यह ज्ञात है कि ऊर्जा का स्रोत उद्योग, परिवहन, कृषि, रोजमर्रा की जिंदगी में, ईंधन है। ये कोयला, तेल, पीट, जलाऊ लकड़ी, प्राकृतिक गैस आदि हैं। जब ईंधन जलाया जाता है, तो ऊर्जा निकलती है। आइए यह पता लगाने की कोशिश करें कि इस मामले में ऊर्जा कैसे जारी की जाती है।

आइए हम पानी के अणु की संरचना को याद करें (चित्र 16, ए)। इसमें एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। यदि पानी के अणु को परमाणुओं में विभाजित किया जाता है, तो परमाणुओं के बीच आकर्षण की शक्तियों को दूर करना आवश्यक है, अर्थात कार्य करना, और इसलिए ऊर्जा खर्च करना। इसके विपरीत, यदि परमाणु मिलकर एक अणु बनाते हैं, तो ऊर्जा निकलती है।

ईंधन का उपयोग परमाणु के संयोग से ऊर्जा मुक्त होने की घटना पर आधारित है। उदाहरण के लिए, ईंधन में निहित कार्बन परमाणु दहन के दौरान दो ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ संयुक्त होते हैं (चित्र 16, बी)। इस मामले में, कार्बन मोनोऑक्साइड - कार्बन डाइऑक्साइड - का एक अणु बनता है और ऊर्जा निकलती है।

चावल। 16. अणुओं की संरचना:
पानी; बी - एक कार्बन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणुओं का कार्बन डाइऑक्साइड अणु में कनेक्शन

इंजन डिजाइन करते समय, एक इंजीनियर को यह जानने की जरूरत होती है कि जलाए जाने वाले ईंधन से कितनी गर्मी निकल सकती है। ऐसा करने के लिए, प्रयोगात्मक रूप से यह निर्धारित करना आवश्यक है कि विभिन्न प्रकार के ईंधन के समान द्रव्यमान के पूर्ण दहन के दौरान कितनी गर्मी जारी की जाएगी।

1 किलो वजन वाले ईंधन के पूर्ण दहन के दौरान कितनी ऊष्मा निकलती है, यह दर्शाने वाली भौतिक मात्रा को ईंधन के दहन की विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है।

विशिष्ट ऊष्मादहन को q अक्षर से निरूपित किया जाता है। दहन की विशिष्ट ऊष्मा की इकाई 1 J/kg है।

दहन की विशिष्ट गर्मी प्रयोगात्मक रूप से जटिल उपकरणों का उपयोग करके निर्धारित की जाती है।

प्रयोगात्मक डेटा के परिणाम तालिका 2 में दिखाए गए हैं।

तालिका 2

यह तालिका दर्शाती है कि दहन की विशिष्ट ऊष्मा, उदाहरण के लिए, गैसोलीन की 4.6 10 7 J/kg है।

इसका मतलब है कि 1 किलो वजन वाले गैसोलीन के पूर्ण दहन के साथ, 4.6 10 7 J ऊर्जा निकलती है।

एम किलो ईंधन के दहन के दौरान जारी गर्मी क्यू की कुल मात्रा की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

प्रशन

1. ईंधन के दहन की विशिष्ट ऊष्मा क्या है?
2. ईंधन के दहन की विशिष्ट ऊष्मा को किन इकाइयों में मापा जाता है?
3. अभिव्यक्ति "1.4 10 7 जे / किग्रा के बराबर ईंधन के दहन की विशिष्ट गर्मी" का क्या अर्थ है? ईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना कैसे की जाती है?

व्यायाम 9

1. पूर्ण दहन के दौरान कितनी ऊष्मा निकलती है लकड़ी का कोयला 15 किलो वजन; शराब 200 ग्राम वजन?
2. तेल के पूर्ण दहन के दौरान कितनी गर्मी निकलेगी, जिसका द्रव्यमान 2.5 टन है; मिट्टी का तेल, जिसकी मात्रा 2 लीटर है, और घनत्व 800 किग्रा / मी 3 है?
3. सूखी जलाऊ लकड़ी के पूर्ण दहन के साथ, 50,000 kJ ऊर्जा जारी की गई। कितनी जलाऊ लकड़ी जली?

काम

तालिका 2 का उपयोग करते हुए, जलाऊ लकड़ी, शराब, तेल, हाइड्रोजन के दहन की विशिष्ट गर्मी के लिए एक बार ग्राफ बनाएं, जो इस प्रकार है: आयत की चौड़ाई 1 सेल है, 2 मिमी की ऊंचाई 10 जे से मेल खाती है।

कोयले का दहन तापमान मुख्य मानदंड माना जाता है जो आपको ईंधन चुनते समय गलतियों से बचने की अनुमति देता है। यह इस मूल्य से है कि बॉयलर का प्रदर्शन, इसका उच्च-गुणवत्ता वाला कार्य सीधे निर्भर करता है।

तापमान का पता लगाने का विकल्प

सर्दियों में, आवासीय परिसर को गर्म करने का मुद्दा विशेष रूप से प्रासंगिक है। ताप वाहकों की लागत में व्यवस्थित वृद्धि के कारण लोगों को तलाश करनी पड़ती है वैकल्पिक विकल्पतापीय ऊर्जा उत्पादन।

इस समस्या को हल करने का सबसे अच्छा तरीका ठोस ईंधन बॉयलरों का चयन होगा जिनमें इष्टतम उत्पादन विशेषताएं, उत्कृष्ट गर्मी प्रतिधारण।

कोयले के दहन की विशिष्ट ऊष्मा एक भौतिक मात्रा है जो दर्शाती है कि एक किलोग्राम ईंधन के पूर्ण दहन के दौरान कितनी ऊष्मा निकल सकती है। बॉयलर के काम करने के लिए लंबे समय तक, इसके लिए सही ईंधन चुनना महत्वपूर्ण है। कोयले के दहन की विशिष्ट ऊष्मा अधिक होती है (22 MJ / kg), इसलिए इस प्रकार के ईंधन को इष्टतम माना जाता है प्रभावी कार्यबॉयलर।

लकड़ी के लक्षण और गुण

वर्तमान में, गैस दहन की प्रक्रिया पर आधारित प्रतिष्ठानों से ठोस ईंधन घरेलू हीटिंग सिस्टम में संक्रमण की प्रवृत्ति है।

हर कोई नहीं जानता कि घर में एक आरामदायक माइक्रॉक्लाइमेट का निर्माण सीधे चयनित ईंधन की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। जैसा पारंपरिक सामग्रीऐसे में इस्तेमाल किया हीटिंग बॉयलर, लकड़ी का चयन करें।

कठोर में वातावरण की परिस्थितियाँ, लंबे और द्वारा विशेषता जाड़ों का मौसम, पूरे हीटिंग सीजन के लिए लकड़ी के साथ एक आवास को गर्म करना काफी मुश्किल है। हवा के तापमान में तेज गिरावट के साथ, बॉयलर के मालिक को अधिकतम क्षमताओं के कगार पर इसका उपयोग करने के लिए मजबूर किया जाता है।

ठोस ईंधन के रूप में लकड़ी का चयन करते समय गंभीर समस्याएंऔर असुविधा। सबसे पहले, हम ध्यान दें कि कोयले का दहन तापमान लकड़ी की तुलना में बहुत अधिक है। कमियों के बीच और तीव्र गतिजलाऊ लकड़ी का दहन, जो हीटिंग बॉयलर के संचालन में गंभीर कठिनाइयाँ पैदा करता है। इसके मालिक को भट्ठी में जलाऊ लकड़ी की उपलब्धता की लगातार निगरानी करने के लिए मजबूर किया जाता है, हीटिंग के मौसम के लिए उनमें से पर्याप्त मात्रा में आवश्यकता होगी।

कोयला विकल्प

दहन तापमान बहुत अधिक है, इसलिए इस विकल्पईंधन पारंपरिक जलाऊ लकड़ी का एक उत्कृष्ट विकल्प है। हम गर्मी हस्तांतरण, दहन प्रक्रिया की अवधि और कम ईंधन की खपत का एक उत्कृष्ट संकेतक भी नोट करते हैं। कोयले की कई किस्में खनन की बारीकियों के साथ-साथ पृथ्वी के आंतरिक भाग में होने वाली गहराई से जुड़ी हैं: पत्थर, भूरा, एन्थ्रेसाइट।

इन विकल्पों में से प्रत्येक के अपने विशिष्ट गुण और विशेषताएं हैं जो इसे उपयोग करने की अनुमति देती हैं ठोस ईंधन बॉयलर. भूरे रंग के कोयले का उपयोग करते समय भट्ठी में कोयले का दहन तापमान न्यूनतम होगा, क्योंकि इसमें पर्याप्त मात्रा में होता है एक बड़ी संख्या कीविभिन्न अशुद्धियाँ। गर्मी हस्तांतरण संकेतकों के लिए, उनका मूल्य लकड़ी के समान है। दहन की रासायनिक प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है, कोयले के दहन की ऊष्मा अधिक होती है।

कोयले में, इग्निशन तापमान 400 डिग्री तक पहुंच जाता है। इसके अलावा, इस प्रकार के कोयले का कैलोरी मान काफी अधिक होता है, इसलिए आवासीय परिसर को गर्म करने के लिए इस प्रकार के ईंधन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

एन्थ्रेसाइट में अधिकतम दक्षता होती है। ऐसे ईंधन के नुकसान के बीच, हम इसकी उच्च लागत पर प्रकाश डालते हैं। इस प्रकार के कोयले का दहन तापमान 2250 डिग्री तक पहुंच जाता है। पृथ्वी के आँतों से निकाले गए किसी ठोस ईंधन के लिए ऐसा कोई संकेतक नहीं है।

कोयले से चलने वाले चूल्हे की विशेषताएं

ऐसा उपकरण है डिज़ाइन विशेषताएँ, कोयला पायरोलिसिस की प्रतिक्रिया शामिल है। खनिजों पर लागू नहीं होता, यह मानव गतिविधि का उत्पाद बन गया है।

कोयले का दहन तापमान 900 डिग्री है, जो पर्याप्त मात्रा में तापीय ऊर्जा की रिहाई के साथ है। ऐसा अद्भुत उत्पाद बनाने की तकनीक क्या है? लब्बोलुआब यह है कि लकड़ी का एक निश्चित प्रसंस्करण है, जिसके कारण इसकी संरचना में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, की रिहाई अतिरिक्त नमी. इसी तरह की प्रक्रिया विशेष भट्टियों में की जाती है। ऐसे उपकरणों के संचालन का सिद्धांत पायरोलिसिस प्रक्रिया पर आधारित है। चारकोल ओवन में चार बुनियादी घटक होते हैं:

• दहन कक्ष;
• प्रबलित आधार;
• चिमनी;
• रीसाइक्लिंग डिब्बे।

रासायनिक प्रक्रिया

कक्ष में प्रवेश करने के बाद, जलाऊ लकड़ी धीरे-धीरे सुलगती है। यह प्रक्रिया भट्ठी में पर्याप्त मात्रा में गैसीय ऑक्सीजन की उपस्थिति के कारण होती है जो दहन का समर्थन करती है। सुलगने पर, पर्याप्त मात्रा में ऊष्मा निकलती है, अतिरिक्त तरल भाप में बदल जाता है।

प्रतिक्रिया के दौरान छोड़ा गया धुआं रीसाइक्लिंग डिब्बे में जाता है, जहां यह पूरी तरह से जलता है, और गर्मी निकलती है। कई महत्वपूर्ण कार्यात्मक कार्य करता है। इसकी मदद से, चारकोल बनता है, और कमरे में एक आरामदायक तापमान बना रहता है।

लेकिन इस तरह के ईंधन को प्राप्त करने की प्रक्रिया काफी नाजुक है, और थोड़ी सी देरी से जलाऊ लकड़ी का पूर्ण दहन संभव है। में आवश्यक निश्चित समयभट्ठी से जले हुए रिक्त स्थान को हटा दें।

लकड़ी का कोयला का अनुप्रयोग

यदि तकनीकी श्रृंखला देखी जाती है, तो यह पता चलता है महान सामग्री, जिसका उपयोग सर्दियों के दौरान आवासीय परिसर के पूर्ण ताप के लिए किया जा सकता है गर्म करने का मौसम. बेशक, कोयले का दहन तापमान अधिक होगा, लेकिन सभी क्षेत्रों में ऐसा ईंधन किफायती नहीं है।

चारकोल का जलना 1250 डिग्री के तापमान पर शुरू होता है। उदाहरण के लिए, एक गलाने वाली भट्टी चारकोल पर चलती है। भट्ठी में हवा की आपूर्ति करने पर जो ज्वाला बनती है वह धातु को आसानी से पिघला देती है।

दहन के लिए अनुकूलतम परिस्थितियों का निर्माण

उच्च तापमान के कारण, भट्ठी के सभी आंतरिक तत्व विशेष आग रोक ईंटों से बने होते हैं। उनके बिछाने के लिए आग रोक मिट्टी का उपयोग किया जाता है। विशेष परिस्थितियों का निर्माण करते समय, भट्ठी में तापमान 2000 डिग्री से अधिक प्राप्त करना काफी संभव है। प्रत्येक प्रकार के कोयले का अपना फ्लैश प्वाइंट होता है। इस सूचक तक पहुंचने के बाद, भट्ठी को अतिरिक्त मात्रा में ऑक्सीजन की लगातार आपूर्ति करके इग्निशन तापमान को बनाए रखना महत्वपूर्ण है।

इस प्रक्रिया के नुकसान के बीच, हम गर्मी के नुकसान को उजागर करते हैं, क्योंकि जारी की गई ऊर्जा का एक हिस्सा पाइप के माध्यम से जाएगा। इससे भट्ठी के तापमान में कमी आती है। दौरान प्रायोगिक अध्ययनवैज्ञानिक स्थापित करने में सक्षम हैं विभिन्न प्रकारईंधन ऑक्सीजन की इष्टतम अतिरिक्त मात्रा। अतिरिक्त हवा की पसंद के लिए धन्यवाद, ईंधन के पूर्ण दहन की उम्मीद की जा सकती है। नतीजतन, आप तापीय ऊर्जा के न्यूनतम नुकसान पर भरोसा कर सकते हैं।

निष्कर्ष

ईंधन के तुलनात्मक मूल्य को उसके कैलोरी मान से मापा जाता है, जिसे कैलोरी में मापा जाता है। इसके विभिन्न प्रकारों की विशेषताओं को देखते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि कठोर कोयला इष्टतम प्रकार का कठोर कोयला है। तापन प्रणालीवे मिश्रित ईंधन पर चलने वाले बॉयलरों का उपयोग करने की कोशिश करते हैं: ठोस, तरल, गैसीय।

इस पाठ में, हम सीखेंगे कि दहन के दौरान ईंधन से निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना कैसे की जाती है। इसके अलावा, ईंधन की विशेषताओं पर विचार करें - दहन की विशिष्ट गर्मी।

चूंकि हमारा पूरा जीवन गति पर आधारित है, और आंदोलन ज्यादातर ईंधन के दहन पर आधारित है, इस विषय का अध्ययन "थर्मल घटना" विषय को समझने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

गर्मी की मात्रा और से संबंधित मुद्दों का अध्ययन करने के बाद विशिष्ट ऊष्मा, चलो गौर करते हैं ईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा.

परिभाषा

ईंधन- एक पदार्थ जो कुछ प्रक्रियाओं में (दहन, परमाणु प्रतिक्रिया) गर्मी देता है। ऊर्जा का स्रोत है।

ईंधन होता है ठोस, तरल और गैसीय(चित्र एक)।

चावल। 1. ईंधन के प्रकार

• ठोस ईंधन हैं कोयला और पीट.
• तरल ईंधन हैं तेल, गैसोलीन और अन्य पेट्रोलियम उत्पाद.
• गैसीय ईंधन में शामिल हैं प्राकृतिक गैस.
• अलग-अलग, कोई हाल ही में एक बहुत ही आम बात कर सकता है परमाणु ईंधन.

ईंधन का दहन एक रासायनिक प्रक्रिया है जो ऑक्सीडेटिव है। दहन के दौरान, कार्बन परमाणु ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ मिलकर अणु बनाते हैं। नतीजतन, ऊर्जा जारी की जाती है, जिसे एक व्यक्ति अपने उद्देश्यों के लिए उपयोग करता है (चित्र 2)।

चावल। 2. कार्बन डाइऑक्साइड का निर्माण

ईंधन को चिह्नित करने के लिए, इस तरह की विशेषता का उपयोग किया जाता है: ऊष्मीय मान. ऊष्मीय मान दर्शाता है कि ईंधन के दहन के दौरान कितनी ऊष्मा निकलती है (चित्र 3)। कैलोरीफिक भौतिकी में, अवधारणा मेल खाती है किसी पदार्थ के दहन की विशिष्ट ऊष्मा.

चावल। 3. दहन की विशिष्ट ऊष्मा

परिभाषा

दहन की विशिष्ट ऊष्मा - भौतिक मात्रा, जो ईंधन की विशेषता है, संख्यात्मक रूप से ईंधन के पूर्ण दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी की मात्रा के बराबर है।

दहन की विशिष्ट ऊष्मा को आमतौर पर पत्र द्वारा निरूपित किया जाता है। इकाइयाँ:

माप की इकाइयों में, कोई नहीं है, क्योंकि ईंधन का दहन लगभग स्थिर तापमान पर होता है।

परिष्कृत उपकरणों का उपयोग करके दहन की विशिष्ट गर्मी अनुभवजन्य रूप से निर्धारित की जाती है। हालांकि, समस्याओं को हल करने के लिए विशेष टेबल हैं। नीचे हम कुछ प्रकार के ईंधन के लिए विशिष्ट दहन ऊष्मा के मान देते हैं।

पदार्थ

तालिका 4. कुछ पदार्थों के दहन की विशिष्ट ऊष्मा

दिए गए मूल्यों से यह देखा जा सकता है कि दहन के दौरान बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है, इसलिए माप की इकाइयों (मेगाजूल) और (गीगाजूल) का उपयोग किया जाता है।

ईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना करने के लिए, निम्न सूत्र का उपयोग किया जाता है:

यहाँ: - ईंधन का द्रव्यमान (किलो), - ईंधन के दहन की विशिष्ट ऊष्मा ()।

अंत में, हम ध्यान दें कि मानव द्वारा उपयोग किए जाने वाले अधिकांश ईंधन को सौर ऊर्जा की सहायता से संग्रहीत किया जाता है। कोयला, तेल, गैस - यह सब पृथ्वी पर सूर्य के प्रभाव से बना है (चित्र 4)।

चावल। 4. ईंधन का निर्माण

अगले पाठ में हम यांत्रिक और तापीय प्रक्रियाओं में ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के नियम के बारे में बात करेंगे।

सूचीसाहित्य

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3. इंटरनेट पोर्टल "stringer46.narod.ru" ()

होम वर्क

5. दहन का थर्मल संतुलन

गणना के तरीकों पर विचार करें गर्मी संतुलनगैसीय, तरल और की दहन प्रक्रिया ठोस ईंधन. निम्नलिखित समस्याओं को हल करने के लिए गणना कम कर दी गई है।

· ईंधन के दहन की ऊष्मा (ऊष्मीय मान) का निर्धारण।

सैद्धांतिक दहन तापमान का निर्धारण।

5.1. जलने की गर्मी

रासायनिक प्रतिक्रियाएं गर्मी की रिहाई या अवशोषण के साथ होती हैं। जब ऊष्मा निकलती है, तो अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी कहलाती है, और जब यह अवशोषित हो जाती है, तो इसे ऊष्माशोषी कहते हैं। सभी दहन प्रतिक्रियाएं एक्ज़ोथिर्मिक हैं, और दहन उत्पाद एक्ज़ोथिर्मिक यौगिक हैं।

जारी (या अवशोषित) पाठ्यक्रम के दौरान रासायनिक प्रतिक्रियाऊष्मा को अभिक्रिया की ऊष्मा कहते हैं। एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं में यह सकारात्मक है, एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं में यह नकारात्मक है। दहन प्रतिक्रिया हमेशा गर्मी की रिहाई के साथ होती है। ज्वलन की ऊष्मा क्यू जी(J / mol) किसी पदार्थ के एक मोल के पूर्ण दहन और एक दहनशील पदार्थ के पूर्ण दहन के उत्पादों में परिवर्तन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा है। किसी पदार्थ की मात्रा के लिए मोल मूल SI इकाई है। एक मोल किसी पदार्थ की ऐसी मात्रा होती है जिसमें उतने ही कण (परमाणु, अणु आदि) होते हैं जितने कार्बन-12 समस्थानिक के 12 ग्राम में परमाणु होते हैं। 1 मोल के बराबर किसी पदार्थ की मात्रा का द्रव्यमान (आणविक या दाढ़ जन) संख्यात्मक रूप से दिए गए पदार्थ के सापेक्ष आणविक भार के साथ मेल खाता है।

उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन का सापेक्ष आणविक भार (O 2) 32 है, कार्बन डाइऑक्साइड (CO 2) 44 है, और संबंधित आणविक भार M=32 g/mol और M=44 g/mol होगा। इस प्रकार, ऑक्सीजन के एक मोल में यह पदार्थ 32 ग्राम होता है, और CO2 के एक मोल में 44 ग्राम कार्बन डाइऑक्साइड होता है।

तकनीकी गणना में, दहन की गर्मी का अक्सर उपयोग नहीं किया जाता है क्यू जी, और ईंधन का ऊष्मीय मान क्यू(जे / किग्रा या जे / एम 3)। किसी पदार्थ का ऊष्मीय मान ऊष्मा की वह मात्रा है जो किसी पदार्थ के 1 किग्रा या 1 मी 3 के पूर्ण दहन के दौरान निकलती है। तरल और ठोस पदार्थों के लिए, गणना प्रति 1 किलो और गैसीय पदार्थों के लिए, प्रति 1 मीटर 3 पर की जाती है।

दहन या विस्फोट तापमान, विस्फोट दबाव, लौ प्रसार गति और अन्य विशेषताओं की गणना करने के लिए दहन की गर्मी और ईंधन के कैलोरी मान का ज्ञान आवश्यक है। ईंधन का ऊष्मीय मान या तो प्रयोगात्मक रूप से या गणना द्वारा निर्धारित किया जाता है। ऊष्मीय मान के प्रायोगिक निर्धारण में, ठोस या तरल ईंधन के दिए गए द्रव्यमान को कैलोरीमीटर बम में और गैसीय ईंधन के मामले में, गैस कैलोरीमीटर में जलाया जाता है। ये उपकरण कुल गर्मी को मापते हैं क्यू 0 , ईंधन वजन के नमूने के दहन के दौरान जारी किया गया एम. ऊष्मीय मान क्यू जीसूत्र के अनुसार पाया जाता है

दहन की गर्मी और के बीच संबंध
ईंधन कैलोरी मान

दहन की गर्मी और किसी पदार्थ के ऊष्मीय मान के बीच संबंध स्थापित करने के लिए, दहन की रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए समीकरण लिखना आवश्यक है।

उत्पाद पूर्ण दहनकार्बन कार्बन डाइऑक्साइड है:

सी + ओ 2 → सीओ 2।

हाइड्रोजन के पूर्ण दहन का उत्पाद पानी है:

2एच 2 + ओ 2 → 2 एच 2 ओ।

सल्फर के पूर्ण दहन का उत्पाद सल्फर डाइऑक्साइड है:

एस + ओ 2 → एसओ 2।

इसी समय, नाइट्रोजन, हैलाइड और अन्य गैर-दहनशील तत्व मुक्त रूप में निकलते हैं।

ज्वलनशील गैस

उदाहरण के तौर पर, हम मीथेन सीएच 4 के कैलोरी मान की गणना करेंगे, जिसके लिए दहन की गर्मी बराबर है क्यू जी=882.6 .

मीथेन के आणविक भार को इसके अनुसार निर्धारित करें रासायनिक सूत्र(सीएच 4):

М=1∙12+4∙1=16 ग्राम/मोल।

आइए परिभाषित करें ऊष्मीय मान 1 किलो मीथेन:

आइए सामान्य परिस्थितियों में 1 किलो मीथेन का आयतन ज्ञात करें, इसका घनत्व ρ=0.717 किग्रा/मी 3 जानते हुए:

.

मीथेन के 1 मीटर 3 का ऊष्मीय मान निर्धारित करें:

किसी भी ज्वलनशील गैसों का ऊष्मीय मान इसी प्रकार निर्धारित किया जाता है। कई सामान्य पदार्थों के लिए, कैलोरी मान और कैलोरी मान को उच्च सटीकता के साथ मापा गया है और प्रासंगिक संदर्भ साहित्य में दिया गया है। यहाँ कुछ के ऊष्मीय मानों की तालिका दी गई है गैसीय पदार्थ(सारणी 5.1)। मूल्य क्यूइस तालिका में इसे एमजे / एम 3 और केकेसी / एम 3 में दिया गया है, क्योंकि 1 किलो कैलोरी = 4.1868 केजे अक्सर गर्मी की इकाई के रूप में प्रयोग किया जाता है।

तालिका 5.1

गैसीय ईंधन का ऊष्मीय मान

पदार्थ			एसिटिलीन
क्यू

दहनशील तरल या ठोस

उदाहरण के तौर पर, हम एथिल अल्कोहल सी 2 एच 5 ओएच के कैलोरी मान की गणना करेंगे, जिसके लिए दहन की गर्मी क्यू जी= 1373.3 केजे/मोल।

एथिल अल्कोहल के आणविक भार को उसके रासायनिक सूत्र (सी 2 एच 5 ओएच) के अनुसार निर्धारित करें:

М = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 ग्राम/मोल।

1 किलो एथिल अल्कोहल का ऊष्मीय मान निर्धारित करें:

किसी भी तरल और ठोस दहनशील का ऊष्मीय मान समान रूप से निर्धारित किया जाता है। तालिका में। 5.2 और 5.3 ऊष्मीय मान दिखाते हैं क्यू(MJ/kg और kcal/kg) कुछ तरल और ठोस पदार्थों के लिए।

तालिका 5.2

तरल ईंधन का ऊष्मीय मान

पदार्थ		मिथाइल अल्कोहल	इथेनॉल			ईंधन तेल, तेल
क्यू

तालिका 5.3

ठोस ईंधन का ऊष्मीय मान

पदार्थ		लकड़ी ताजा	लकड़ी सूखी	लिग्नाइट कोयला	पीट सूखा	एन्थ्रेसाइट, कोक
क्यू

मेंडलीफ का सूत्र

यदि ईंधन का ऊष्मीय मान अज्ञात है, तो इसकी गणना डी.आई. द्वारा प्रस्तावित अनुभवजन्य सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है। मेंडेलीव। ऐसा करने के लिए, आपको ईंधन की मौलिक संरचना (ईंधन के समतुल्य सूत्र) को जानना होगा, अर्थात इसमें निम्नलिखित तत्वों का प्रतिशत:

ऑक्सीजन (ओ);

हाइड्रोजन (एच);

कार्बन (सी);

सल्फर (एस);

राख (ए);

पानी (डब्ल्यू)।

ईंधन के दहन उत्पादों में हमेशा जल वाष्प होता है, जो ईंधन में नमी की उपस्थिति और हाइड्रोजन के दहन के दौरान दोनों के कारण बनता है। दहन के अपशिष्ट उत्पाद औद्योगिक संयंत्र को ओस बिंदु तापमान से ऊपर के तापमान पर छोड़ते हैं। इसलिए, जल वाष्प के संघनन के दौरान निकलने वाली गर्मी का उपयोगी उपयोग नहीं किया जा सकता है और थर्मल गणना में इसे ध्यान में नहीं रखा जाना चाहिए।

शुद्ध कैलोरीफिक मान आमतौर पर गणना के लिए उपयोग किया जाता है। क्यू नहींईंधन, जो जल वाष्प के साथ गर्मी के नुकसान को ध्यान में रखता है। ठोस और तरल ईंधन के लिए, मूल्य क्यू नहीं(एमजे / किग्रा) लगभग मेंडेलीव सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

क्यू नहीं=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

जहां ईंधन संरचना में संबंधित तत्वों का प्रतिशत (द्रव्यमान%) कोष्ठक में दर्शाया गया है।

यह सूत्र कार्बन, हाइड्रोजन और सल्फर (एक प्लस चिह्न के साथ) की एक्ज़ोथिर्मिक दहन प्रतिक्रियाओं की गर्मी को ध्यान में रखता है। ऑक्सीजन, जो ईंधन का हिस्सा है, हवा में ऑक्सीजन को आंशिक रूप से बदल देती है, इसलिए सूत्र (5.1) में संबंधित शब्द को ऋण चिह्न के साथ लिया जाता है। जब नमी वाष्पित हो जाती है, तो ऊष्मा की खपत हो जाती है, इसलिए W युक्त संबंधित शब्द को भी ऋण चिह्न के साथ लिया जाता है।

विभिन्न ईंधनों (लकड़ी, पीट, कोयला, तेल) के ऊष्मीय मान पर परिकलित और प्रायोगिक आंकड़ों की तुलना से पता चला है कि मेंडेलीव सूत्र (5.1) के अनुसार गणना 10% से अधिक नहीं त्रुटि देती है।

शुद्ध कैलोरी मान क्यू नहीं(एमजे / एम 3) शुष्क दहनशील गैसों की गणना पर्याप्त सटीकता के साथ की जा सकती है क्योंकि व्यक्तिगत घटकों के कैलोरी मान के उत्पादों और गैसीय ईंधन के 1 मीटर 3 में उनके प्रतिशत के योग के रूप में।

क्यू नहीं= 0.108 [Н 2 ] + 0.126 [СО] + 0.358 [सीएच 4 ] + 0.5 [С 2 2 ] + 0.234 [Н 2 एस ]…, (5.2)

जहां मिश्रण में संबंधित गैसों का प्रतिशत (वॉल्यूम%) कोष्ठकों में दर्शाया गया है।

औसत कैलोरी मान प्राकृतिक गैसलगभग 53.6 एमजे/एम 3 है। कृत्रिम रूप से उत्पादित दहनशील गैसों में, सीएच 4 मीथेन की सामग्री नगण्य है। मुख्य दहनशील घटक हाइड्रोजन एच 2 और कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ हैं। कोक ओवन गैस में, उदाहरण के लिए, एच 2 की सामग्री (55 60)% तक पहुंच जाती है, और ऐसी गैस का शुद्ध कैलोरी मान 17.6 एमजे / एम 3 तक पहुंच जाता है। जनरेटर गैस में, CO ~ 30% और H 2 ~ 15% की सामग्री, जबकि जनरेटर गैस का शुद्ध कैलोरी मान क्यू नहीं= (5.2÷6.5) एमजे/एम 3 । ब्लास्ट-फर्नेस गैस में CO और H2 की मात्रा कम होती है; आकार क्यू नहीं= (4.0÷4.2) एमजे/एम 3।

मेंडेलीव सूत्र का उपयोग करके पदार्थों के ऊष्मीय मान की गणना के उदाहरणों पर विचार करें।

आइए हम कोयले के ऊष्मीय मान का निर्धारण करें, जिसका मूल संघटन तालिका में दिया गया है। 5.4.

तालिका 5.4

कोयले की मौलिक संरचना

आइए टैब में दिए गए स्थानापन्न करें। मेंडेलीव सूत्र (5.1) में 5.4 डेटा (नाइट्रोजन एन और राख ए इस सूत्र में शामिल नहीं हैं, क्योंकि वे निष्क्रिय पदार्थ हैं और दहन प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेते हैं):

क्यू नहीं=0.339∙37.2+1.025∙2.6+0.1085∙0.6–0.1085∙12–0.025∙40=13.04 एमजे/किग्रा।

आइए हम 50 लीटर पानी को 10 डिग्री सेल्सियस से 100 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए आवश्यक जलाऊ लकड़ी की मात्रा निर्धारित करें, यदि दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी का 5% हीटिंग पर खर्च किया जाता है, और पानी की गर्मी क्षमता से\u003d 1 किलो कैलोरी / (किलो डिग्री) या 4.1868 केजे / (किलो डिग्री)। जलाऊ लकड़ी की मौलिक संरचना तालिका में दी गई है। 5.5:

तालिका 5.5

जलाऊ लकड़ी की मौलिक संरचना

	आइए मेंडेलीफ के सूत्र (5.1) के अनुसार जलाऊ लकड़ी का ऊष्मीय मान ज्ञात करें: क्यू नहीं=0.339∙43+1.025∙7–0.1085∙41–0.025∙7= 17.12 एमजे/किग्रा। 1 किलो जलाऊ लकड़ी जलाने पर पानी गर्म करने पर खर्च होने वाली ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करें (इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा का 5% (a = 0.05) इसे गर्म करने पर खर्च होता है): क्यू 2=ए क्यू नहीं=0.05 17.12=0.86 एमजे/किग्रा। 50 लीटर पानी को 10°C से 100°C तक गर्म करने के लिए आवश्यक जलाऊ लकड़ी की मात्रा निर्धारित करें: किलोग्राम। इस प्रकार, पानी को गर्म करने के लिए लगभग 22 किलो जलाऊ लकड़ी की आवश्यकता होती है।

1 kWh की लागत की गणना:

• डीजल ईंधन।डीजल ईंधन के दहन की विशिष्ट ऊष्मा 43 mJ/kg है; या, 35 एमजे / लीटर के घनत्व को ध्यान में रखते हुए; डीजल ईंधन बॉयलर (89%) की दक्षता को ध्यान में रखते हुए, हम पाते हैं कि 1 लीटर जलने पर, 31 mJ ऊर्जा उत्पन्न होती है, या अधिक परिचित इकाइयों में 8.6 kWh।
  • 1 लीटर डीजल ईंधन की लागत 20 रूबल है।
  • डीजल ईंधन दहन ऊर्जा के 1 kWh की लागत 2.33 रूबल है।

• प्रोपेन-ब्यूटेन मिक्स SPBT(तरलीकृत हाइड्रोकार्बन गैस एसयूजी)। एलपीजी का विशिष्ट कैलोरी मान 45.2 एमजे/किलोग्राम है या, घनत्व को ध्यान में रखते हुए, 27 एमजे/लीटर, दक्षता को ध्यान में रखते हुए गैस बॉयलर 95%, हम पाते हैं कि 1 लीटर जलाने पर, 25.65 mJ ऊर्जा उत्पन्न होती है, या अधिक परिचित इकाइयों में - 7.125 kWh।
  • 1 लीटर एलपीजी की कीमत 11.8 रूबल है।
  • 1 kWh ऊर्जा की लागत 1.66 रूबल है।

डीजल और एलपीजी के दहन से प्राप्त 1 किलोवाट गर्मी की कीमत में अंतर 29% निकला। उपरोक्त आंकड़े बताते हैं कि तरलीकृत गैस सूचीबद्ध ताप स्रोतों की तुलना में अधिक किफायती है। अधिक सटीक गणना प्राप्त करने के लिए, आपको वर्तमान ऊर्जा की कीमतें डालनी होंगी।

उपयोग की विशेषताएं तरलीकृत गैसऔर डीजल ईंधन

डीजल ईंधन।कई किस्में हैं जो सल्फर सामग्री में भिन्न हैं। लेकिन बॉयलर के लिए, यह बहुत महत्वपूर्ण नहीं है। लेकिन सर्दियों और गर्मियों में डीजल ईंधन का विभाजन महत्वपूर्ण है। मानक डीजल ईंधन के तीन मुख्य ग्रेड स्थापित करता है। सबसे आम गर्मी (एल) है, इसके आवेदन की सीमा ओ डिग्री सेल्सियस और ऊपर से है। सर्दी डीजल ईंधन(3) लागू करें जब नकारात्मक तापमानहवा (-30 डिग्री सेल्सियस तक)। अधिक के साथ कम तामपानआर्कटिक (ए) डीजल ईंधन का उपयोग किया जाना चाहिए। बानगीडीजल ईंधन इसका क्लाउड पॉइंट है। वास्तव में, यह वह तापमान है जिस पर डीजल ईंधन में मौजूद पैराफिन क्रिस्टलीकृत होने लगते हैं। यह वास्तव में बादल बन जाता है, और तापमान में और कमी के साथ, यह जेली या जमे हुए वसायुक्त सूप जैसा हो जाता है। पैराफिन के सबसे छोटे क्रिस्टल ईंधन फिल्टर और सुरक्षा जाल के छिद्रों को बंद कर देते हैं, पाइपलाइन चैनलों में बस जाते हैं और काम को पंगु बना देते हैं। ग्रीष्मकालीन ईंधन के लिए, बादल बिंदु -5 डिग्री सेल्सियस है, और सर्दियों के ईंधन के लिए -25 डिग्री सेल्सियस है। एक महत्वपूर्ण संकेतक, जिसे डीजल ईंधन के लिए पासपोर्ट में इंगित किया जाना चाहिए, अधिकतम फ़िल्टर करने योग्य तापमान है। टर्बिड डीजल ईंधन का उपयोग फिल्टरेबिलिटी तापमान तक किया जा सकता है, और फिर - एक भरा हुआ फिल्टर और एक ईंधन कटऑफ। शीतकालीन डीजल ईंधन गर्मियों के डीजल से रंग या गंध में भिन्न नहीं होता है। तो यह पता चला कि केवल भगवान (और टैंकर) ही जानता है कि वास्तव में क्या बाढ़ आई है। कुछ कारीगर गर्मियों के डीजल ईंधन को बीजीएस (गैसोलीन गैस) और अन्य वोदका के साथ मिलाते हैं, जिससे एक कम फ़िल्टरिंग तापमान प्राप्त होता है, जो पंप की विफलता और बस एक विस्फोट दोनों से भरा होता है क्योंकि इस राक्षसी बॉडीगी में फ्लैश पॉइंट कम होता है। इसके अलावा, डीजल के बजाय, हल्के हीटिंग तेल की आपूर्ति की जा सकती है, बाहरी रूप से यह अलग नहीं है, लेकिन इसमें अधिक अशुद्धियां हैं, इसके अलावा, जो डीजल में बिल्कुल नहीं हैं। जो ईंधन उपकरण के संदूषण से भरा है और इसकी सस्ती सफाई नहीं है। पूर्वगामी से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि यदि आप व्यक्तियों या असत्यापित संगठनों से कम कीमत पर डीजल इंजन खरीदते हैं, तो आप हीटिंग सिस्टम की मरम्मत या अनफ्रीज कर सकते हैं। डीजल ईंधन की कीमत, आपके घर तक पहुंचाई जाती है, गैस स्टेशनों पर कीमतों से एक रूबल से उतार-चढ़ाव होता है, आपकी झोपड़ी की दूरस्थता और परिवहन की गई ईंधन की मात्रा के आधार पर ऊपर और नीचे, सब कुछ जो सस्ता है आपको सतर्क करना चाहिए यदि आप हैं चरम नहीं, और 30 डिग्री ठंढ में रात को ठंडे घर में बिताने से डरो मत।

तरलीकृत गैस।डीजल ईंधन के साथ, एसपीबीटी के कई ग्रेड हैं जो प्रोपेन और ब्यूटेन के मिश्रण की संरचना में भिन्न होते हैं। शीतकालीन मिश्रण, गर्मी और आर्कटिक। सर्दियों का मिश्रण 65% प्रोपेन, 30% ब्यूटेन और 5% गैस अशुद्धता है। गर्मियों के मिश्रण में 45% प्रोपेन, 50% ब्यूटेन, 5% गैस अशुद्धियाँ होती हैं। आर्कटिक मिश्रण - 95% प्रोपेन और 5% अशुद्धियाँ। 95% ब्यूटेन और 5% अशुद्धियों के मिश्रण की आपूर्ति की जा सकती है, ऐसे मिश्रण को घरेलू कहा जाता है। "गैस की गंध" बनाने के लिए प्रत्येक मिश्रण में बहुत कम मात्रा में एक सल्फरयुक्त पदार्थ, एक गंधक मिलाया जाता है। दहन और उपकरणों पर प्रभाव के दृष्टिकोण से, मिश्रण की संरचना का व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। ब्यूटेन, हालांकि बहुत सस्ता है, प्रोपेन की तुलना में हीटिंग के लिए थोड़ा बेहतर है - इसमें अधिक कैलोरी होती है, लेकिन इसकी एक बहुत बड़ी खामी है जो रूसी परिस्थितियों में इसका उपयोग करना मुश्किल बनाती है - ब्यूटेन वाष्पित होना बंद कर देता है और शून्य डिग्री पर तरल रहता है। यदि आपके पास एक कम गर्दन या एक ऊर्ध्वाधर (वाष्पीकरण दर्पण की गहराई 1.5 मीटर से कम है) के साथ एक आयातित टैंक है या एक प्लास्टिक सरकोफैगस में स्थित है जो गर्मी हस्तांतरण को खराब करता है, तो लंबे समय तक ठंढ में टैंक के वाष्पीकरण को रोक सकता है ब्यूटेन, न केवल ठंढ के कारण, बल्कि इससे भी - अपर्याप्त गर्मी हस्तांतरण के कारण (वाष्पीकरण के दौरान, गैस अपने आप ठंडी हो जाती है)। 3 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर, जर्मनी, चेक गणराज्य, इटली, पोलैंड की स्थितियों के लिए बने आयातित कंटेनर, गहन वाष्पीकरण के साथ, सभी प्रोपेन के वाष्पित होने के बाद गैस का उत्पादन बंद कर देते हैं, और केवल ब्यूटेन रहता है।

अब एलपीजी और डीजल ईंधन के उपभोक्ता गुणों की तुलना करते हैं

एलपीजी का उपयोग डीजल ईंधन की तुलना में 29% सस्ता है। AvtonomGas टैंक का उपयोग करते समय एलपीजी की गुणवत्ता इसके उपभोक्ता गुणों को प्रभावित नहीं करती है, इसके अलावा अधिक सामग्रीमिश्रण में ब्यूटेन, यह बेहतर काम करता है गैस उपकरण. कम गुणवत्ता वाले डीजल ईंधन से गंभीर नुकसान हो सकता है ताप उपकरण. तरलीकृत गैस के प्रयोग से आपको घर में डीजल ईंधन की गंध की उपस्थिति से राहत मिलेगी। तरलीकृत गैस में कम विषैले सल्फर यौगिक होते हैं और इसके परिणामस्वरूप, आपके शरीर पर कोई वायु प्रदूषण नहीं होता है व्यक्तिगत साजिश. तरलीकृत गैस से न केवल बॉयलर आपके लिए काम कर सकता है, बल्कि गैस - चूल्हा, साथ ही एक गैस चिमनी और एक गैस विद्युत जनरेटर।