Výhrevnosť
Výhrevnosť je veličina udávajúca aké množstvo tepla sa uvoľní spálením jednotkového množstva látky alebo zmesi. Výhrevnosť patrí medzi základné fyzikálne parametre palív.
Jednotkou výhrevnosti je podiel energie a množstva. Podľa druhu posudzovanej zmesi môže byť výhrevnosť udávaná v:
- J.kg-1 (Joule na kilogram - alebo častejšie v odvodených jednotkách kJ.kg-1, MJ.kg-1) pre posudzovanie výhrevnosti pevných a kvapalných palív,
- J.m-3 (Joule na meter kubický - alebo častejšie v odvodených jednotkách kJ.m-3, MJ.m-3) pre posudzovanie výhrevnosti plynných palív, alebo výhrevnosti zmesi paliva so vzduchom,
- J.mol-1 (Joule na mól) pre posudzovanie výhrevnosti malých množstiev palív (napríklad pri výpočte chemických reakcií),
- prípadne iných jednotkách.
Výhrevnosť sa zväčša určuje pomocou kalorimetra.
Horná a dolná výhrevnosť paliva
upraviťHorná výhrevnosť - Hs (iné názvy: hrubá výhrevnosť, spaľovacie teplo, nevhodne: spalné teplo; iná značka: Qv) je výhrevnosť ktorá zahŕňa uvoľnenú energiu z paliva pri spaľovaní v adiabatických podmienkach pri tlaku 101,325 kPa za predpokladu, že sa výsledné produkty spaľovania ochladia na teplotu, akú mali pred spálením a voda obsiahnutá v spalinách je v kvapalnom stave.
Dolná výhrevnosť - Hi (iné názvy: čistá výhrevnosť, výhrevnosť v užšom zmysle; iná značka: Qn) je výhrevnosť ktorá zahŕňa uvoľnenú energiu z paliva pri spaľovaní v adiabatických podmienkach pri tlaku 101,325 kPa za predpokladu, že sa výsledné produkty spaľovania ochladia na teplotu, akú mali pred spálením ale vodná para obsiahnutá v spalinách je v plynnom stave.
Dolná výhrevnosť je teda znížená o energiu potrebnú na odparenie vody, ktorá je produktom spaľovania. Táto energia (výparné teplo vody) má hodnotu 2,5 MJ na každý kilogram vody v spalinách.
Spaľovanie v reálnych technických aplikáciách prebieha vždy za vysokých teplôt, s výstupnými produktmi v plynnej fáze. Ak technické zariadenie nie je vybavené kondenzačným systémom, rozdiel energií medzi dolnou a hornou výhrevnosťou zostáva v odchádzajúcich spalinách. Preto má pri porovnávaní palív väčší význam dolná výhrevnosť.
Rozdiel vo výhrevnostiach môže byť významý (aj viac ako 10 %) v závislosti od množstva vodíka v palive.
Porovnanie výhrevnosti vybraných palív
upraviťPorovnanie dolnej výhrevnosti vybraných pevných a kvapalných palív:
| Palivo | MJ.kg-1 |
|---|---|
| biomasa | 8 - 15 |
| drevo | 8 - 17 |
| hnedé uhlie | 11 - 18 |
| lieh (96 %) | 25,2 |
| čierne uhlie | 20,9 - 30,4 |
| koks | 30,7 |
| benzén | 40,4 |
| nafta | 41,9 |
| petrolej | 43,1 |
| benzín | 43,5 |
| oktán | 44,3 |
Porovnanie dolnej výhrevnosti vybraných plynných palív:
| Palivo | MJ.m-3 |
|---|---|
| kychtový plyn | 3,3 |
| vzdušný generátorový plyn | 3,9 |
| vodný generátorový plyn | 9,6 |
| svietiplyn | 17,5 |
| koksárenský plyn | 18,8 |
| zemný plyn | 33,3 - 42 |
Výhrevnosť zmesi
upraviťPre posudzovanie objemových výkonov tepelných strojov, nie je podstatná výhrevnosť použitého paliva, ale výhrevnosť pracovnej zmesi. Výhrevnosť zmesi je možné určiť zo vzťahu:
Hz = pre λ >=1
Hz = pre λ <1
- Hz - výhrevnosť zmesi v MJ.kg-1
- Hu - dolná výhrevnosť paliva v MJ.kg-1
- Δ Hu - strata tepla spôsobená nedokonalým spaľovaním v MJ.kg-1
- λ - súčiniteľ prebytku vzduchu
- Lt - teoreticky potrebné množstvo vzduchu v kg.kg-1
