Теплота сгорания – важнейший показатель качества ТГИ как энергетического топлива.

Кроме того, теплота сгорания является одним из классификационных параметров углей, которые подразделяют на виды по величине высшей теплоты сгорания на влажное беззольное состояние.

Теплотой сгорания называется количество тепла, выделяемое при пол­ном сгорании единицы массы топлива.

Теплота сгорания выражается в следующих единицах измерения: МДж/кг, кДж/кг, Дж/г (система СИ) и ккал/кг, кал/г (техническая система). Под калорией (килокалорией) понимают количество тепла, необходимое для нагревания одного грамма (килограмма) воды от 19,5 до 20,5°С при 101,325 кПа (760 мм рт. ст.).

Количество теплоты, получаемой при сжигании топлива, зависит от:

- состава его органической массы;

- состава продуктов горения и их конечного состояния.

В лаборатории теплоту сгорания определяют сожжением навески топлива в калориметрической бомбе под давлением кислорода при постоянном объёме. В этих условиях углерод сгорает до СО₂, водород – до Н₂О; пар, образую­щийся из влаги топлива и влаги, получающейся из водорода органической массы, конденсируется к концу опыта в жидкость; сера и азот окисляются до SО₃ и NО₂ и растворяются в воде, образуя H₂SО₄ и HNО₃.

Если схематично рассмотреть реальный процесс горения топлива в топке, то окажется, что горение происходит не при постоянном объёме, а при постоянном атмосферном давлении. При этом азот в основном выделяется в свободном виде, сера сгорает только до SО₂, вода не конденсируется, а в парообразном состоянии вместе с SО₂, N₂ и дымовыми газами, находящи­мися при температуре выше точки росы, уносится в атмосферу. Поскольку окисление SО₂ до SО₃, азота до NО₂, растворение этих оксидов в воде, а также конденсация пара являются процессами экзотермическими, т. е.

В соответствии с этими представлениями о процессах, протекающих при горении топлива в калориметрической бомбе и в топке, были введены понятия о высшей и низшей теплоте сгорания и о теплоте сгорания по бомбе.

Теплота сгорания по бомбе – экспериментальная величина, получае­мая при определении в калориметрической бомбе. Конечными продуктами горения являются диоксид углерода, вода в виде жидкости, серная и азот­ная кислоты. Теплота сгорания по бомбе необходима для расчёта высшей теплоты сгорания.

При расчёте высшей теплоты сгорания исходят из того, что конечными продуктами горения топлива являются газообразные диоксид углерода, SО₂, N₂ и вода в виде жидкости. Следовательно, в величину высшей теплоты сгорания входит теплота конденсации пара, образующегося из влаги топлива и за счёт водорода органической массы, но не входит теплота образования и растворения серной и азотной кислот.

Высшая теплота сгорания обозначается символом Q_s, где нижний индекс s происходит от слова «высший» – superieur (фр.) или superior (англ.).

При расчёте низшей теплоты сгорания исходят из того, что конечными продуктами горения топлива в топке являются диоксид углерода, вода в виде пара, SО₂ и N₂. Следовательно, величина низшей теплоты сгорания представляет собой значение высшей теплоты сгорания за вычетом теплоты конденсации пара, образующегося из влаги топлива и водорода органиче­ской массы.

Низшая теплота сгорания обозначается символом Q_i, где нижний индекс i происходит от слова «низший» – inferieur (фр.) или inferior (англ.).