Combustão de combustíveis — poderes caloríficos e estequiometria
Poderes caloríficos superior e inferior de combustíveis comuns, estequiometria e relação ar-combustível.
combustionfuelsheatingvalues
Visão Geral
O valor de aquecimento (valor calorífico) de um combustível quantifica a energia liberada por unidade de massa durante a combustão completa. Existem duas medidas padrão:
- Valor de Aquecimento Superior (HHV) — também chamado valor calorífico bruto, inclui o calor latente recuperado ao condensar o vapor de água nos produtos de combustão de volta ao líquido.
- Valor de Aquecimento Inferior (LHV) — também chamado valor calorífico líquido, assume que a água permanece como vapor no escapamento; esta é a figura mais relevante para a maioria dos equipamentos de combustão do mundo real.
A diferença entre HHV e LHV depende do teor de hidrogênio do combustível, uma vez que a combustão do hidrogênio produz água. Combustíveis ricos em hidrogênio (como o gás natural) mostram a maior lacuna entre HHV e LHV.
Fórmulas Principais
A relação entre os valores de aquecimento superior e inferior para um combustível hidrocarboneto pode ser estimada a partir da fração mássica de hidrogênio:
onde é o calor latente de vaporização da água a 25 °C (aproximadamente 2.442 MJ/kg), é a porcentagem mássica de hidrogênio no combustível, e o fator 9 vem da razão estequiométrica de água produzida por unidade de massa de hidrogênio queimado.
Variáveis
| Símbolo | Descrição | Typical Unit |
|---|---|---|
| HHV | Higher (gross) heating value | MJ/kg |
| LHV | Lower (net) heating value | MJ/kg |
| Latent heat of vaporization of water at reference temperature | MJ/kg | |
| Mass fraction of hydrogen in fuel | % |
Valores de Aquecimento de Combustíveis
12 linhas
Fuel | HHV (MJ/kg) | LHV (MJ/kg) | State |
|---|---|---|---|
| Hydrogen | 141.8 | 120 | Gas |
| Metano (gás natural) | 55.5 | 50 | Gas |
| Propane | 50.3 | 46.4 | Gás / Líquido |
| Butane | 49.5 | 45.7 | Gás / Líquido |
| Gasoline | 46.4 | 43.4 | Liquid |
| Kerosene | 46.2 | 43 | Liquid |
| Diesel | 45.6 | 42.5 | Liquid |
| Óleo combustível (pesado) | 42.5 | 39.5 | Liquid |
| Ethanol | 29.7 | 26.8 | Liquid |
| Carvão (antracite) | 32.5 | 31.5 | Solid |
| Carvão (betuminoso) | 30 | 28 | Solid |
| Madeira (seca) | 20 | 18 | Solid |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Comparação HHV
Valores de Poder Calorífico Superior e Inferior por Combustível
Tabelas de Fonte Original Restauradas
As seguintes tabelas são restauradas da página de fonte original para preservar os dados de referência completos.
Combustíveis Gasosos - Poder Calorífico Superior e Inferior (valores de aquecimento)
6 linhas
Combustível Gasoso | kg/m3 (kg/m3) | g/ft3 (g/ft3) | kWh/kg (kWh/kg) | MJ/kg (MJ/kg) | Btu/lb (Btu/lb) | MJ/m3 (MJ/m3) | Btu/ft3 (Btu/ft3) | kWh/kg (kWh/kg) | MJ/kg (MJ/kg) | Btu/lb (Btu/lb) | MJ/m3 (MJ/m3) | Btu/ft3 (Btu/ft3) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Acetylene | 1.097 | 31.1 | 13.9 | 49.9 | 21453 | 54.7 | 1468 | — | — | — | — | — |
| Ammonia | — | — | — | 22.5 | 9690 | — | — | — | — | — | — | — |
| Hydrogen | 0.09 | 2.55 | 39.4 | 141.7 | 60920 | 12.7 | 341 | 33.3 | 120 | 51591 | 10.8 | 290 |
| Methane | 0.716 | 20.3 | 15.4 | 55.5 | 23874 | 39.8 | 1069 | 13.9 | 50 | 21496 | 35.8 | 964 |
| Gás natural (mercado dos EUA)* | 0.777 | 22 | 14.5 | 52.2 | 22446 | 40.6 | 1090 | 13.1 | 47.1 | 20262 | 36.6 | 983 |
| Gás de cidade | — | — | — | — | — | 18 | 483 | — | — | — | — | — |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Combustíveis Líquidos - Poder Calorífico Superior e Inferior (valores de aquecimento)
28 linhas
Combustível Líquido | kg/l (kg/l) | kg/gal (kg/gal) | kWh/kg (kWh/kg) | MJ/kg (MJ/kg) | Btu/lb (Btu/lb) | MJ/l (MJ/l) | Btu/gal (Btu/gal) | kWh/kg (kWh/kg) | MJ/kg (MJ/kg) | Btu/lb (Btu/lb) | MJ/l (MJ/l) | Btu/gal (Btu/gal) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Acetone | 0.787 | 2.979 | 8.83 | 31.8 | 13671 | 25 | 89792 | 8.22 | 29.6 | 12726 | 23.3 | 83580 |
| Butane | 0.601 | 3.065 | 13.64 | 49.1 | 21109 | 29.5 | 105875 | 12.58 | 45.3 | 19475 | 27.2 | 97681 |
| Butanol | 0.81 | — | 10.36 | 37.3 | 16036 | 30.2 | 108359 | 9.56 | 34.4 | 14789 | 27.9 | 99934 |
| Diesel* | 0.846 | 3.202 | 12.67 | 45.6 | 19604 | 38.6 | 138412 | 11.83 | 42.6 | 18315 | 36 | 129306 |
| Éter dimetílico (DME) | 0.665 | 2.518 | 8.81 | 31.7 | 13629 | 21.1 | 75655 | 8.03 | 28.9 | 12425 | 19.2 | 68973 |
| Ethane | 0.572 | 2.165 | 14.42 | 51.9 | 22313 | 29.7 | 106513 | 13.28 | 47.8 | 20550 | 27.3 | 98098 |
| Etanol (100%) | 0.789 | 2.987 | 8.25 | 29.7 | 12769 | 23.4 | 84076 | 7.42 | 26.7 | 11479 | 21.1 | 75583 |
| Éter dietílico (éter) | 0.716 | 2.71 | 11.94 | 43 | 18487 | 30.8 | 110464 | — | — | — | — | — |
| Gasolina* | 0.737 | 2.79 | 12.89 | 46.4 | 19948 | 34.2 | 122694 | 12.06 | 43.4 | 18659 | 32 | 114761 |
| Óleo diesel (óleo de aquecimento)* | 0.84 | 3.18 | 11.95 | 43 | 18495 | 36.1 | 129654 | 11.89 | 42.8 | 18401 | 36 | 128991 |
| Glycerin | 1.263 | 4.781 | 5.28 | 19 | 8169 | 24 | 86098 | — | — | — | — | — |
| Óleo combustível pesado* | 0.98 | 3.71 | 11.61 | 41.8 | 17971 | 41 | 146974 | 10.83 | 39 | 16767 | 38.2 | 137129 |
| Querosene* | 0.821 | 3.108 | 12.83 | 46.2 | 19862 | 37.9 | 126663 | 11.94 | 43 | 18487 | 35.3 | 126663 |
| Óleo combustível leve* | 0.96 | 3.634 | 12.22 | 44 | 18917 | 42.2 | 151552 | 11.28 | 40.6 | 17455 | 39 | 139841 |
| GNL* | 0.428 | 1.621 | 15.33 | 55.2 | 23732 | 23.6 | 84810 | 13.5 | 48.6 | 20894 | 20.8 | 74670 |
| GLP* | 0.537 | 2.033 | 13.69 | 49.3 | 21195 | 26.5 | 94986 | 12.64 | 45.5 | 19561 | 24.4 | 87664 |
| Óleo diesel marítimo* | 0.855 | 3.237 | 12.75 | 45.9 | 19733 | 39.2 | 140804 | 11.89 | 42.8 | 18401 | 36.6 | 131295 |
| Methanol | 0.791 | 2.994 | 6.39 | 23 | 9888 | 18.2 | 65274 | 5.54 | 19.9 | 8568 | 15.8 | 56562 |
| Éster metílico (biodiesel) | 0.888 | 3.361 | 11.17 | 40.2 | 17283 | 35.7 | 128062 | 10.42 | 37.5 | 16122 | 33.3 | 119460 |
| MTBE | 0.743 | 2.811 | 10.56 | 38 | 16337 | 28.2 | 101244 | 9.75 | 35.1 | 15090 | 26.1 | 93517 |
| Óleos vegetais (biodiesel)* | 0.92 | 3.483 | 11.25 | 40.5 | 17412 | 37.3 | 133684 | 10.5 | 37.8 | 16251 | 34.8 | 124772 |
| Parafina* | 0.9 | 3.407 | 12.78 | 46 | 19776 | 41.4 | 148538 | 11.53 | 41.5 | 17842 | 37.4 | 134007 |
| Pentane | 0.63 | 2.385 | 13.5 | 48.6 | 20894 | 30.6 | 109854 | 12.6 | 45.4 | 19497 | 28.6 | 102507 |
| Nafta de petróleo* | 0.725 | 2.745 | 13.36 | 48.1 | 20679 | 34.9 | 125145 | 12.47 | 44.9 | 19303 | 32.6 | 116819 |
| Propane | 0.498 | 1.885 | 13.99 | 50.4 | 21647 | 25.1 | 89963 | 12.88 | 46.4 | 19927 | 23.1 | 82816 |
| Óleo residual* | 0.991 | 3.752 | — | — | — | 41.8 | 150072 | 10.97 | 39.5 | 16982 | 39.2 | 140470 |
| Alcatrão* | — | — | 10 | 36 | 15477 | — | — | — | — | — | — | — |
| Turpentine | 0.865 | 3.274 | 12.22 | 44 | 18917 | 38.1 | 136555 | — | — | — | — | — |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Combustíveis Sólidos - Valores calóricos superior e inferior (valores de aquecimento)
12 linhas
Combustível Sólido* | kg/dm3 (kg/dm3) | kWh/kg (kWh/kg) | MJ/kg (MJ/kg) | Btu/lb (Btu/lb) | kWh/kg (kWh/kg) | MJ/kg (MJ/kg) | Btu/lb (Btu/lb) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Carvão antracite | — | 9.06 | 32.6 | 14015 | — | — | — |
| Carvão betuminoso | — | 8.39 | 30.2 | 12984 | 8.06 | 29 | 12468 |
| Carbon | — | 9.11 | 32.8 | 14101 | — | — | — |
| Charcoal | — | 8.22 | 29.6 | 12726 | 7.89 | 28.4 | 12210 |
| Coke | — | 7.22 | 26 | 11178 | — | — | — |
| Linhito (carvão marrom) | — | 3.89 | 14 | 6019 | — | — | — |
| Peat | — | 4.72 | 17 | 7309 | — | — | — |
| Coque de petróleo | — | 8.69 | 31.3 | 13457 | 8.19 | 29.5 | 12683 |
| Semi antracite | — | 8.19 | 29.5 | 12683 | — | — | — |
| Carvão sub-betuminoso | — | 6.78 | 24.4 | 10490 | — | — | — |
| Enxofre (s) | — | 2.56 | 9.2 | 3955 | 2.55 | 9.2 | 3939 |
| Madeira (seca) | 0.701 | 4.5 | 16.2 | 6965 | 4.28 | 15.4 | 6621 |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Notas de Engenharia
Energia do Combustível e Estimativa de LHV
Conversor de Unidades
Conversor de Unidades de Poder Calorífico do Combustível
- Condições de referência — Todos os valores tabulados estão a 25 °C e 1 atm. Os valores caloríficos mudam ligeiramente com a pressão e a temperatura; os padrões de combustível gasoso (por exemplo, ISO 6976) especificam procedimentos de correção exatos.
- Teor de umidade — Combustíveis sólidos, como madeira e carvão, variam amplamente na umidade e nas cinzas. Os valores mostrados assumem amostras representativas e razoavelmente secas. Sempre use valores como recebidos ou como queimados para o dimensionamento real de equipamentos.
- Efeito do hidrogênio — A diferença entre HHV e LHV aumenta com o teor de hidrogênio. Para o gás natural (~25% de H₂ em massa), a diferença é de cerca de 10%. Para o carvão (~4% de H₂), a diferença é de apenas 3–4%.
- Eficiência de combustão — Caldeiras de condensação podem recuperar parte do calor latente, aproximando a eficiência efetiva da base HHV. Aparelhos padrão (não condensadores) são avaliados com base no LHV em muitos mercados.
- Conversão de unidades — 1 Btu/lb ≈ 2,326 kJ/kg. Na prática dos EUA, os valores caloríficos são comumente relatados em BTU/lb ou BTU/ft³; os dados métricos usam MJ/kg ou kJ/m³.