Kütused ja põlemisteooria eksami vastused (vene) (0)

1. Топливо — вещество или несколько веществ, из которых с помощью определённой реакции может быть получена тепловая энергия.
Распространено мнение, что исходным материалом всех топливных ископаемых является органическое вещество из растений и микроорганизмов, которые жили на земле 0,5 – 500 млн лет назад.
(Все виды твердого топлива нашей планеты своим происхождением обязаны солнечной энергии и хлорофиллу — особому веществу, содержащемуся в листьях и других зеленых частях растений, которые создают сложные органические вещества, а в дальнейшем превращаются в топливо. В своих превращениях вещество топлива последовательно проходит стадии образования торфа, бурого угля, каменного угля, антрацита.)
Запасы уголя оценены примерно в 1000 млрд тонн, третья часть запасов в США, России, Китае, Австралии, Индии и Германии. Потребление угля, на сегодняшний день, хватило бы ещё на 450 лет.
Запасы нефти оценены на 146 млрд тонн. В последние годы открыты новые источники. Третья часть запасов в Среднем Востоке, Северной и Южной Америке, Океании, Европе, Азии и в Африке.
Запасы газа оценены примерно в 150 трлн. Квадратных метров, третья часть которых в России.
2. Для определения свойства твёрдого топлива использвуется анализ двух типов: технический анализ и элементарный анализ. В итоге технического анализа узнаем содержание влаги, зольности и теплоту сгорания топлива. В итоге элементарного анализа узнаем содержание горючего вещества углерода, водорода, кислорода, азота и серы в топливе.
Топливо состоит из горючей и минеральной части, а также из влаги. Вид, в котором топливо поступает к потребителю, называется потребляемым топливом, сухое топливо сухим веществом, без влаги и беззольная часть называется горючим веществом, сухое, беззольное, без содержания серы топливо называется органическим веществом.
3. (Классификация твердого топлива. По химическому возрасту различают три стадии образования твердого топлива: торфяную, буроугольную и каменноугольную.)
По своему происхождению твердое топливо бывает либо образованным в естественных условиях (ископаемые угли, торф, горючие сланцы, древесина), либо полученным искусственным путем (кокс, полукокс, древесный уголь, топливные брикеты).
4. Влажность топлива - количество влаги, заключающееся в топливе и выраженное в процентах от его общего веса. Влага—вредная часть топлива (балласт), понижающая теплотворную его способность. Содержание влаги в сухих дровах составляет около 25%, полусухих — 25—35%, сырых — 35—50%, в высушенном на воздухе торфе—25—35%. Влажность углей разных сортов и марок различна: в бурых углях она составляет 50—60%, в антраците марки АП — 3—8%. Влага, содержащаяся в угле, делится на внешнюю и внутреннюю (гигроскопическую). Внутренняя влага находится в порах угля; содержание ее зависит от его свойств, внешних атмосферных условий и темп-ры воздуха. Внешняя влага удерживается на поверхности угля; помимо перечисленных причин на ее количество влияет величина поверхностного слоя угля.
5) Минеральная часть топлива не участвует в горении и в результате процесса переходит в золу. Она является вредной составной частью, так как негорюча и своим присутствием уменьшает процентное содержание органической части и таким образом уменьшает теплотворную способность топлива.
Золá — несгораемый остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при полном его сгорании.
6) (летучии фракции)Если твердое топливо нагревать без доступа воздуха, то оно распадается на две части: летучие вещества и твердый остаток — кокс. В летучие вещества переходят испаряющаяся из топлива влага, кислород, азот в виде сложных соединений с другими элементами, летучая сера, водород как в чистом виде, так и в соединениях с углеродом в виде различных углеводородов. В коксе остаются часть углерода и зола.
7) Теплота́ сгора́ния — это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг, м³ или моль).
Для её измерения пользуются методами калориметрии.
Калориметрическая бомба – прибор, в котором определяется теплота сгорания.
Высшая теплота сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.
Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой парообразования (конденсации).
В зарубежный странах распространено значение масляного и угольного эквивалента.
8. Древесина - древесиной называют внутреннюю часть дерева, лежащую под корой;
Восстановление леса происходит медленно. Может пройти до 25 лет, пока его прирост будет компенсировать его использование в качестве дров. Деревья рубятся намного быстрее, нежели леса могут восстанавливаться.
Виды древесного топлива: брикеты, гранулы, древесная пыль, щепа, торф.
Свойства древесины: прочность, износостойкость, твёрдость, влажность.
Древесина используется в качестве топлива, а также в качестве строительного материала и др.
9. Торф (устар. турф[1]) — горючее полезное ископаемое и агроруда; образовано скоплением остатков мхов, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. 
На первом месте по запасу торфа стоит Канада, потом Россия.
Существует два вида торфа – низинный и верховой.
Верховой торф – это результат разложения сосны, пушицы или сфагнума под влиянием осадков. Верховой торф нередко используется как топливо и как составляющее теплоизоляционных материалов, а также в качестве мульчирования почвы.
Низинный торф главным образом используется в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Низинный торф классифицируют по степени разложения: слаборазложившийся, среднеразложившийся и сильно разложившийся торф. В качестве удобрение рекомендуется использовать сильно разложившийся торф.
Большая влажность поясняет низкую теплоту сгорания.
Применяются торфобрикеты в любых дровяных печах, котлах.
Зола от них применяется как эффективное известковое и фосфорное удобрение, которое положительно влияет на рост растений.
10. Уголь — вид ископаемого топлива, образовавшийся из частей древних растений под землей без доступа кислорода. Виды топлива: Антрацит — самый глубоко прогревавшийся при своем возникновении из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации. Характеризуется большой плотностью и блеском. Содержит 95 % углерода.Каменный уголь — осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений, Бурый уголь — твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65—70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей
Свойства: Kivisöed – on kõrge tuhavaba massi ülemise kütteväärtusega ja lendosade sisaldusega üle 9%.
Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов.
11. Горючий сланец - полезное ископаемое, залегающее на сравнительно небольших глубинах, относится к группе твердых каустобиолитов и состоит из органического вещества (10-50% по массе) и минеральной части. Горючий сланец состоит из преобладающих минеральных (кальцит, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц, пирит и др.) и органических частей (кероген), последняя составляет 10—30 % от массы породы и только в сланцах самого высокого качества достигает 50—70 %. Органическая часть является био- и геохимически преобразованным веществом простейших водорослей, сохранившим клеточное строение (талломоальгинит) или потерявшим его (коллоальгинит); в виде примеси в органической части присутствуют изменённые остатки высших растений (витринит, фюзенит, липоидинит).
Основные ресурсы — около 52 % сланцевой смолы сосредоточены в США,в Бразилии — 21 %, России (849 млрд тонн, 11 % мировых запасов), КНР — 5 %, Австралии — 5 %, меньшие — в Болгарии, на Украине, в Великобритании, ФРГ, Франции, Испании, Австрии, Канаде, Италии, Швеции, Эстонии.
12. Основной источник получения жидкого топлива – переработка нефти. Нефть - это маслянистая, опалесцирующая жидкость с характерным запахом.К жидкому топливу в основном относят сырую нефть, различные нефтепродукты и мазут.Основным видом жидкого топлива, которое используется в котельных, служит топливный мазут – конечный продукт переработки нефти.То́почный мазу́т — вид нефтяного топлива, получаемого из тяжёлых остатков переработки нефти, угля и горючих сланцев.
Основные характеристики мазутов: вязкость, температура застывания, вспышки и воспламенения, а также содержание серы.
13. Ядерное топливо — материалы, которые используются в ядерных реакторах для осуществления цепной ядерной реакции деления. Ядерное топливо чрезвычайно высокоэффективно, но и весьма опасно для человека и может стать причиной очень серьёзных аварий.
Аспекты использования: Ядерное топливо используется в ядерных реакторах в виде таблеток размером в несколько сантиметров.
14. Масло сланцевое топочное представляет собой смесь фракций сланцевой смолы и применяется для сжигания в котельных установках и промышленных печах.
Масло выгодно отличается от нефтяных мазутов малой вязкостью, низкой температурой застывания и низким содержанием серы.
Масло хорошо смешивается с нефтяным мазутом в любых соотношениях, что не вызывает трудностей при переходе с одного вида топлива на другое.
15. Топливный газ это газ - природный, в основе своей - метан, с разными добавлениями.Приро́дный газ — смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ, газ относится к группе осадочных горных пород.
Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде.
Технические газы — химические вещества и их соединения в газообразном или жидком состоянии, получаемые искусственным путем при разделении атмосферного воздуха, выделением из углеводородного сырья или химическими способами, хранящиеся под давлением в специальных сосудах и используемые в производственных и бытовых целях.
16. Благодаря деятельности мусоросжигательных заводов появилась реальная возможность использовать тепло, вырабатываемое при сжигании. Такое тепло используют для получения относительно недорогой электроэнергии. Бытовые отходы являются легко возобновляемым топливом. Так как бытовые отходы обладают высокой влажностью и хорошей зольностью, они являются топливом низкосортного качества.
17. Возобновляемые источники позволяют генерировать чистую электроэнергию, сокращая последствия производства и помогая защищать окружающую среду.
Преимущество солнца, ветра, биомасс и геотермальной энергии — это их обилие, широкая доступность и, в отличие от угля, нефти и газа, неисчерпаемость. Производство возобновляемой энергии является также крайне безопасным.
18. В крупных промышленных установках, даже при 33% кпд, как и в атомных станциях сегодня, сжигая водород получим электрической энергии в несколько раз больше, чем было затрачено ее на получение этого водорода.
Привлекательно использование водорода, как топлива для автомобилей, ввиду его нескольких особых преимуществ:
при сгорании водорода в двигателе образуется практически только вода, что делает двигатель на водородном топливе наиболее экологически чистым; высокие энергетические свойства водорода, неограниченная сырьевая база при получения водорода из воды.
19. При горении происходит взаимодействие между молекулами горючего вещества и окислителя, при этом получаются продукты сгорания.
Горючее вещество + Окислитель ⇒ Продукты сгорания
Необходимое теоретическое количество воздуха , требуемое для полного сгорания одного кг рабочего топлива (жидкого или твердого) кг/кг:
 
.=,    
(где  – массовые доли этих элементов в самом топливе, 0,232 – массовая доля О2 в воздухе)
Для газообразного топлива расчет теоретического количества воздуха , м3/м3, осуществляется по формуле:
 
= ,             (5)
 
(где ) – состав газообразного топлива по объему в процентах; 21 – количество кислорода в воздухе по объему в процентах при нормальных условиях (0 оС, 760 мм рт. ст.)) 
Поэтому на практике подводят некоторый избыток количества воздуха ., которое определяют расчетным или практическим путем:
 
 ,                                             (6)
 
где  – коэффициент избытка воздуха, зависит от вида
топлива, способа его сжигания, режима работы камер сгорания и т. д.
20. Топливом называют вещество, выделяющее при определенных условиях большое количество тепловой энергии, которую используют в различных отраслях народного хозяйства для получения водяного пара или горячей воды для систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и производства электроэнергии. В 
Гомогенные – протекающие в объеме между компонентами, находящимися в одной фазе (газ и воздух)
Гетерогенные – протекающие на поверхности раздела фаз (уголь или капля мазута и воздух).
Кинетическим горением называется горение заранее перемешанных горючего газа, пара или пыли с окислителем. В этом случае скорость горения зависит только от физикохимических свойств горючей смеси (теплопроводности, теплоемкости, турбулентности, концентрации веществ, давления и т.п.). Поэтому скорость горения резко возрастает. Такой вид горения присущ взрывам.
Cкорость химической реакции в зоне горения в рассматриваемых видах горения зависти от скорости поступления реагирующих компонентов и поверхности пламени путем молекулярной или кинетической диффузии, этот вид горения и называют диффузионным.
Зако́н де́йствующих масс устанавливает соотношение между массами реагирующих веществ в химических реакциях при равновесии, а также зависимость скорости химической реакции от концентрации исходных веществ.
Уравне́ние Арре́ниуса устанавливает зависимость константы скорости  химической реакции от температуры .
21. Горение горючих газов протекает по общеизвестным уравнениям химических реакций окисления их кислородом воздуха в углекислый газ и воду.
Горение горючего газа в топке может быть факельным или бесфакельным.
При горении горючих газов с использованием воздуха температура газового пламени низкая ( не выше 2000 С), так как много теплоты расходуется на нагрев азота, содержащегося в воздухе.
СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ — расстояние, пройденное фронтом пламени в единицу времени по горючей газопаровоздушной смеси в данном направлении.
22. Водород считается одним из наиболее перспективных топлив как эффективный и экологически чистый энергоноситель. Смеси водорода с кислородом или воздухом взрывоопасны и называются гремучим газом.
23. Процесс горения твердого топлива условно можно разделить на следующие стадии: подогрев и испарение влаги, возгонка летучих и образование кокса, горение летучих веществ и кокса, образование шлака. 
24. SO2 и SO3 нежелательны как для человеческого тела. так и для окружающего мира. Большая часть оксидов серы выделяется при сжигании ископаемого топлива. большинство оксидов серы SO2 переходяд в SO3 при ферментации. Высокое содержание SO 3 в выхлопных газах может привести к значительному повреждению оборудования после поверхностей нагрева котельных. Были введены ограничения по выбросу газов серы.
25. NOx — собирательное название оксидов азота NO и NO2, образующихся в химических реакциях в атмосфере и при горении. NOx в атмосфере образуются как вследствие естественных явлений, таких как молнии и лесные пожары, так в результате деятельности человека. NO не имеет запаха, раздражает лёгкие и может привести к серьёзным последствиям для здоровья. Способы снижения выбросов NOx подразделяются на первичные и вторичные. Фактически применяемые способы в значительной степени обусловлены существующими в различных странах нормативами на выбросы NOx в промышленных установках.
26. Для полного сгорания жидкого топлива необходимо:
- распыление топлива должным образом
- Воздух горения ненаправлено распространяется к ядру пламени
- Воздух и топливо смешивается
- Держать пламя при относительно высоких температурах, так, чтобы температура не опускалась ниже температуры пламени в конце при 1000С.
Водородная горелка работает за счет тепла, выделяемого при сжигании водорода. Газовая смесь водорода и кислорода (HHO — две молекулы водорода и одна кислорода) называется — газом Брауна. Водород в совокупности с кислородом обладает самой большой температурой горения среди газов — до 2800 °C. водород крайне взрывоопасен. Преимущество же водорода (или HHO газа) перед другими видами заключается в возможности получения его методом электролиза из обыкновенной воды
27. Газовая горелка - устройство для смешения воздуха (кислорода) с газообразным топливом с целью подачи смеси к выходному отверстию и сжигания её здесь с образованием. В зависимости от метода сжигания газа Газовые горелки бывают факельными (частичное и незавершённое смешение газа с воздухом) и бесфакельными (полное предварительное смешение).
Основные элементы Газовая горелка: смеситель и горелочная насадка со стабилизирующим устройством. В зависимости от назначения и условий эксплуатации газовая горелка и её элементы имеют различное конструктивное исполнение.
28. Опилки на протяжении многих лет были одним из наиболее быстро растущих альтернативных источников энергии в мире. Помимо гранул, используемых в производстве тепла в частных домах.
Компания Ecotec использует горение горелки функционирующей системы питания таким образом, что даже самые маленькие частицы сжегаются полностью, даже прежде, чем они дрейфовали с золой из зоны горения.