Ogrjevna vrijednost
Ogrjevna vrijednost ili ogrjevna moć 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 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 (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 isparavanja vode u gorivu, a to je korisno jer se u industrijskom dimnjaku može iskoristiti toplina kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova.
Donja ogrjevna vrijednost (Hd) je toplina koja je oslobođena procesom izgaranja goriva, bez dodatnog iskorištavanja topline kondenzacije vodene pare.
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.
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, jer 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 s kondenzacijom u dimnjaku i kotlove s kondenzacijom, koristit 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]
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| Ogrjevno 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 |
| 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, jer te tvari nemaju vode u sebi prilikom gorenja.
Podaci za gornje ogrjevne vrijednosti (Hg) su dobivene od Međunarodne energetske agencije:[4]
- Alžir: 42 000 kJ/m³
- Bangladeš: 36 000 kJ/m³
- Kanada: 38 200 kJ/m³
- Indonezija: 40 600 kJ/m³
- Nizozemska: 33 320 kJ/m³
- Norveška: 39 877 kJ/m³
- Rusija: 38 231 kJ/m³
- Saudijska Arabija: 38 000 kJ/m³
- Velika Britanija: 39 710 kJ/m³
- Sjedinjene Američke Države: 38 416 kJ/m³
- Uzbekistan: 37 889 kJ/m³
Donja ogrjevna vrijednost Hd je otprilike 90% vrijednosti iz popisa.
- ↑ "Air Quality Engineering" W. Nazaroff, R. Harley, University of California Berkeley, 2007.
- ↑ [1]
- ↑ a b NIST Chemistry WebBook
- ↑ [2] Arhivirana inačica izvorne stranice od 7. ožujka 2009. (Wayback Machine) "Key World Energy Statistics", 2005.