Топлина на изгаряне на захарта. Топлина на изгаряне

Разбирам, че полимерите са голямо разнообразие от материали. Бях объркан от измерението 18 kJ/kg, а именно kiloJ/kg (взето от „Опасност от пожар и експлозия на вещества и материали и средства за тяхното гасене” Наръчник изд. 2 под редакцията на А. Я. Королченко и Д. А. Королченко, част I , стр. 306, втора отгоре, ако не ми вярвате, мога да го изпратя). Всъщност затова се възмутих.

Цялата суматоха се дължи на факта, че на вратите на склада, претъпкан с гориво, има голяма буква "D". Е, като го видя вътрешният одит, започна да се кикоти и да пляска с крила (напълно оправдано). Изгорих - ето един човек, който може да брои категории. Началник: "Граф." ДОБРЕ. Дойдох, пробвах ги, разбрах гамата от материали, погледнах тавана и там беше посочено количеството съхранявано гориво (е, понякога имате късмет), направих математиката. Дадоха й го - тя (доколкото разбирам, бивш инспектор на RTN) каза: как можете да потвърдите количеството на съхраняваните материали. Казах й: "Каква е разликата в света? Стаята е малка - все още не се изисква AUPT. Няма нищо експлозивно и според "Б" се приема най-готиното. Противопожарните бариери са на място и задоволяват дори SP, дори SNiP.И най-важното, склад за консумативи, пълен днес, празен утре. Е, тя кимна с глава и след това: "Откъде имате точните данни за съхранение в кг?" Реших да променя решението си. Един пожарен инспектор... Хей. Вземам сертификат от началника на склада: дървесина - 80 кг, каучук - 140 кг, филц 60 кг, картон 310 кг и др плюс печат. Нося й го: ето потвърждение, опитайте се да го опровергаете - мениджърът знае по-добре какво е съхранил. Тя: "О! Това е друг въпрос - това е документ." Аз съм луд! Е, тогава се сетих за патроните. И в петък тя трябва да предаде това проклето изчисление и да смени буквата на портата. Вече една седмица разваляме хартия и в същото време, моля, имайте предвид, че работим в една и съща организация. Тоест аз съм разсеян от преките си задължения, правим някакви глупости, плащаме и т.н. в името на една буква на портата. Накратко, всичко е подредено много ефективно.

Но това беше лирично отклонение. Целта ми е да удовлетворя одитора (пълна измама). Никой не се съмнява, че категория B1, но тя иска да види патрони в изчислението. И двамата не знаем от какво са направени. За всяка непотвърдена стойност на топлината на изгаряне тя пръхти като котка. Snaala дори не искаше да приеме железопътния VNTP като сертификат - сякаш не се отнася за нас. Е, поне аргументите за всеобщото подчинение на законите на Вселената като цяло и на физиката в частност имаха ефект. Затова избирам материали, които са в справочна литература или ND. Производителите твърдят (поне един, но както говорих с тях - това е шега), че тонера съдържа графит. Намерих го при Королченко, но беше написано криво. Благодаря, казаха ми размерите във форума на дизайнерите. С това се успокоих. Сега работя върху пластмаса. Тялото на касетата изглежда е PVC, но за същия Korolchenko целият PVC е бял прах. Изобщо не прилича на патрон. Открих винилова пластмаса, която е резултат от различни влияния върху PVC. УРА!!! Но има 18 KILOJ/kg - добре, не се вписва в никакви порти. Ако там беше написано по човешки - MJ, то вчера щях да се успокоя.

Под калоричност се разбира топлината на пълното изгаряне на единица маса на веществото. Той взема предвид топлинните загуби, свързани с дисоциацията на продуктите от горенето и непълнотата на химическите реакции на горене. Калоричността е максималната възможна топлина на изгаряне на единица маса на веществото.

Определете калоричността на елементите, техните съединения и горивни смеси. За елементите тя е числено равна на топлината на образуване на продукта от горенето. Калоричността на смесите е добавъчна величина и може да бъде намерена, ако е известна калоричността на компонентите на сместа.

Изгарянето възниква не само поради образуването на оксиди, следователно в широк смисъл можем да говорим за калоричността на елементите и техните съединения не само в кислорода, но и при взаимодействие с флуор, хлор, азот, бор, въглерод, силиций, сяра и фосфор.

Калоричността е важна характеристика. Тя ви позволява да оцените и сравните с други максимално възможното отделяне на топлина от определена редокс реакция и да определите във връзка с нея пълнотата на действителните процеси на горене. Познаването на калоричността е необходимо при избора на горивни компоненти и смеси за различни цели и при оценка на тяхната пълнота на изгаряне.

Има по-високи знавътре и надолу з n калоричност. По-високата калоричност, за разлика от по-ниската калоричност, включва топлината на фазовите трансформации (кондензация, втвърдяване) на продуктите от горенето при охлаждане до стайна температура. Така най-високата калоричност е топлината на пълно изгаряне на веществото, когато агрегатното състояние на продуктите от горенето се разглежда при стайна температура, а най-ниската калоричност е при температурата на горене. По-високата калоричност се определя чрез изгаряне на веществото в калориметрична бомба или чрез изчисление. Включва по-специално топлината, отделена при кондензацията на водна пара, която при 298 К е равна на 44 kJ/mol. По-ниската калоричност се изчислява, без да се взема предвид топлината на кондензация на водна пара, например, като се използва формулата

Където % H е процентното съдържание на водород в горивото.

Ако стойностите на калоричността показват физическото състояние на продуктите от горенето (твърди, течни или газообразни), тогава индексите „най-висок“ и „най-нисък“ обикновено се пропускат.

Нека разгледаме калоричността на въглеводородите и елементите в кислорода за единица маса на първоначалното гориво. По-ниската калоричност се различава от най-високата за парафините средно с 3220-3350 kJ/kg, за олефините и нафтените - с 3140-3220 kJ/kg, за бензола - с 1590 kJ/kg. При експериментално определяне на калоричността трябва да се има предвид, че в калориметричната бомба веществото гори при постоянен обем, а в реални условия често при постоянно налягане. Корекцията за разликата в условията на горене варира от 2,1 до 12,6 за твърдо гориво, около 33,5 за мазут, 46,1 kJ/kg за бензин и достига до 210 kJ/m3 за газ. На практика тази корекция се въвежда само при определяне на калоричността на газа.

За парафините калорийната стойност намалява с увеличаване на точката на кипене и увеличаване на съотношението C/H. За моноцикличните алициклични въглеводороди тази промяна е много по-малка. В бензеновата серия калорийната стойност се увеличава при преминаване към по-високи хомолози поради страничната верига. Двуядрените ароматни въглеводороди имат по-ниска калоричност от серията бензен.

Само няколко елемента и техните съединения имат калорична стойност, която надвишава тази на въглеводородните горива. Тези елементи включват водород, бор, берилий, литий, техните съединения и няколко органоелементни съединения на бор и берилий. Калоричността на елементи като сяра, натрий, ниобий, цирконий, калций, ванадий, титан, фосфор, магнезий, силиций и алуминий е в диапазона 9210-32,240 kJ/kg. За останалите елементи от периодичната система калоричността не надвишава 8374 kJ/kg. Данните за горната калоричност на различните класове горива са дадени в табл. 1.18.

Таблица 1.18

Горна калоричност на различни горими вещества в кислород (на единица маса гориво)

вещество
Въглероден окис
изо-бутан
n-додекан
n-хексадекан
ацетилен
Циклопентан
Циклохексан
Етилбензен
Берилий
Алуминий
Цирконий
Берилиев хидрид
Пснтаборан
Метадиборан
Етилдиборан

За течни въглеводороди, метанол и етанол, топлинните стойности се основават на течното изходно състояние.

Калоричността на някои горива е изчислена на компютър. Тя е 24,75 kJ/kg за магнезия и 31,08 kJ/kg за алуминия (състоянието на оксидите е твърдо) и практически съвпада с данните от табл. 1.18. Най-високата калоричност на парафин C26H54, нафталин C10H8, антрацен C14H10 и метенамин C6H12N4 са съответно 47,00, 40,20, 39,80 и 29,80, а най-ниската калоричност е 43,70, 39,00, 38,40 и 28,00 kJ/kg. .

Като пример, по отношение на ракетните горива, представяме топлините на изгаряне на различни елементи в кислород и флуор на единица маса продукти на горенето. Топлините на изгаряне са изчислени за състоянието на продуктите на горене при температура 2700 K и са показани на фиг. 1.25 и в табл. 1.19.

Puc. 1.25. Топлина на изгаряне на елементи в кислород (1) и флуор(2), изчислено за килограм продукти от горенето

Както следва от представените данни, за получаване на максимална топлина на изгаряне, най-предпочитаните вещества са тези, съдържащи водород, литий и берилий, и на второ място, бор, магнезий, алуминий и силиций. Предимството на водорода поради ниското молекулно тегло на продуктите от горенето е очевидно. Трябва да се отбележи, че берилият има предимство поради високата си топлина на изгаряне.

Съществува възможност за образуване на смесени продукти на горене, по-специално газообразни оксифлуориди на елементи. Тъй като оксифлуоридите на тривалентните елементи обикновено са стабилни, повечето оксифлуориди не са ефективни като продукти на горене на ракетни горива поради високото им молекулно тегло. Топлината на изгаряне с образуването на COF2 (g) има междинна стойност между топлините на изгаряне на CO2 (g) и CF4 (g). Топлината на изгаряне с образуването на SO2F2 (g) е по-голяма, отколкото при образуването на SO2 (g) или SF6; (G.). Повечето ракетни горива обаче съдържат силно редуциращи елементи, които предотвратяват образуването на такива вещества.

Образуването на алуминиев оксифлуорид AlOF (g) отделя по-малко топлина от образуването на оксид или флуорид, така че не представлява интерес. Борният оксифлуорид BOF (g) и неговият тример (BOF)3 (g) са доста важни компоненти на продуктите от горенето на ракетните горива. Топлината на изгаряне за образуване на BOF (g) е междинна между топлините на изгаряне за образуване на оксид и флуорид, но оксифлуоридът е термично по-стабилен от всяко от тези съединения.

Таблица 1.19

Топлина на изгаряне на елементи (в MJ/kg), на единица маса продукти на горене ( Т = 2700 K)

			оксифлуорид
Берилий
Кислород
Алуминий
Цирконий

При образуването на нитриди на берилий и бор се отделя доста голямо количество топлина, което им позволява да бъдат класифицирани като важни компоненти на продуктите от изгаряне на ракетно гориво.

В табл Таблица 1.20 показва най-високата калоричност на елементите, когато взаимодействат с различни реагенти, отнесени към единица маса продукти на горенето. Калоричността на елементите при взаимодействие с хлор, азот (с изключение на образуването на Be3N2 и BN), бор, въглерод, силиций, сяра и фосфор е значително по-малка от калоричността на елементите при взаимодействие с кислород и флуор. Голямото разнообразие от изисквания към горивните процеси и реагентите (по отношение на температурата, състава, състоянието на продуктите от горенето и др.) прави препоръчително използването на данните в табл. 1.20 в практическото разработване на горивни смеси за една или друга цел.

Таблица 1.20

По-висока калоричност на елементите (в MJ/kg) при взаимодействие с кислород, флуор, хлор, азот, на единица маса продукти на горене

• Вижте също: Joulin S., Clavin R. Op. цит.

Химичните реакции са придружени от поглъщане или освобождаване на енергия, по-специално топлина. се наричат ​​реакции, придружени от поглъщане на топлина, както и съединенията, образувани по време на този процес ендотермичен . При ендотермичните реакции нагряването на реагиращите вещества е необходимо не само за протичане на реакцията, но и през цялото време на тяхното протичане. Без външно нагряване ендотермичната реакция спира.

се наричат ​​реакции, придружени от отделяне на топлина, както и съединенията, образувани по време на този процес екзотермичен . Всички реакции на горене са екзотермични. Поради отделянето на топлина, те, възникнали в една точка, могат да се разпространят върху цялата маса на реагиращите вещества.

Количеството топлина, отделено при пълно изгаряне на дадено вещество и свързано с един мол, единица маса (kg, g) или обем (m 3) на горимо вещество, се нарича топлина на изгаряне. Топлината на изгаряне може да се изчисли от таблични данни, като се използва законът на Хес. Руският химик Г.Г. През 1840 г. Хес открива закон, който е частен случай на закона за запазване на енергията. Законът на Хес е следният: топлинният ефект от химическата трансформация не зависи от пътя, по който протича реакцията, а зависи само от началното и крайното състояние на системата, при условие че температурата и налягането (или обемът) при началото и краят на реакцията са еднакви.

Нека разгледаме това, като използваме примера за изчисляване на топлината на изгаряне на метан. Метанът може да се получи от 1 мол въглерод и 2 мола водород. Когато метанът се изгаря, той произвежда 2 мола вода и 1 мол въглероден диоксид.

C + 2H 2 = CH 4 + 74.8 kJ (Q 1).

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q хоризонт.

Същите продукти се образуват при изгарянето на водород и въглерод. По време на тези реакции общото количество отделена топлина е 963,5 kJ.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O + 570,6 kJ

C + O 2 = CO 2 + 392,9 kJ.

Тъй като първоначалният и крайният продукт са едни и същи и в двата случая, общите им топлинни ефекти трябва да бъдат равни според закона на Хес, т.е.

Q 1 + Q планини = Q,

Q планини = Q - Q 1. (1.11)

Следователно топлината на изгаряне на метана ще бъде равна на

Q планини = 963,5 - 74,8 = 888,7 kJ/mol.

По този начин топлината на изгаряне на химично съединение (или тяхната смес) е равна на разликата между сумата от топлините на образуване на продуктите от горенето и топлината на образуване на изгореното химично съединение (или вещества, които съставляват горимата смес ). Следователно, за да се определи топлината на изгаряне на химичните съединения, е необходимо да се знае топлината на тяхното образуване и топлината на образуване на продуктите, получени след изгарянето.

По-долу са топлините на образуване на някои химични съединения:

Алуминиев оксид Al 2 O 3 ………		Метан CH 4 …………………………
Железен оксид Fe 2 O 3 …………		Етан C 2 H 6 ……………………
Въглероден окис CO………….		Ацетилен C 2 H 2 ………………
Въглероден диоксид CO2………		Бензен C 6 H 6 …………………
Вода H 2 O ………………………….		Етилен C 2 H 4 …………………
Водна пара H 2 O ……………		Толуен C 6 H 5 CH 3 …………….

Пример 1.5 .Определете температурата на горене на етан, ако топлината на неговото образуванеQ 1 = 88,4 kJ. Нека напишем уравнението на горене за етан.

C2H6 + 3.5О 2 = 2 CO 2 + 3 з 2 О + Qпланини.

За определянеQпланининеобходимо е да се знае топлината на образуване на продуктите от горенето. топлината на образуване на въглероден диоксид е 396,9 kJ, а тази на водата е 286,6 kJ. следователноQще бъдат равни

Q = 2 × 396,9 + 3 × 286,6 = 1653,6 kJ,

и топлината на изгаряне на етана

Qпланини= Q - Q 1 = 1653,6 - 88,4 = 1565,2 kJ.

Топлината на изгаряне се определя експериментално в бомбен калориметър и газов калориметър. Има по-висока и по-ниска калоричност. По-висока калоричност Q in е количеството топлина, отделено по време на пълното изгаряне на 1 kg или 1 m 3 горимо вещество, при условие че съдържащият се в него водород изгаря, за да образува течна вода. По-ниска калоричност Qn е количеството топлина, отделено при пълното изгаряне на 1 kg или 1 m 3 горимо вещество, при условие че водородът се изгаря до образуване на водна пара и влагата на горимото вещество се изпарява.

По-високата и по-ниската топлина на изгаряне на твърди и течни горими вещества могат да се определят с помощта на формулите на D.I. Менделеев:

където Q в, Q n - по-висока и по-ниска калоричност, kJ/kg; W – съдържание на въглерод, водород, кислород, горима сяра и влага в горимото вещество, %.

Пример 1.6. Определете най-ниската температура на горене на сярно гориво, състоящо се от 82,5% C, 10,65% H, 3,1%Си 0.5% О; A (пепел) = 0,25%,У = 3%. Използвайки уравнението на D.I. Менделеев (1.13), получаваме

=38622,7 kJ/kg

По-ниската калоричност на 1 m3 сухи газове може да се определи по уравнението

По-ниската калоричност на някои запалими газове и течности, получена експериментално, е дадена по-долу:

Въглеводороди: метан…………………………..
етан ……………………………
пропан………………………
метил………………….
етил…………………………
пропил………………………

Долната калоричност на някои горими материали, изчислена от техния елементен състав, има следните стойности:

Бензин……………………		Синтетичен каучук
Хартия ……………………		Керосин………………
дърво		Органично стъкло..
изсушаване на въздух………..		Каучук ………………..
в строителни конструкции...		торф ( У = 20 %) …….

Има долна граница на калоричност, под която веществата стават неспособни да се запалят във въздушната атмосфера.

Експериментите показват, че веществата са незапалими, ако не са експлозивни и ако долната им калоричност във въздуха не надвишава 2100 kJ/kg. Следователно топлината на изгаряне може да служи като приблизителна оценка на запалимостта на веществата. Все пак трябва да се отбележи, че запалимостта на твърдите вещества и материали до голяма степен зависи от тяхното състояние. Така лист хартия, който лесно се запалва от пламъка на кибрит, когато се постави върху гладката повърхност на метална плоча или бетонна стена, става трудно запалим. Следователно запалимостта на веществата също зависи от скоростта на отделяне на топлина от зоната на горене.

На практика по време на процеса на горене, особено при пожари, топлината на изгаряне, посочена в таблиците, не се освобождава напълно, тъй като горенето е придружено от недогаряне. Известно е, че петролните продукти, както и бензенът, толуенът, ацетиленът, т.е. богати на вещества

въглерод, изгарят при пожари с образуването на значително количество сажди. Саждите (въглеродът) могат да горят и да произвеждат топлина. Ако се образува по време на горене, тогава, следователно, горимото вещество отделя по-малко топлина от количеството, посочено в таблиците. За вещества, богати на въглерод, коефициентът на недогаряне че 0,8 - 0,9. Следователно при пожари при изгаряне на 1 kg каучук не могат да се отделят 33520 kJ, а само 33520´0,8 = 26816 kJ.

Размерът на пожара обикновено се характеризира с площта на пожара. Количеството топлина, отделена на единица площ на огъня за единица време, се нарича топлина от огъня Q стр

QП= Qнυ мч ,

Където υ м– масова скорост на изгаряне, kg/(m 2 ×s).

Специфичната топлина на пожар по време на вътрешни пожари характеризира топлинното натоварване на конструкциите на сградите и конструкциите и се използва за изчисляване на температурата на пожара.

1.6. Температура на горене

Топлината, отделена в зоната на горене, се възприема от продуктите на горенето, така че те се нагряват до висока температура. Температурата, до която се нагряват продуктите от горенето по време на горенето, се нарича температура на горене . Има калориметрични, теоретични и реални температури на горене. Действителната температура на горене при условия на пожар се нарича температура на пожар.

Под калориметрична температура на горене се разбира температурата, до която се нагряват продуктите от пълното изгаряне при следните условия:

1) цялата топлина, отделена по време на горенето, се изразходва за нагряване на продуктите от горенето (загубата на топлина е нула);

2) началните температури на въздуха и запалимите вещества са 0 0 С;

3) количеството въздух е равно на теоретично необходимото (a = 1);

4) настъпва пълно изгаряне.

Калориметричната температура на горене зависи само от състава на горимото вещество и не зависи от неговото количество.

Теоретичната температура, за разлика от калориметричната температура, характеризира горенето, като се вземе предвид ендотермичният процес на дисоциация на продуктите от горенето при висока температура

2СО 2 2СО + О 2 - 566,5 kJ.

2H 2 O 2 H 2 + O 2 - 478.5 kJ.

На практика дисоциацията на продуктите от горенето трябва да се вземе предвид само при температури над 1700 0 C. По време на дифузионно изгаряне на вещества в условия на пожар, действителните температури на горене не достигат такива стойности, следователно, за оценка на условията на пожар, само калориметричният използва се температурата на горене и температурата на огъня. Има разлика между вътрешна и външна температура на пожара. Вътрешната температура на пожара е средната температура на дима в помещението, където възниква пожарът. Външна температура на пожар – температура на пламъка.

При изчисляване на калориметричната температура на горене и вътрешната температура на горене се приема, че долната топлина на изгаряне Qn на горимо вещество е равна на енергията qg, необходима за нагряване на продуктите на горенето от 0 0 C до калориметричната температура на горене

, - топлинен капацитет на компонентите на продуктите от горенето (топлинният капацитет на CO 2 се приема за смес от CO 2 и SO 2), kJ / (m 3 ? K).

Всъщност не цялата топлина, отделена по време на горене в условия на пожар, се изразходва за нагряване на продуктите от горенето. По-голямата част от него се изразходва за отопление на конструкции, подготовка на запалими вещества за изгаряне, нагряване на излишния въздух и т.н. Следователно температурата на вътрешния пожар е значително по-ниска от калориметричната температура. Методът за изчисляване на температурата на горене предполага, че целият обем продукти на горенето се нагрява до една и съща температура. В действителност температурата в различните точки на горивния център не е еднаква. Най-високата температура е в областта на пространството, където протича реакцията на горене, т.е. в зоната на горене (пламък). Температурата е значително по-ниска на места, където има запалими пари и газове, отделяни от горящото вещество и продукти от горенето, смесени с излишния въздух.

За да се прецени естеството на температурните промени по време на пожар в зависимост от различните условия на горене, беше въведена концепцията за средна обемна температура на пожара, която се разбира като средната стойност на температурите, измерени с термометри в различни точки на вътрешния пожар. Тази температура се определя от опит.

Таблиците представят масовата специфична топлина на изгаряне на гориво (течно, твърдо и газообразно) и някои други горими материали. Разгледани са следните горива: въглища, дърва за огрев, кокс, торф, керосин, масло, алкохол, бензин, природен газ и др.

Списък с маси:

По време на екзотермичната реакция на окисляване на горивото неговата химическа енергия се превръща в топлинна енергия с отделяне на определено количество топлина. Получената топлинна енергия обикновено се нарича топлина на изгаряне на горивото. Тя зависи от нейния химичен състав, влажност и е основната. Топлината на изгаряне на горивото на 1 kg маса или 1 m 3 обем образува масовата или обемна специфична топлина на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне на горивото е количеството топлина, отделена при пълното изгаряне на единица маса или обем твърдо, течно или газообразно гориво. В Международната система от единици тази стойност се измерва в J/kg или J/m 3.

Специфичната топлина на изгаряне на горивото може да се определи експериментално или да се изчисли аналитично.Експерименталните методи за определяне на калоричността се основават на практическо измерване на количеството топлина, отделена при изгаряне на гориво, например в калориметър с термостат и горивна бомба. За гориво с известен химичен състав специфичната топлина на изгаряне може да се определи с помощта на периодичната формула.

Има по-висока и по-ниска специфична топлина на изгаряне.По-високата калоричност е равна на максималното количество топлина, отделена при пълното изгаряне на горивото, като се вземе предвид топлината, изразходвана за изпаряване на влагата, съдържаща се в горивото. Най-ниската топлина на изгаряне е по-малка от най-високата стойност с количеството топлина на кондензация, която се образува от влагата на горивото и водорода на органичната маса, която се превръща във вода по време на горенето.

За определяне на показателите за качество на горивото, както и при термични изчисления обикновено използват по-ниска специфична топлина на изгаряне, което е най-важната топлинна и производителна характеристика на горивото и е показано в таблиците по-долу.

Специфична топлина на изгаряне на твърди горива (въглища, дърва за огрев, торф, кокс)

В таблицата са представени стойностите на специфичната топлина на изгаряне на сухо твърдо гориво в измерение MJ/kg. Горивото в таблицата е подредено поименно по азбучен ред.

От разглежданите твърди горива най-висока калоричност имат коксуващите въглища - тяхната специфична топлина на изгаряне е 36,3 MJ/kg (или в единици SI 36,3·10 6 J/kg). В допълнение, високата калоричност е характерна за каменните въглища, антрацита, дървените въглища и кафявите въглища.

Горивата с ниска енергийна ефективност включват дърва, дърва за огрев, барут, торф за смилане и нефтени шисти. Така например специфичната топлина на изгаряне на дървата за огрев е 8,4...12,5, а на барута е само 3,8 MJ/kg.

Специфична топлина на изгаряне на твърди горива (въглища, дърва за огрев, торф, кокс)

гориво
Антрацит	26,8…34,8
Дървесни пелети (пелети)	18,5
Сухи дърва за огрев	8,4…11
Сухи брезови дърва за огрев	12,5
Газов кокс	26,9
Взривен кокс	30,4
Полукокс	27,3
Прах	3,8
шисти	4,6…9
Маслени шисти	5,9…15
Твърдо ракетно гориво	4,2…10,5
Торф	16,3
Влакнест торф	21,8
Смлян торф	8,1…10,5
Торфена троха	10,8
Кафяви въглища	13…25
Кафяви въглища (брикети)	20,2
Кафяви въглища (прах)	25
Донецки въглища	19,7…24
дървени въглища	31,5…34,4
Въглища	27
Коксуващи се въглища	36,3
Кузнецки въглища	22,8…25,1
Челябински въглища	12,8
Екибастузски въглища	16,7
Фресторф	8,1
Шлак	27,5

Специфична топлина на изгаряне на течни горива (алкохол, бензин, керосин, масло)

Дадена е таблица за специфичната топлина на изгаряне на течно гориво и някои други органични течности. Трябва да се отбележи, че горивата като бензин, дизелово гориво и масло имат високо отделяне на топлина по време на изгаряне.

Специфичната топлина на изгаряне на алкохол и ацетон е значително по-ниска от традиционните моторни горива. Освен това течното ракетно гориво има относително ниска калоричност и при пълно изгаряне на 1 kg от тези въглеводороди ще се отдели количество топлина, равно съответно на 9,2 и 13,3 MJ.

Специфична топлина на изгаряне на течни горива (алкохол, бензин, керосин, масло)

гориво	Специфична топлина на изгаряне, MJ/kg
ацетон	31,4
Бензин А-72 (ГОСТ 2084-67)	44,2
Авиационен бензин B-70 (GOST 1012-72)	44,1
Бензин AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
Бензол	40,6
Зимно дизелово гориво (GOST 305-73)	43,6
Лятно дизелово гориво (GOST 305-73)	43,4
Течно ракетно гориво (керосин + течен кислород)	9,2
Авиационен керосин	42,9
Керосин за осветление (ГОСТ 4753-68)	43,7
Ксилол	43,2
Мазут с високо съдържание на сяра	39
Мазут с ниско съдържание на сяра	40,5
Мазут с ниско съдържание на сяра	41,7
Сярнисто мазут	39,6
Метилов алкохол (метанол)	21,1
n-Бутилов алкохол	36,8
Масло	43,5…46
Метаново масло	21,5
Толуен	40,9
Уайт спирт (GOST 313452)	44
Етиленов гликол	13,3
Етилов алкохол (етанол)	30,6

Специфична топлина на изгаряне на газообразни горива и горими газове

Представена е таблица на специфичната топлина на изгаряне на газообразно гориво и някои други горими газове в размерност MJ/kg. От разглежданите газове той има най-високата специфична топлина на изгаряне. Пълното изгаряне на един килограм от този газ ще освободи 119,83 MJ топлина. Също така гориво като природния газ има висока калоричност - специфичната топлина на изгаряне на природния газ е 41...49 MJ/kg (за чистия газ е 50 MJ/kg).

Специфична топлина на изгаряне на газообразно гориво и горими газове (водород, природен газ, метан)

гориво	Специфична топлина на изгаряне, MJ/kg
1-Бутен	45,3
Амоняк	18,6
ацетилен	48,3
Водород	119,83
Водород, смес с метан (50% H 2 и 50% CH 4 тегловни)	85
Водород, смес с метан и въглероден оксид (33-33-33% от теглото)	60
Водород, смес с въглероден окис (50% H 2 50% CO 2 тегловни)	65
Доменен газ	3
Коксов газ	38,5
Втечнен въглеводороден газ LPG (пропан-бутан)	43,8
Изобутан	45,6
Метан	50
n-бутан	45,7
n-хексан	45,1
n-пентан	45,4
Свързан газ	40,6…43
Природен газ	41…49
Пропадиен	46,3
Пропан	46,3
Пропилен	45,8
Пропилен, смес с водород и въглероден окис (90%-9%-1% тегловни)	52
Етан	47,5
Етилен	47,2

Специфична топлина на изгаряне на някои горими материали

Предоставена е таблица за специфичната топлина на изгаряне на някои горими материали (дърво, хартия, пластмаса, слама, гума и др.). Трябва да се отбележат материали с високо отделяне на топлина при горене. Такива материали включват: каучук от различни видове, експандиран полистирол (пяна), полипропилен и полиетилен.

Специфична топлина на изгаряне на някои горими материали

гориво	Специфична топлина на изгаряне, MJ/kg
Хартия	17,6
изкуствена кожа	21,5
Дърво (пръчки с 14% съдържание на влага)	13,8
Дърва на купчини	16,6
Дъбово дърво	19,9
Смърчово дърво	20,3
Дървесно зелено	6,3
Борово дърво	20,9
Капрон	31,1
Карболитни продукти	26,9
Картон	16,5
Стирен бутадиен каучук SKS-30AR	43,9
Естествен каучук	44,8
Синтетичен каучук	40,2
Гума SKS	43,9
Хлоропренов каучук	28
Линолеум от поливинилхлорид	14,3
Двуслоен линолеум от поливинилхлорид	17,9
Линолеум от поливинилхлорид на филцова основа	16,6
Линолеум от поливинилхлорид на топла основа	17,6
Линолеум от поливинилхлорид на тъкан	20,3
Гумен линолеум (Relin)	27,2
Парафин парафин	11,2
Пенополистирол PVC-1	19,5
Пенопласт FS-7	24,4
Пенопласт FF	31,4
Експандиран полистирол PSB-S	41,6
Полиуретанова пяна	24,3
Фазер	20,9
Поливинилхлорид (PVC)	20,7
Поликарбонат	31
Полипропилен	45,7
Полистирен	39
Полиетилен високо налягане	47
Полиетилен ниско налягане	46,7
Каучук	33,5
рубероид	29,5
Канал сажди	28,3
Сено	16,7
Слама	17
Органично стъкло (плексиглас)	27,7
Текстолит	20,9
Тол	16
TNT	15
Памук	17,5
Целулоза	16,4
Вълна и вълнени влакна	23,1

източници:

1. ГОСТ 147-2013 Твърдо минерално гориво. Определяне на по-висока калоричност и изчисляване на по-ниска калоричност.
2. ГОСТ 21261-91 Нефтопродукти. Метод за определяне на високата калоричност и изчисляване на долната калоричност.
3. ГОСТ 22667-82 Природни запалими газове. Изчислителен метод за определяне на калоричността, относителната плътност и числото на Вобе.
4. ГОСТ 31369-2008 Природен газ. Изчисляване на калоричност, плътност, относителна плътност и число на Wobbe въз основа на компонентния състав.
5. Zemsky G. T. Запалими свойства на неорганични и органични материали: справочник М.: VNIIPO, 2016 - 970 p.

Първо, нека дефинираме термините, тъй като въпросът не е поставен съвсем правилно.

, и няма да намерите списък "тип кабел - стойност в MJ/m2", той не съществува и не може да съществува. Изчислява се специфичното пожарно натоварване за закрито, в които се полагат различни видове и количества кабели, съобразени с това каква площ заемат. Ето защо специфичният размер на пожарния товар е джаули (мегаджаули) на квадратен метър.

Изчисляването на специфичното пожарно натоварване включва количествата различни материали, които създават това пожарно натоварване - всъщност всичко, което може да гори. Пишете за теглото на един линеен метър кабел, но всъщност трябва да вземете предвид масата запалими компонентив кабела, а не в целия кабел. Това е горимата маса, която формира пожарния товар - главно изолация на кабели.

Няма промени в текста на третата алинея, той е правилен.

Всички тези термини, показатели и стойности се използват в „Метод за определяне на категориите помещения B1 - B4“, както е описано в документите на Министерството на извънредните ситуации „За одобряване на набор от правила „Определяне на категории на помещения, сгради и външни инсталации за взриво- и пожароопасност”, задължително Приложение Б. Че същият подход се използва и в други нормативни документи, включително ведомствени инструкции. Следват извадки от документа, отнасящи се до вашия въпрос и нашите коментари.

По взриво- и пожароопасност помещенията се делят на категории А, В, В1 - В4, D и D, а сградите - на категории А, В, В, D и D.

[Коментар от секцията за консултации]: Вашият въпрос е за помещения, ние даваме класификация за тях.

Категория стая	Характеристики на веществата и материалите, намиращи се (циркулиращи) в помещенията
А повишена опасност от експлозия и пожар	Горими газове, запалими течности с температура на възпламеняване не по-висока от 28°C в такива количества, че могат да образуват експлозивни смеси пара-газ-въздух, при чието запалване се развива изчислено свръхналягане на експлозия в помещението над 5 kPa, и ( или) вещества и материали, способни да експлодират и горят при взаимодействие с вода, атмосферен кислород или помежду си, в такива количества, че изчисленото свръхналягане на експлозията в помещението надвишава 5 kPa.
б опасност от експлозия и пожар	Запалими прахове или влакна, запалими течности с температура на възпламеняване над 28°C, запалими течности в такива количества, че могат да образуват експлозивни смеси прах-въздух или пара-въздух, чието запалване развива изчислено свръхналягане на експлозия в помещението над 5 kPa.
B1 – B4 опасност от пожар	Запалими и слабо запалими течности, твърди запалими и слабо запалими вещества и материали (включително прах и влакна), вещества и материали, които могат да горят само при взаимодействие с вода, кислород на въздуха или помежду си, при условие че помещенията, в които се намират разположени (прилагат се) не принадлежат към категория А или Б.
Ж умерена опасност от пожар	Незапалими вещества и материали в горещо, нажежено или разтопено състояние, чиято обработка е придружена от отделяне на лъчиста топлина, искри и пламъци и (или) запалими газове, течности и твърди вещества, които се изгарят или изхвърлят като гориво .
д намалена опасност от пожар	Незапалими вещества и материали в студено състояние.

Класифицирането на помещение в категория B1, B2, B3 или B4 се извършва в зависимост от количеството и начина на поставяне на пожарния товар в определеното помещение и неговите пространствено-планировъчни характеристики, както и от пожароопасните свойства на веществата и материали, които съставляват пожарното натоварване.

[Коментар от секцията за консултации]: вашият случай включва категории B1 – B4, опасност от пожар. Освен това има голяма вероятност вашите помещения да бъдат класифицирани като B4, но това трябва да бъде подкрепено с изчисления.

Методи за определяне на категории помещения B1 - B4

Определянето на категориите помещения B1 - B4 се извършва чрез сравняване на максималната стойност на специфичното временно пожарно натоварване (наричано по-долу пожарно натоварване) във всяка от зоните със стойността на специфичното пожарно натоварване, дадено в таблицата:

Специфично пожарно натоварване и методи за поставяне за категории B1 – B4

За пожарен товар, който включва различни комбинации (смеси) от запалими, горими, слабо запалими течности, твърди запалими и слабо запалими вещества и материали в рамките на пожароопасна зона, пожарният товар Q (в MJ) се определя по формулата :

- количество аз th материален пожарен товар, kg;

- долна калоричност аз th материален пожарен товар, MJ/kg.

(в MJ/m2) се определя като съотношението на изчисленото пожарно натоварване към заетата площ:

Където С– площ на поставяне на пожарен товар, m2, не по-малко от 10 m2.

Част 2. Практика на приложение

За извършване на изчисления е необходимо да се определи масата в kg за всеки горим материал, който ще бъде разположен в помещението. Строго погледнато, за това трябва да знаете колко изолация и други горими компоненти има във всеки метър кабел от съответния тип и да вземете кадрите от вашия проект. Но конвенционалните продуктови спецификации в най-добрия случай съдържат линейно тегло в g/m или kg/km за кабела като цяло; той се формира от всички елементи, включително незапалими. От нетната стойност се изключва само опаковката – макара или кутия.

При оптични кабели, които нямат броня или вградени носещи метални кабели, човек може да се съгласи с това и да използва линейното тегло в изчисленията такова, каквото е, като умишлено пренебрегва масата на кварцовото влакно, тъй като е малка. Ето например линейните тегла за универсални кабели XGLO™ и LightSystem с плътен буфер, предназначени за вътрешна/външна употреба (статията започва със символите 9GD(X)H......, такива кабели са във вашия списък):

Брой влакна	Линейно тегло, kg/km
4	23
6	25
8	30
12	35
16	49
24	61
48	255
72	384

А това е таблица за XGLO™ и LightSystem кабели със свободен буфер, също предназначени за вътрешна/външна употреба (статията започва със символите 9GG(X)H......):

Брой влакна	Линейно тегло, kg/km
2	67
4	67
6	67
8	67
12	67
16	103
24	103
36	103
48	115
72	115
96	139
144	139

Така че, ако в една стая се постави 25 m секция от десет кабела с по 24 влакна, общото им тегло ще бъде 15,25 kg за кабел с плътен буфер и 25,75 kg за кабел с хлабав буфер. Както можете да видите, числата могат да варират и за големи количества кабел разликата може да бъде доста значителна.

При бронирани оптични кабели и медни кабели с усукана двойка значителна част от линейното тегло се формира от масата на метала, а след това разпространението на числата и разликата между линейното тегло и съдържанието на запалими вещества може да бъде още по-голямо. Например нетното тегло на 1 km кабел с усукана двойка може да варира от 21 kg до 76 kg в зависимост от категорията, производителя и наличието/отсъствието на екран и други структурни елементи. В същото време просто изчисление показва, че за категория 5e с диаметър на сърцевината 0,511 mm минималното тегло на медта на 1 km (8 проводника, плътност на медта 8920 kg/m3) ще бъде 14,6 kg, а за категория 7A с диаметър на сърцевината 0,643 мм - не по-малко от 23,2 кг. И това не отчита полагането, което води до факта, че всъщност дължината на медните проводници очевидно ще бъде повече от 1 км.

На един и същи участък от 25 m от, да речем, 120 усукани двойки кабели, общата маса на кабелите може да бъде от 63 kg до 228 kg в зависимост от вида им, докато медта в тях може да бъде от 43,8 kg и повече за категория 5e и от 69,6 кг и повече за категория 7А.

Разликата е голяма дори за количествата, които ние взехме, тоест не най-голямото телекомуникационно помещение, в което кабелът се прокарва през окачена корита или трасе под повдигнатия под. При бронираните и други специфични кабели с метални конструктивни елементи разликата ще бъде много по-голяма, но в същото време те могат да бъдат намерени предимно на улицата, а не на закрито.

Ако изчислите стриктно, тогава за всеки тип кабел трябва да имате пълна разбивка на включените в него запалими и незапалими компоненти и тяхното тегловно съдържание на единица дължина. Освен това трябва да се знае долната топлинна стойност в MJ/kg за всеки горим компонент. За полимери, широко използвани в телекомуникациите, различни източници дават следните стойности на нетната калоричност:

• Полиетилен – от 46 до 48 MJ/kg
• Поливинилхлорид (PVC) – от 14 до 21 MJ/kg
• Политетрафлуоретилен (флуоропласт) – от 4 до 8 MJ/kg

В зависимост от входните данни, които използвате, изходът може да варира. Ето 2 примера за изчисления за вече споменатата стая със 120 усукани двойки кабели:

Пример 1.

• 120 кабела усукана двойка категория 5e
• Тегло на линейния кабел 23 кг/км

Общо тегло на кабела (без незапалими компоненти)

G i= 120 · 25 m · 23 · 10 -3 kg/m = 69 kg

Q= 69 kg · 18 MJ/kg = 1242 MJ

S тава= 25 m · 0,3 m = 7,5 m 2

ж= 1242 / 10 = 124,2 MJ/m 2

Специфичното пожарно натоварване се отнася за диапазона от 1 до 180 MJ/m 2, въпреки факта, че не сме извадили тегловното съдържание на мед в кабела. Ако беше изваден, тогава помещенията биха били класифицирани като категория B4.

Пример 2.

• 120 усукани двойки кабели категория 6/6A
• Калибър на проводника 23 AWG
• PVC обвивка, долна калоричност 18 MJ/kg
• Тегло на линейния кабел 45 кг/км
• Дължина на коритото 25м, ширина 300мм

Общо тегло на кабела без незапалими компоненти

G i= 120 · 25 m · 45 · 10 -3 kg/m = 135 kg

Q= 135 kg · 18 MJ/kg = 2430 MJ

S тава= 25 m · 0,3 m = 7,5 m 2

В съответствие с методологията за изчисление е необходимо да се използва площ от най-малко 10 m 2 при изчисленията.

ж= 2430 / 10 = 243 MJ/m2

Специфичното пожарно натоварване надвишава 180 MJ/m2 и попада в диапазона, съответстващ на по-високата категория на помещенията В3. Но ако извадим теглото на медта, изчислението ще бъде различно.

23 AWG габарит на проводника съответства на диаметър от 0,574 mm. Кабелът има 8 медни проводника, следователно всеки километър кабел съдържа най-малко 18,46 kg мед.

G i= 120 · 25 m · (45 – 18,46) · 10 -3 kg/m = 79,62 kg горими компоненти

Q= 79,62 kg 18 MJ/kg = 1433,16 MJ

ж= 1433,16 / 10 = 143,3 MJ/m2

В този случай получаваме стая категория B4. Както можете да видите, компонентът на компонента може да повлияе значително на изчисленията.

Точни данни за тегловното съдържание и долната калоричност могат да бъдат получени само от производителя на конкретен продукт. В противен случай ще трябва лично да „изкормите“ всеки конкретен тип кабел, да измерите масата на всеки елемент на високопрецизни везни и да установите всички химически състави (което само по себе си може да бъде много нетривиална задача, дори ако имат добре оборудвана химическа лаборатория). И след всичко това направете точна сметка. За кабел от категория 6/6A, в нашето изчисление, например, теглото и материалът на разделителната преграда не бяха взети под внимание. Ако е от полиетилен, трябва да имате предвид, че по-ниската му калоричност е по-висока от тази на PVC.

Химическите и физическите справочници предоставят стойности за долната калоричност за чисти вещества и ориентировъчни стойности за най-популярните строителни материали. Но производителите могат да използват смеси от вещества, добавки и да променят тегловното съдържание на компонентите. За точни изчисления са необходими данни от конкретен производител за всеки тип продукт.Те обикновено не са публично достъпни, но трябва да се предоставят при поискване, това не е класифицирана информация.

Ако обаче трябва да чакате дълго време за такава информация и трябва да направите изчислението сега, можете да извършите приблизителни изчисления, като зададете максималните стойности - т.е. вземете най-лошия сценарий. Дизайнерът избира максимално възможната стойност на долната калоричност, максималното тегловно съдържание на горими вещества, като умишлено прави голяма грешка, не в негова полза. В някои случаи, поради това, помещенията ще попаднат в по-опасна категория, както направихме за първи път в Пример 2. Абсолютно невъзможно е да се „греши“ в другата посока, умишлено правейки изчисленията по-оптимистични. В случай на съмнение, тълкуването винаги трябва да е в посока допълнителни мерки за сигурност.