Methan - es ist einer der effizientesten und umweltfreundlichsten Kraftstoffe, der in verschiedenen Branchen und im Haushalt weit verbreitet ist. Um eine bestimmte Menge an Wärme zu erhalten, ist es notwendig, den Methanverbrauch zu kennen. In diesem Artikel werden wir uns die Formel und Beispiele für Berechnungen dieses Indikators ansehen.
Zunächst erinnern wir uns an die Formel, mit der Sie den Methanverbrauch berechnen können, um eine bestimmte Menge an Wärme zu erhalten. Diese Formel lautet wie folgt:
Methanverbrauch (kg/h) = Wärmemenge (KJ/h) / Methanverbrennungswärme (KJ/kg)
Der Methanverbrauch wird in Kilogramm pro Stunde gemessen, die Wärmemenge in Kilojoule pro Stunde und die Verbrennungswärme von Methan in Kilojoule pro Kilogramm. Die Wärmemenge kann leicht anhand der erforderlichen Wärmemenge und der Betriebsdauer des Geräts ermittelt werden.
Betrachten wir ein Beispiel für eine Berechnung. Nehmen wir an, wir müssen 3580 KJ Wärme in einer Stunde erhalten. Bei einer bekannten Methanverbrennungswärme, z. B. 55 KJ / kg, können wir den Methanverbrauch berechnen, um diesen Wert zu erreichen:
Methanverbrauch (kg/h) = 3580 KJ/h / 55 KJ/kg = 65.09 kg/h
Um also die erforderliche Menge an Wärme zu erhalten, benötigen wir einen Methanverbrauch von 65.09 kg pro Stunde. Diese Informationen können bei der Planung von Vorgängen im Zusammenhang mit der Verwendung von Methan während des Herstellungsprozesses oder im Haushaltsbereich hilfreich sein.
Die Formel zur Berechnung des Methanverbrauchs, um eine gegebene Wärme zu erhalten
Sie können die folgende Formel verwenden, um den für die Erzeugung einer gegebenen Wärme erforderlichen Methanverbrauch zu bestimmen:
Methanverbrauch = Wärme / (Heizwert von Methan * Kesseleffizienz)
- Methanverbrauch - Die Menge an Methan, ausgedrückt in Durchflusseinheiten (z. B. m3/h oder kg/h), die verbrannt werden muss, um eine vorgegebene Wärme zu erhalten.
- Wärme ist die erforderliche Wärme, ausgedrückt in KJ (Kilojoule).
- Der Heizwert von Methan ist die Menge an Wärme, die bei der Verbrennung einer Methaneinheit freigesetzt wird, ausgedrückt in KJ / Einheit (z. B. KJ / m3 oder KJ / kg). Ein typischer Wert für Methan beträgt etwa 55 KJ/ m3.
- Der Wirkungsgrad des Kessels ist der Wirkungsgrad des Kessels, ausgedrückt in Prozent. Dieser Wert gibt an, welcher Teil der bei der Verbrennung von Methan freigesetzten Wärme zum Heizen oder zur Dampfproduktion verwendet wird. Wenn zum Beispiel der Wirkungsgrad des Kessels 90% beträgt, wird 90% der erzeugten Wärme für nützliche Arbeit verwendet.
Angenommen, Sie benötigen 3580 KJ Wärme und es ist bekannt, dass der Heizwert von Methan 55 KJ / m3 beträgt und der Wirkungsgrad des Kessels 90% beträgt. Dann:
Methanverbrauch = 3580 KJ / (55 KJ/m3 * 90%) = 728 m3/h
Somit ist es notwendig, ungefähr 728 m3 Methan pro Stunde zu verbrennen, um 3580 kj Wärme zu erzeugen.
Berechnung des Methanverbrauchs, um 3580 KJ Wärme zu erzeugen, ist ein Beispiel
Um den Methanverbrauch zu berechnen, müssen Sie dessen Heizmuster und den Energiewert kennen.
Schritt 1: Bestimmung der Methanheizung:
Die Methanheizprobe beträgt 890 KJ / m3. Dieser Wert bedeutet, dass 890 KJ Energie benötigt wird, um einen Kubikmeter Methan um 1 Grad Celsius zu erhitzen.
Schritt 2: Bestimmung des Energiewerts von Methan:
Der Energiewert von Methan beträgt 50 KJ / mol. Dieser Wert bedeutet, dass 1 Mol Methan 50 KJ Energie enthält.
Schritt 3: Berechnung des Methanverbrauchs:
Um 3580 KJ Wärme zu erhalten, ist es notwendig, den Methanverbrauch zu berechnen. Dazu wird die Formel verwendet:
Methanverbrauch = 3580 KJ / (Energiewert von Methan * Methanheizprobe)
Ersetzen Sie die Werte und führen Sie die Berechnung durch:
Methanverbrauch = 3580 KJ / (50 KJ / mol * 890 KJ / m3)
Methanverbrauch 0.0 0.08 m3
Die Antwort: Um 3580 kj Wärme zu erhalten, ist es notwendig, ungefähr 0.08 m3 Methan zu verwenden.
Formel zur Bestimmung der Energieäquivalenz von Methan
Q = H × V
- Q - die Menge an Wärme, die bei der Verbrennung von Methan freigesetzt wird, ausgedrückt in Joule
- H - die Energieäquivalenz von Methan, ausgedrückt in Joule pro Kilogramm
- V - volumen von Methan, ausgedrückt in Kubikmetern
Um den tatsächlichen Methanverbrauch zu berechnen, um eine bestimmte Menge an Wärme zu erhalten, müssen Sie die Energieäquivalenz von Methan und das Volumen von Methan kennen und diese Formel dann verwenden.
Nehmen wir an, die Energieäquivalenz von Methan beträgt 50 Megajoule pro Kilogramm, und es ist notwendig, 3580 Kilojoule Wärme zu erhalten. Mit dieser Formel können Sie bestimmen, wie viel Methan benötigt wird, um dieses Ergebnis zu erzielen:
Q = H × V
3580 KJ = 50 MJ/kg × V
Wenn Sie diesen Ausdruck aufdecken, finden Sie den Wert des Methanvolumens:
V = 3580 KJ ÷ 50 MJ/kg
V ≈ 0,0716 kg
Daher müssen etwa 0,0716 Kilogramm Methan verwendet werden, um 3580 Kilojoule Wärme zu erzeugen.
Beispiel für die Berechnung des Methanverbrauchs anhand der Energieäquivalenz
Um den Methanverbrauch anhand der Energieäquivalenz zu berechnen, müssen Sie die Energieäquivalenz eines gegebenen Gases kennen. Da die Energieäquivalenz von Methan 50 MJ / m3 (oder 50 KJ/ l) beträgt, können wir diese Informationen verwenden, um den Gasverbrauch zu bestimmen, der benötigt wird, um eine bestimmte Menge an Wärme zu erhalten.
Nehmen wir zum Beispiel den Wärmewert – 3580 KJ.
Wenn wir die Energieäquivalenz von Methan und die Menge an Wärme kennen, die benötigt wird, können wir die folgende Formel verwenden, um den Gasverbrauch zu berechnen:
Methanverbrauch (m3) = Wärmemenge (KJ) / Energieäquivalenz von Methan (KJ/m3)
Indem wir die Werte in der Formel ersetzen, erhalten wir:
Methanverbrauch = 3580 KJ / 50 KJ / L = 71,6 l
Daher ist es notwendig, 71,6 Liter Methan zu verwenden, um 3580 KJ Wärme zu erzeugen.
Wie man den Koeffizienten der Verbrennung von Methan berücksichtigt
Die Formel zur Berechnung des Methanverbrauchs unter Berücksichtigung des Verbrennungsintensitätskoeffizienten:
Methanverbrauch (mol /s) = (Wärme / Niedrigste Verbrennungswärme von Methan) / Koeffizient der Verbrennungsfülle
- Wärme - die Menge an Wärme, die erhalten werden muss (in Joule oder Kilojoule)
- Die niedrigste Verbrennungswärme von Methan ist die Menge an Wärme, die bei vollständiger Verbrennung von 1 Mol Methan freigesetzt wird (in Joule oder Kilojoule)
- Der Koeffizient der Verbrennungsrate ist ein Dezimal, das die Verbrennungseffizienz von Methan angibt (normalerweise wird ein Wert von 0 bis 1 angenommen)
Zum Beispiel, um den Methanverbrauch zu berechnen, um 3580 Kilojoule Wärme bei einem bekannten Verbrennungswert von 0.9 zu erzeugen:
Methanverbrauch (mol/s) = (3580 KJ / 500 kj/mol) / 0.9 = 7.96 mol/s
Um also 3580 Kilojoule Wärme zu erzeugen, unter Berücksichtigung des Verbrennungsintensitätskoeffizienten von 0.9, ist es notwendig, etwa 7.96 Mol Methan pro Sekunde zu verwenden.
Berechnung des Methanverbrauchs unter Berücksichtigung des Verbrennungsintensitätskoeffizienten
Um den für die Erzeugung einer bestimmten Wärme erforderlichen Methanverbrauch zu bestimmen, muss der Verbrennungsfüllkoeffizient berücksichtigt werden. Der Verbrennungsfüllkoeffizient beschreibt, welcher Teil der Methanenergie bei der Verbrennung in Nutzwärme umgewandelt wird.
Die Formel zur Berechnung des Methanverbrauchs unter Berücksichtigung des Verbrennungsintensitätskoeffizienten lautet wie folgt:
Methanverbrauch = Wärme / (Niedrigste angereicherte Methanwärme × Verbrennungswert)
Die untere angereicherte Methanwärme hängt von der Zusammensetzung des Gasgemisches ab und beträgt etwa 35800 KJ / m3. Der Verbrennungsfüllkoeffizient wird normalerweise im Bereich von 0,9 bis 1,0 eingenommen und charakterisiert die Verbrennungseffizienz von Methan.
Nehmen wir an, wir benötigen 3580 KJ Wärme. Lassen Sie den Verbrennungswert 0,95 betragen.
Methanverbrauch = 3580 KJ / (35800 KJ/m3 × 0,95) ≈ 0,104 m3
Somit wird ein Methanverbrauch von etwa 0,104 m3 benötigt, um 3580 kj Wärme bei einem gegebenen Verbrennungsfüllkoeffizienten zu erzeugen.
Die Bedeutung der Energieeffizienz bei der Verbrennung von Methan
Die Energieeffizienz ist ein Indikator, der den Prozentsatz der Eingangsenergieauslastung in einem System oder Gerät kennzeichnet. Es bestimmt, wie effektiv Energie in die gewünschte Form umgewandelt wird.
Der Prozess der Methanverbrennung kann anhand der Reaktion beschrieben werden:
In dieser Reaktion wird eine bestimmte Menge an Wärme freigesetzt, die zur Stromerzeugung oder zum Erhitzen verwendet werden kann. Sie können die folgende Formel verwenden, um den Methanverbrauch zu berechnen, um eine bestimmte Wärme zu erhalten:
Methanverbrauch = 3580 KJ / Verbrennungswärme
Die Verbrennungswärme von Methan beträgt 50,1 KJ / g. Wenn wir diesen Wert in die Formel einfügen, erhalten wir:
Methanverbrauch = 3580 KJ / 50,1 KJ /g = 71,46 g
Daher ist es notwendig, etwa 71,46 g Methan zu verbrennen, um 3580 kj Wärme zu erzeugen. Es sollte jedoch daran erinnert werden, dass die Verbrennungseffizienz und andere Faktoren bei der Berechnung des tatsächlichen Methanverbrauchs berücksichtigt werden müssen.
Wenn Sie die Energieeffizienz des Methanverbrennungsprozesses kennen, können Sie die Nutzung dieser Ressource optimieren und den Verbrauch reduzieren, wodurch Kosten und Auswirkungen auf die Umwelt reduziert werden.
