Ciepło spalania a wartość opałowa – czym się różnią? Wyjaśniamy!

Ciepło spalania i wartość opałowa to dwa najważniejsze parametry pozwalające określić ilość ciepła powstałą w wyniku spalania produktu. Różnice wynikające z uwzględnienia lub braku uwzględnienia ciepła powstającego w wyniku skraplającej się podczas spalania produktów pary wodnej mają istotne znaczenie w kontekście wykorzystania paliwa. Co to jest wartość opałowa i ciepło spalania węgla? Jakie są najważniejsze różnice między tymi parametrami? Odpowiadamy w naszym kompleksowym poradniku!

Co to jest wartość opałowa węgla?

Wartość opałowa węgla to zgodnie z definicją ilość energii wydzielanej na sposób ciepła przy spalaniu jednostki masy lub jednostki objętości paliwa. Zakłada się, iż spalanie jest całkowite i zupełne, a para wodna nie ulega skropleniu, mimo osiągania przez spaliny temperatury początkowej paliwa. W wyznaczaniu wartości opałowej paliw nie uwzględnia się więc ciepła powstałego wskutek kondensacji pary wodnej zawartej w produktach spalania. W zależności od stanu paliwa (stałe, ciekłe lub gazowe) wartość opałową oblicza się według różnych wzorów uwzględniających procentowy udział czystych substancji oraz wilgoci w opale.

Wartość opałową zbliżoną do wartości opałowej węgla przyjmuje między innymi energogroszek, którego kaloryczność rozciąga się od 24 MJ/kg do 29 MK/kg, w zależności od konkretnego produktu.

Czym jest ciepło spalania węgla?

Ciepło spalania węgla jest to ilość energii oddawanej do otoczenia na sposób ciepła w wyniku spalania określonej ilości substancji w ustalonych warunkach. Zakłada się, iż spalanie jest całkowite i zupełne, a para wodna zawarta w produktach spalania ulega skropleniu, oddając tym samym ciepło. Część tej energii stanowi również ciepło powstałe na skutek kondensacji pary wodnej. Ciepło spalania wykorzystuje się do określania wartości opałowej paliw. Parametr ten pozwala również obliczać wartość ciepła reakcji chemicznych na podstawie wartości spalania ciepła substratów oraz produktów reakcji.

Ciepło spalania węgla jest uzależnione od jego składu obejmującego zawartość popiołu i siarki oraz wilgotność. Ciepło spalania czystego pierwiastka węgla wynosi 33,2 MJ/kg. Dla węgli kamiennych wartość ta wynosi 16,7 do 29,3 MJ/kg, a w przypadku węgli brunatnych mieści się w zakresie 5,9 – 23,0 MJ/kg.

Jak wyznacza się ciepło spalania węgla?

Ciepło spalania węgla wyznaczamy dzięki pomiaru kalorymetrycznego. Proces ten umożliwia wyznaczanie ciepła spalania oraz wartości opałowej paliw stałych i ciekłych. Badanie obejmuje kilka kroków:

• przygotowanie próbki węgla i umieszczenie jej w zamykanej bombie kalorymetrycznej,
• zanurzenie bomby kalorymetrycznej w kalorymetrze zawierającym określoną ilość wody i pomiar temperatury wody przed rozpoczęciem badania,
• całkowite spalenie próbki paliwa w bombie kalorymetrycznej w atmosferze tlenu pod ciśnieniem i przekazanie uwolnionego ciepła do wody otaczającej bombę kalorymetryczną,
• pomiar przyrostów temperatury wody w naczyniu kalorymetrycznym po spaleniu próbki,
• wyznaczenie poprawek obejmujących dodatkowe efekty związane z wymianą ciepła takich jak promieniowanie, przewodzenie czy konwekcja,
• obliczenie ciepła spalania paliwa w stanie analitycznym przy uwzględnieniu stałej kalorymetru K, czyli ilości ciepła potrzebnej do ogrzania o 1 K całego układu kalorymetrycznego.

Ciepło spalania a wartość opałowa – najważniejsze różnice

Ciepło spalania i wartość opałowa to terminy powszechnie stosowane w przemyśle energetycznym, oba jednak odnoszą się do różnych parametrów paliw. Rozróżnienie tych dwóch pojęć jest najważniejsze w ocenie efektywności energetycznej różnych paliw i technologii spalania.

Najważniejszą różnicą między ciepłem spalania a wartością opałową jest uwzględnienie w pomiarze ciepła odzyskanego ze skraplania pary wodnej – ciepło to uwzględniamy w obliczaniu ciepła spalania, a pomijamy podczas wyznaczania wartości opałowej. Z tego też względu ciepło spalania będzie zawsze wartością energetyczną wyższą od wartości opałowej paliwa. Oba parametry różnią się także zastosowaniem praktycznym. Ciepło spalania jest używane przeważnie w warunkach laboratoryjnych z uwagi na możliwość wykonania dokładnych obliczeń energetycznych określających całkowitą energię, jaką można uzyskać z paliwa. Wartość opałowa znajduje natomiast zastosowanie praktyczne w ocenie efektywności kotłów, pieców oraz innych urządzeń grzewczych.

Chcesz dowiedzieć się więcej na temat paliw stałych pozwalających na utrzymanie ciepła w domu? Zapoznaj się również z naszymi pozostałymi artykułami! Dowiesz się z nich między innymi, co to jest węgiel orzech, jak odczytywać parametry ekogroszku oraz jak odróżnić węgiel dobrej jakości od opału węglowego o słabszych parametrach.

Co jest większe: ciepło spalania czy wartość opałowa?

Główna różnica między ciepłem spalania a wartością opałową polega na uwzględnianiu lub pomijaniu ciepła kondensacji pary wodnej. Wpływa to na różnice w obliczeniach oraz końcowych wartościach obu parametrów. Co więc jest większe – ciepło spalania czy wartość opałowa? Odpowiedź jest prosta! Ciepło spalania z racji na uwzględnienie ciepła oddanego w wyniku skroplenia pary wodnej będzie zawsze mieć wyższą wartość, niż wartość opałowa obliczona dla tego samego paliwa. Podczas wyboru paliwa warto również pamiętać, iż im wyższa różnica między tymi parametrami, tym lepiej – oznacza to bowiem większą ilość ciepła wynikającą ze skraplania pary wodnej. To natomiast przekłada się na otrzymywane ciepło.

Wyższa wartość opałowa węgla ma wpływ na wzrost jego ceny. Podczas poszukiwania odpowiedniego produktu należy jednak mieć na uwadze, iż wyższa wartość tego parametru przekłada się bezpośrednio na ilość uzyskiwanego ciepła. Produkty o niższej wartości opałowej będą wymagać konieczności częstszego uzupełniania zapasów, co wiąże się z dodatkowymi wydatkami. Wybierając opał do ogrzewania domu, warto postawić na warianty oferujące kompromis między wartością opałową a ceną surowca.