Unitatile pentru puterea calorica sunt:
solide, lichide MJ/kg sau kcal/kg (1MJ=106 J)
gaze MJ/m3N sau kcal/m3N (conditii normale)
Se stie ca toate arderile sunt procese exoterme; deoarece in cazul arderii combustibililor interesaeza caldura cedata de sistem, s-a convenit ca puterila calorice sa aiba valori pozitive (se omite semnul minus corespunzator conventiei din termodinamica).
In urma arderii combustibililor rezulta totdeauna CO2 (gaz) si H2O (gaz sau lichid); s-au introdus in calcule, doua puteri calorice. De exemplu, in cazul metanului:
CH4 (g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l)
Putere calorica superioara (Q8)
39728 kJ/m3N = 39,728 MJ/m3N
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)
Putere calorica inferioara (Qi)
35800 kJ/m3 = 35,80 MJ/m3
Diferenta de circa 4 MJ/m3 arata ca la arderea metanului se pierde ~10% din efectul termic sub forma de caldura latenta de vaporizare a apei.
In cazul arderii combustibililor in sobe, termocentrale, motoare cu ardere interna, apa rezultata paraseste cosul de evacuare sau teava de esapament sub forma gazoasa (vapori); de aceea, sa ia in calcul puterea calorica inferioara a combustibililor.
Combustibilii solizi (lemnul, mangalul, carbunii de pamant, cocsul) contin, pe langa partea combustibila (carbon si hidrogen), umiditate si cenusa, care reduc puterea calorica.
Combustibilii fosili sunt ramasite ale plantelor si animalelor care au trait cu milioane de ani in urma.
Carbunii fosili s-au format prin incarbonizarea (imbogatirea in carbon) a substantelor de origine vegetala (celuloza, lignina, rasini naturale, etc.); ei contin un procant mai mare de carbon decat lemnul, si de aceea au o putere calorica superioara.
Desi aflorimentele de carbune au aprut din vremuri preistorice, utilizarea carbunelui drept combustibil este comparativ recenta. Timp de mii de ani, carbunele era considerat o simpla piatra neagra. Exista dovezi ca britanicii antici au folosit carbunele drept combustibil, si ca romanii au aflat de la ei valoarea sa. Prima referire scrisa la carbuna apare intr-o cronica anglo-saxona din sec. X.
De-a lungul secolelor s-a raspandit utilizarea carbunelui pentru incalzirea gospodariilor. Insa carbunele moale utilizat, usor de obtinut, a provocat o poluare grava sub forma fumului si funingini. Pentru a-i diminua utilizarea, carbunele a fost puternic impozitat si, in multe locuri, arderea lui a fost interzisa din cauza pericolului asupra sanatatii publica. Consumul de carbune a crescut rapid in anii 1700, pe timpul Revolutiei Industriale. Carbunele era combustibil pentru masinile cu abur si din el se obtinea cocsul - o forma dura si poroasa a carbonului, utilizata in otlarie si drept combustibil.
Combustibilii lichizi sunt obtinuti, in mare parte, prin prelucrarea titeiului (petrol brut).
Prin distilarea atmosferica (distilare primara) se obtin din titei: benzine, petrol lampant, motorina, pacura. Benzinele sunt folosite drept combustibili (carburanti) pentru motoarele Diesel, iar pacura este folosita in special in instalatiile casnice, da incalzire; in ultimul timp, pacura este prelucrata (distilare in vid) si transformata in produsi valorosi (lubrifianti).
Calitatea unei benzine (proprietatea ei antidetonanta) se caracterizeaza prin cifra octanica (notata prescurtat cu C.U.).
La stabilirea scarii conventionale de cifre octanice, valoarea "100" i se atribuie izooctanului, iar valoarea "0" n-heptanului.
HidrocarburaC.O.n-heptan CH3 - (CH2)5 - CH30 CH3 CH3
| |
CH3 - C - CH2 - CH - CH3
|
izooctan CH3
(2,2,4-trimetilpentan)
100
Amestecand ambele hidrocarburi in anumite proportii, se obtin punctele intermediare ale scarii de lichide (etaloane) cu care se compara experimental, carburantul cercetat.
