Egy tüzelőanyag fűtőértéke az a hőmennyiség, amely az egységnyi tömegű tüzelőanyag tökéletes elégetésekor keletkezik, és nem fordítódik a tüzelőanyag víztartalmának lecsapódására. SI-mértékegysége J/kg (Joule per kilogramm), egyéb gyakran használt mértékegységei kJ/kg, MJ/kg. Értékét úgy kapjuk meg, ha az anyag égéshőjéből kivonjuk a gőzként távozó vízmennyiség párolgáshőjét.
Ismert nyomású (és így ismert sűrűségű) gáz esetén a fűtőértéket általában köbméterre vonatkoztatva adják meg. Magyarországon a gázszámlán szereplő mértékegység MJ/m3. Magyarországon a földgáz tipikus fűtőértéke 34 MJ/m3, ez alól kivételt képeznek Zala és Békés vármegye egyes területei, ahol csak 29 MJ/m3.
A fűtőérték használata indokolt a gyakorlati számításokban (tüzelőanyag-igény vagy kazánhatásfok számítása) minden olyan esetben, amikor a távozó víz halmazállapota gőz, vagyis, amikor a füstgáz >100 °C hőmérsékletű. A fűtőérték nem használható az ún. kondenzációs kazánok esetében, ahol a füstgázt 100 °C hőmérséklet alá hűtik. Ekkor a gőz még a kazánban kicsapódik a füstgázból, s így hasznosítható a párolgáshője.
A fűtőértéket időnként az angolszász szakirodalomból tükörfordítással létrehozott „alsó fűtőértékként” (Lower Heating Value, LHV) szokás nevezni. A felső fűtőérték (Higher Heating Value) nagyobb, mert beleszámítják az égésnél keletkező vízgőz kondenzációs hőjét (az égésvégi hőmérsékletről a szobahőmérsékletre lehűlő és cseppfolyósodó víz által visszanyert hőmennyiséget). A fűtőérték elnevezése eredetileg inferior calorific value (alsó fűtőérték), illetve superior calorific value (felső fűtőérték), izobár entalpia-növekményként kifejezve.
Értelmezése Iniciáló gyújtásnál az éghető anyag és az égést tápláló oxigén elegyének csak egy kis részét hevítjük a gyulladási hőmérsékletre; annyit, amennyi elegendő az égési folyamathoz.
A jelenség hasonló a bomba kaloriméter működéséhez. Ott egy pamutszálat helyezünk oxigén atmoszférába, és elektromos szikrával begyújtjuk a keveréket.
Az anyagok égése a következő folyamatokat tartalmazza. Az éghető anyag felmelegítése a gyulladási hőmérsékletre. A természetes anyagok vizet is tartalmaznak, ez azonban nem vesz részt az égési folyamatban, de fel kell melegíteni. A levegő felmelegítése a gyulladási hőmérsékletre A gyulladáshoz szükséges hőmennyiség bevezetése (nem öngyulladó elegyeknél) Égés. A folyamatnál létrejövő reakcióhő általában pozitív. A hétköznapi jelenségeknél nem ég el az éghető anyag egésze, illetve nem is érintkezik az oxigénnel. Ezért az égéstermék tartalmazhat valamennyit az éghető anyagból Tekintettel arra, hogy nem képes az oxigén hiánytalanul érintkezni az éghető anyaggal, ezért az égéshez elméletileg szükségesnél több levegőre van szükségünk. A valóságos és az elméleti levegőszükséglet hányadosa a légfeleslegtényező Az égéstermékek expanziója – nem feltétlenül adiabatikus Ha az égéstermékekből az égési reakcióból származó víz lecsapódik (kondenzálódik), ez hőbevezetésként jelenik meg. A füstgázok nem hűlnek le a kiinduló hőmérsékletre, ezt veszteségként számítják. Szükséges azonban ahhoz, hogy létrejöjjön a kéményhatás, vagyis a füstgáz az alacsonyabb sűrűsége miatt természetes úton távozzék Mérése és számítása Tiszta vegyi anyagoknál a szokásos módon számítható a kémiai reakció és a reakcióhő. Például a gázállapotú metán égése: az IUPAC szerint a következő reakcióra értelmezve: (ahol l liquid, tehát a víznek cseppfolyós állapotára vonatkozik)
Általános anyagoknál vegyelemzés útján meghatározzák az összetevő elemeket, és mindegyikhez hozzárendelik az égéshőt. Barnaszén esetén például C 49,6%; H 3,7%; S 0,4%; O 18,7%; N 0,6%; hamu 7%; víz 20%, ebből a fűtőérték 19,678 MJ/kg Kísérletileg megmérik kaloriméterben.
Anyagok égéshője és fűtőértéke 1 MJ/kg = 1000 kJ/kg; 1 MJ = 0,27778 kWh; 1kWh = 3,6 MJ
Szilárd fűtőanyagok FűtőanyagÉgéshő Standard enthalpy of combustion (MJ/kg)Fűtőérték (MJ/kg)Fűtőérték (kWh/kg)Frissen vágott fa*6,81,9Szárított fa1914,4-15,84-4,4Papír *154,2Szalma *174,8 Brennstoffdaten und Infos für Getreidekorn und Halmgut. Energiegetreide, Stroh, Strohpellets Miscanthus etc. Heizwert, Schüttgewicht, Aschegehalt, Schmelzpunkt, chemische Zusammensetzung, Brennstoff- und EnergiekostenFapellet*185Tőzeg23154,2Olajos magvak*205,6Barnakőszén1082,2Barnakőszén brikett21205,6Kőszén29–32,727–32,77,5-9Grafit 32,8egyenlő az égéshővel9,1Gumi*359,7Paraffin494512,5Foszfor25,2egyenlő az égéshővel7Kén9,3egyenlő az égéshővel2,6Magnézium25,2egyenlő az égéshővel7
Folyékony tüzelőanyagok (25 °C hőmérsékleten) FűtőanyagÉgéshő (MJ/kg)Fűtőérték (MJ/kg)Fűtőérték (kWh/kg)Biodízel40 (Repceolaj-metilészter)3710,2Metanol22,719,95,5Etanol29,726,87,4Izopropanol33,630,78,5Benzol41,840,111,1Fűtőolaj43–46 40–4311,1-11,9Gázolaj464311,9Benzin474311,9Paraffinolaj494512,5
Légnemű fűtőanyagok (25 °C-on) FűtőanyagÉgéshő (MJ/kg)Fűtőérték (MJ/kg)Égéshő (MJ/m³)Fűtőérték (MJ/m³)Fűtőérték (kWh/m³)Hidrogén 141,800 119,972 12,745 10,783 2,995Szén-monoxid 10,103 10,103 12,633 12,633 3,509Torokgáz (nagyolvasztóktól) 1,5–2,1 1,5–2,1 2,5–3,4 2,5–3,3 0,695–0,917Városi gáz 18,21 16,34 19–20 17–18 4,72–5,00Földgáz 36–50 32–45 35–46 31–41 8,6–11,4Metán 55,498 50,013 39,819 35,883 9,968Etán 51,877 47,486 70,293 64,345 17,874Etén 50,283 47,146 63,414 59,457 16,516Acetilén 49,912 48,222 58,473 56,493 15,693Propán 50,345 46,354 101,242 93,215 25,893n-ButánGase, Heizwerte 49,500 45,715 134,061 123,810 34,392 i-Bután 49,356 45,571 133,119 122,910 34,142
Jegyzetek
Kategória:Termodinamika Kategória:Energetika