《消防燃烧学》中液态或固态物质热值计算方法—经验公式及估算

（一）气态纯净物（单质或化合物）的热值计算

对于气态纯净物的高热值Q_H（kJ/m³）和低热值Q_L（kJ/m³），可通过下列两个经验公式进行计算

Q_L=Q_H-1009MH% （2-12）

式中 ΔH^Θ_c——1mol可燃气体在25℃，1atm条件下的燃烧热（kJ/mol）；

M——可燃气体的摩尔质量（g/mol）；

H%——可燃气体中氢元素的质量分数。

【例题2-6】试求甲烷的高热值Q_H和低热值Q_L。

解：甲烷的摩尔质量为16g/mol，含氢量25%，从表2-12中查出甲烷的ΔH^Θ_c=890.31kJ/mol，将已知数据代入式（2-11）和式（2-12）得

Q_L=（39746-1009×16×25%）kJ/m³=（39746-4036）kJ/m³=35710kJ/m³

答：甲烷的高热值Q_H为39746kJ/m³，低热值Q_L为35710kJ/m³。

（二）液态或固态纯净物的热值计算

对于液态、固态单质或化合物的高热值Q_H（kJ/kg）和低热值Q_L（kJ/kg），也可通过下列两个经验公式进行计算

Q_L=Q_H-22610H% （2-14）

式中ΔH^Θ_c——1mol可燃液体、固体在25℃，1atm条件下的燃烧热（kJ/mol）；

M——可燃液、固体的摩尔质量（g/mol）；

H%——可燃液、固体中氢元素的质量分数。

【例题2-7】试求乙醇的高热值Q_H和低热值Q_L。

解：乙醇的摩尔质量为46g/mol，含氢量13%，从表2-12中查出乙醇的ΔH^Θ_c=1366.8kJ/mol，将已知数据代入式（2-12）和式（2-13）得

Q_L=（29713-22610×13%）kJ/kg=（29713-2939.3）kJ/kg≈26774kJ/kg

答：乙醇的高热值Q_H为29713kJ/kg，低热值Q_L为26774kJ/kg。

（三）混合物的热值计算

对于组成比较简单的可燃混合物的高热值Q_H（kJ/m³或kJ/kg）和低热值Q_L（kJ/m³或kJ/kg），可通过下列两个公式进行计算

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式中 n_i——可燃混合物中各组分的含量，气态混合物为体积分数，液态、固态混合物为质量分数；

——可燃混合物中各组分的高热值（kJ/m³或kJ/kg）；

——可燃混合物中各组分的低热值（kJ/m³或kJ/kg）。

【例题2-8】试求液化石油气的低热值Q_L液化石油气各组分气体的体积分数为丙烷—60%，丙烯—20%，异丁烷—15%，丁烯—5%。

解：查表2-12得丙烷、丙烯、异丁烷、丁烯的ΔH^Θ_c分别为2222kJ/mol、2060kJ/mol、2874kJ/mol、2721kJ/mol，首先根据式（2-11）分别计算出丙烷、丙烯、异丁烷、丁烯各自的低热值Q_L为

将已知数据代入式（2-15），可求出液化石油气的低热值Q_L为

答：液化石油气的低热值Q_L为95259kJ/m³。

对于组成比较复杂的可燃混合物，如石油、煤、木材等，其热值Q（kJ/kg）一般按前苏联科学家门捷列夫经验公式进行计算，即

Q_H=4.18[8100C+30000H-2600（O-S）] （2-17）

Q_L=4.18[8100C+30000H-2600（O-S）-600（9H+W）] （2-18）

Q_L=Q_H-4.18×600（9H+W） （2-19）

式中C、H、S、W——可燃物中碳、氢、硫和水分的质量分数；

O——可燃物中氧和氮的质量分数。

【例题2-9】试求木材的高热值Q_H和低热值Q_L。木材的组成为C—43%，H—7%，O—41%，N—2%，H₂O—7%。

解：将已知数据代入式（2-17）和式（2-19）得

Q_H=4.18×[8100×43%+30000×7%-2600（41%+2%）]kJ/kg≈18664kJ/kg

Q_L=[18664-4.18×600×（9×7%+7%）]kJ/kg≈16908kJ/kg

答：木材的高热值Q_H为18664kJ/kg，低热值Q_L为16908kJ/kg。

（四）热值的估算

对火灾中常见的可燃物进行试验发现，绝大多数物质在完全燃烧时消耗单位体积的氧气时所产生的热量是一个常数：17.1×10³kJ/m³（25℃），其误差在±5%以内。如果测得某物质燃烧时所消耗的氧气的体积，则可很容易估算出该物质燃烧时所释放出的热量。

火灾中常见可燃物消耗单位体积的氧气所产生的热量见表2-15。

表2-15 某些物质完全燃烧时消耗1m³氧气所产生的热量 （单位：kJ）