Gornja ogrjevna vrijednost[uredi VE | uredi]

Gornja ogrjevna vrijednost (Hg) je toplina oslobođena pri izgaranju goriva, nakon čega se dodatno iskorištava toplina kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova, odnosno to je najveća moguća energija koja se može dobiti izgaranjem nekog goriva. Mjerenja se obično vrše na temperaturi 25 °C. To je ista vrijednost termodinamičke topline izgaranja ili razlika entalpija prije ili poslije izgaranja, a vodena para se pretvori u kondenzat. To znači da u ovu vrijednost ulazi i toplina isparivanja vode u gorivu, a to je korisno jer se u industrijskom dimnjaku može iskoristiti toplina kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova.

Donja ogrjevna vrijednost[uredi VE | uredi]

Donja ogrjevna vrijednost (Hd) je toplina koja je oslobođena procesom izgaranja goriva, bez dodatnog iskorištavanja topline kondenzacije vodene pare.

Mjerenje ogjevnih vrijednosti[uredi VE | uredi]

Mjerenje se vrši u kalorimetru. Nakon izgaranja smjesa se hladi, a za određivanje Hd, hlađenje se zaustavi na 150 °C i mjeri, dok za odredivanje Hg hlađenjem se vraćamo na 25 °C. Treba napomenuti da kod određivanja Hg, voda je u tekućem stanju, dok je za Hd voda u plinovitom (para) stanju.

Odnos izmedu Hg i Hd[uredi VE | uredi]

Razlika između ogrjevnih vrijednosti ovisi o kemijskom sastavu goriva. Tako recimo, za ugljik i ugljikov monoksid, obje vrijednosti su gotovo jednake. Za vodik je ta razlika puno veća, budući da uključuje osjetilnu toplinu između 150 °C i 100 °C, skrivenu toplinu na 100 °C (toplina isparavanja) i osjetilnu toplinu između 100 °C i 25 °C. Tako je kod vodika Hg veća za 18,2% od Hd. Za ugljikovodike razlika ovisi o sadržaju vodika u gorivu. Za benzin razlika je oko 10%, dok je za dizel oko 7%. Za zemni plin razlika je 11%.

Uobičajena metoda za određivanje razlike ogrjevnih vrijednosti je:

Hg = Hd + hv x (nH2O,van/ngorivo,unutra)

gdje je hv je toplina isparavanja, nH2O,van je broj molova isparene vode i ngorivo, je broj molova goriva koji izgara. [1]

Ipak, većina primjena ne koristi energiju kondenzacije vodene pare i ona se izgubi kroz dimnjake. To znači, za većinu primjena donja ogrjevna vrijednost je korisna. To se prije svega odnosi na zemni plin, koji kod izgaranja stvara dosta vodene pare. Za [[Elektrane i elektroenergetske mreže|elektrane] s kondenzacijom u dimnjaku i kotlove s kondenzacijom, koristiti će se gornja ogrjevna vrijednost.

U Europi, iz povijesnih razloga se za proračune stupnja iskorištenja elektrana i koogeneracijskih sistema, koristi Hd, dok u SAD se uglavnom koristi Hg. Zato se događa da u europskim izvještajima neka postrojenja imaju stupanj efikasnosti veći od 100% ? [2]

Tablica ogrjevnih vrijednosti[uredi VE | uredi]

Gornja (Hg) i donja (Hd) ogrjevna vrijednost nekih uobičajenih goriva[3]
Gorivo Hg MJ/kg Hg BTU/lb Hg kJ/mol Hd MJ/kg
Vodik 141,80 61 000 286 121,00
Metan 55,50 23 900 889 50,00
Etan 51,90 22 400 1 560 47,80
Propan 50,35 21 700 2 220 46,35
Butan 49,50 20 900 2 877 45,75
Pentan 45,35
Benzin 47,30 20 400 44,40
Parafin 46,00 19 900 41,50
Petrolej 46,20 43,00
Dizel 44,80 19 300
Ugljen (Antracit) 27,00 14 000
Ugljen (Lignit) 15,00 8 000
Drvo 15,00 6 500
Treset (vlažan ) 6,00 2 500
Treset (suh) 15,00 6 500
Gornja ogrjevna vrijednost nekih manje uobičajenih goriva [4]
Gorivo HHV Hg MJ/kg BTU/lb kJ/mol
Metanol 22,7 9 800 726,0
Etanol 29,7 12 800 1 300,0
Propanol 33,6 14 500 2 020,0
Acetilen 49,9 21 500 1 300,0
Benzen 41,8 18 000 3 270,0
Amonijak 22,5 9 690 382,0
Hidrazin 19,4 8 370 622,0
Heksamin 30,0 12 900 4 200,0
Ugljik 32,8 14 100 393,5
Gornja ogrjevna vrijednost nekih goriva
Gorivo kJ/g kcal/g BTU/lb
Vodik 141,9 33,9 61 000
Benzin 47,0 11,3 20 000
Dizel 45,0 10,7 19 300
Etanol 29,7 7,1 12 000
Propan 49,9 11,9 21 000
Butan 49,2 11,8 21 200
Drvo 15,0 3,6 6 000
Ugljen (lignit) 15,0 4,4 8 000
Ugljen (antracit) 27,0 7,8 14 000
Zemni plin 54,0 13,0 23 000

Donja ogrjevna vrijednost (Hd) za neke organske tvari (kod 15,4 °C)[uredi VE | uredi]

Gorivo MJ/kg MJ/l BTU / lb [ kJ / mol
Parafini
Metan 50,009 802,34
Etan 47,794 1437,17
Propan 46,357 2044,21
Butan 45,752 2659,30
Pentan 45,357 28,39 3272,57
Heksan 44,752 29,30 3856,66
Heptan 44,566 30,48 4465,76
Oktan 44,427 31,23 5430
Nonan 44,311 31,82
Dekan 44,240 33,29
Undekan 44,194 32,70
Dodekan 44,147 33,11
Izoparafini
Izobutan 45,613
Izopentan 45,241 27,87
2-Metilpentan 44,682
2,3-Dimetilbutan 44,659 29,47
2,3-Dimetilpentan 44,496
2,2,4-Trimetilpentan 44,310 30,49
Nafteni
Ciklopentan 44,636 33,52
Metilciklopentan 44,636 33,43
Cikloheksan 43,450 33,85
Metilcikloheksan 43,380 33,40
Monoolefini
Etilen 47,195
Propilen 45,799
1-Buten 45,334
cis-2-Buten 45,194
trans-2-Buten 45,124
Izobuten 45,055
1-Penten 45,031
2-Metil-1-penten 44,799
1-Heksen 44,426
Diolefini
1,3-Butadien 44,613
Isopren 44,078 -
Dušični derivati
Nitrometan 10,513
Nitropropan 20,693
Acetileni
Acetilen 48,241
Metilacetilen 46,194
1-Butin 45,590
1-Pentin 45,217
Aromatici
Benzen 40,170
Toluen 40,589
o-Ksilen 40,961
m-Ksilen 40,961
p-Ksilen 40,798
Etilbenzen 40,938
1,2,4-Trimetilbenzen 40,984
Propilbenzen 41,193
Kumen 41,217
Alkoholi
Metanol 19,930 15,78
Etanol 28,865 22,77
n-Propanol 30,680 24,65
Izopropanol 30,447 23,93
n-Butanol 33,075 26,79
Izobutanol 32,959 26,43
Tert-butanol 32,587 25,45
n-Pentanol 34,727 28,28
Eteri
Metoksimetan 28,703
Etoksietan 33,867
Propoksipropan 36,355
Butoksibutan 37,798
Aldehidi i ketoni
Metanal 17,259
Etanal 24,156
Propionaldehid 28,889
Butiraldehid 31,610
Aceton 28,548 22,62
Ostale vrste
Ugljik (grafit) 32,808
Vodik 120,971
Ugljikov monoksid 10,112 283,23712
Amonijak 18,646
Sumpor (kruti) 9,163

Treba primijetiti da nema razlike između donje i gornje ogrjevne vrijednosti za izgaranje ugljika, ugljikovog monoksida i sumpora, budući da te tvari nemaju vode u sebi prilikom gorenja.

Gornja ogrjevna vrijednost za zemne plinove iz različitih nalazišta[uredi VE | uredi]

Podaci za gornje ogrjevne vrijednosti (Hg) su dobivene od Međunarodne energetske agencije: [5]

Donja ogrjevna vrijednost Hd je otprilike 90% vrijednosti iz popisa.

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. "Air Quality Engineering" W. Nazaroff, R. Harley, University of California Berkeley, 2007.
  2. [1]
  3. NIST Chemistry WebBook
  4. NIST Chemistry WebBook
  5. [2] "Key World Energy Statistics", 2005.