16. Issiqliqdan foydalanishning energetik va ekologik muammolari. Energiya resurslarini tejashning asosiy yo’nalishlari. Yonish mahsulotlaridan atrof-muhitni himoya qilish muammolari. Reja

Yoqilg‘i nomi
O‘t olish temperaturasi, ^oS
 = 1,0	 = 1,3	 = 1,5	 = 2,0
Antratsit Torf Mazut O‘tin Gaz (Saratov)	2270 1700 1125 1855 2000	1845 1510 1740 1575 1149	1665 1370 1580 1435 1778	1300 1110 1265 1165 1167

Ma’lumki, gaz mash’ala bo‘lib yonadi. Mash’ala bu yonish jarayoni kechayotgan, harakatlanayotgan gazlarning ma’lum bir hajmidir. Yonish nazariyasi umumiy qoidalariga asosan, gazning mash’ala qilib yoqish usuli kinetik va diffuzion usullarga ajratiladi. Kinetik yondirishda gaz va havo yonishidan oldin aralashtiriladi.
Gaz va havo, avvalo gorelkaning aralashtirish qurilmasiga uzatiladi. Aralashmaning yonishi aralashtirgichdan tashqarida ro‘y beradi. Bu holda jarayon tezligi kimyoviy reaktsiyalar tezligi bilan chegaralanadi ya’ni _yon_kim bo‘ladi. diffuzion yonish gaz bilan havoning aralashish jarayonida ro‘y beradi. Gaz havodan alohida holda ishchi hajmga yuboriladi. Bu holda jarayon tezligi gazning havo bilan aralashish tezligi bilan chegaralanadi, ya’ni _yon_fiz. Diffuzion yonishning yana bir ko‘rinishi aralash yonish (diffuzion-kinetik) bo‘lib, bunda gaz dastlab ma’lum bir miqdordagi havo bilan (to‘liq yonish uchun yetarli bo‘lmagan) aralashadi. Shu yerga havoning qolgan qismi (ikkilamchi havo) alohida yuboriladi.
Qozon agregatlari o‘txonalarida asosan kinetik va aralash yondirish usullari qo‘laniladi. Diffuzion usul ko‘proq sanoat pechlarida qo‘llaniladi. Gaz oqimining mash’alasida harakat usuliga qarab, mash’ala laminar va turbulent bo‘lishi mumkin. Texnikada asosan turbulent yonish ishlatiladi. Gaz yoqilg‘isining yondirish tartiblari 12.5-rasm tasvirlangan.

12.5-rasm. Gaz yoqilg‘isining yondirish tartiblari.
a-gaz va havoning tashqarida aralashishi; b-to‘liq ichki aralashish; v-qisman ichki aralashish;
k-kinetik yonish sohasi; d- diffuzion yonish soxasi.
Sanoat issiqlik energetikasida foydalanilayotgan asosiy suyuq yoqilg‘i mazut hisoblanadi. Suyuq yoqilg‘ining yonishi asosan bug‘-gaz fazada ro‘y beradi, bunga sabab shuki, uning qaynash temperaturasi o‘t olish temperaturasidan ancha past bo‘lgani tufayli, u o‘t olishdan oldin bug‘lanadi. Suyuq yoqilg‘ini yondirish jarayonini quyidagi bosqichlarga ajratish mumkin:

1. 
   yoqilg‘ini isishi va bug‘lanishi;
   
2. 
   yonuvchan aralashmani hosil bo‘lishi (yoqilg‘i bug‘larini havo bilan aralashishi);
   
3. 
   yonuvchan aralashmaning o‘t olishi;
   
4. 
   aralashmaning yonishi.
   

Yonishni jadallashtirish uchun yonuvchi elementlarni havo bilan tez va puxta aralashtirish lozim. Yonish uchun zarur bo‘lgan havoni mash’alani asosiga yuborilsa oksidlash reaktsiyalari kuchayadi. Bug‘-havo aralashmasining gomogen yonishi-kimyoviy jarayon, bug‘lanish esa, o‘zining tabiatiga ko‘ra fizik jarayon. Shuning uchun yonishning pirovard tezligi va vaqti fizik yoki kimyoviy jarayonlarning jadalligi bilan belgilanadi. Agar hosil bo‘layotgan bug‘larning yonib bo‘lish tezligi yoqilg‘ining bug‘lanish tezligidan ancha katta bo‘lsa, u holda yonish tezligi sifatida bug‘lanish tezligi olinadi va bunda bo‘ladi. Teskari xolatda esa, yondirish jarayoni jadalligi butunlay kimyoviy reaktsiyalar tezligiga bog‘liq bo‘ladi, ya’ni . Suyuqlikning bug‘lanishi, suyuq yoqilg‘i yonish bosqichlari ichida eng uzoq davom etadigani hisoblanadi. Shuning uchun uni butunlay to‘zitib yuborish kerak.
12.3. Yonish jarayonlarini hisoblash.

Yonishning kimyoviy formulalari asosida 1 kg yoqilg‘i to‘liq yonishi uchun zarur bo‘lgan havoning nazariy miqdorini (V_o) aniqlaymiz.

1 kg qattiq yoki suyuq yoqilg‘ida uglerod Cⁱ/100kg , vodorod Hⁱ/100kg, oltingugurt Sⁱ/100kg, kislorod Oⁱ/100kg bo‘ladi. 1 kg yoqilg‘i to‘liq yonishi uchun quyidagicha kislorod zarur :

1 kg yoqilg‘ida Oⁱ/100 kg kislorod borligini va havoda kislorod 23% (massa bo‘yicha) ekanligini e’tiborga olib, 1 kg yoqilg‘i to‘liq yonishi uchun zarur bo‘lgan havoning nazariy miqdorini hisoblab topish mumkin:

bunda L_o-zarur bo‘lgan havoning nazariy miqdori, kg/kg.

Standart fizik sharoitda (t=0S, p=110⁵Pa) . 1m³ havo 1,293 kg bo‘ladi. 1 kg yoqilg‘i uchun havoning nazariy miqdori (m³) quyidagiga teng.
(12.24)
Gaz yoqilg‘isi uchun havo sarfi V₀ yonuvchan elementlarning hajmiy ulushlaridan kelib chiqqan holda va quyidagi yonish reaktsiyalari asosida aniqlanadi:
H₂+0,5O₂=H₂O

CO+0,5O₂=CO₂ (12.25)

CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O

H₂S+1,5O₂=SO₂+H₂O

1m³ gaz yoqilg‘isi to‘liq yonishi uchun zarur bo‘lgan xavoning nazariy miqdori (m³/ m³) quyidagi formuladan aniqlanadi:

Ma’lumki, to‘liq yonishdagi yoqilg‘i maxsulotlari CO₂, SO₂, H₂O larning aralashmasidan iborat. Bulardan tashqari yonish maxsulotlari tarkibida N₂ va yonishda qatnashmagan havoning kislorodi bo‘ladi. Yoqilg‘i to‘liq yonmasa, (chala yonsa) yonish maxsulotlari tarkibida uglerod oksidi, vodorod, metan va boshqa yonuvchan elementlar bo‘lishi mumkin. Yonish mahsulotlari tarkibida ularning miqdori, odatda juda ozligi uchun bular deyarli xisobga olinmaydi. Yonish mahsulotlari hajmi V_yo ikki qismdan iborat:

Quruq gazlar V_q.g va suv bug‘lari V_H2O

V_yo=V_qg+ V_H2O (12.26)

U holda V_yo=V_CO2+ V_SO2 + V_N2=V_O2 (12.27)

Tarkib foizi CO₂+ SO₂ + N₂+O₂=100% (12.28)

Bunda CO₂= 100%; SO₂= 100% va hokazo.

Hisoblashni soddalashtirish uchun quruq yoqilg‘i mahsulotlari tarkibidagi uch atomli gazlar miqdorini birgalikda hisoblaymiz va RO₂ bilan belgilaymiz, ya’ni CO₂+ SO₂=RO₂
U holda

Uch atomli gazlar miqdori quyidagiga teng:

Bunda _CO2 =1,977 va _SO2 = 2,927 – mos ravishda CO₂ va SO₂ larning zichliklari.

U holda
0,0186(Sⁱ+0,375Sⁱ) (12.31)

Havoning tarkibida 79% (hajm bo‘yicha)azot bo‘lgani uchun, yonish mahsulotlari tarkibida quyidagicha azot bo‘ladi. (m³/kg):

V_N2=0,79V₀ (12.32)

Kislorod yonish mahsulotlari tarkibiga faqat ortiqcha havo bo‘lsagina, kirib qoladi, u xavoda 21% (hajm bo‘yicha) bo‘lgani uchun uning miqdori quyidagiga teng (m³/kg)

yonish maxsulotlaridagi quruq gazlar miqdori (m³/kg) quyidagiga teng:

Yoqilg‘i tarkibidagi azot butunlay yonish maxsulotlariga o‘tishini hisobga olsak, u holda:

1 kg yoqilg‘i yonganda xosil bo‘lgan suv bug‘lari miqdori yoqilg‘idan chiqqan suv bug‘lari va havo bilan kirgan suv bug‘lari yig‘indisiga teng:

bu yerda =0,804m³/kg -suv bug‘i zichligi;

W_c- havo bilan o‘txonaga kirayotgan suv bug‘i massasi (8-10g/kg ga teng deb xisoblanadi);
va W_c qiymatlarini ( 6) formulaga qo‘yib suv bug‘i hajmini (m³/kg) aniqlaymiz.



Agar mazutni yoqishda bug‘ forsunkalari qo‘llanilsa, u holda forsunka orqali uzatilayotgan suv bug‘i miqdorini ham hisobga olish zarur. Yonish maxsulotlarining umumiy miqdori (12.37) va (12.35) formulalarni hisobga olgan holda (12.26) formuladan aniqlanadi.
Gaz yoqilg‘isi uchun yonish maxsulotlari miqdori (m³/ m³) quyidagiga teng:



bu yerda
=0,79V_o+0,01N (12.39)




bu yerda d_r gaz yoqilg‘isining namligi,g/m³. Yoqilg‘i chala yonsa, yonish maxsulotlari tarkibida yuqorida keltirilgan komponentlardan tashqari yana uglerod oksidi CO bo‘ladi. U holda yonish maxsulotlari tarkibi (xajm bo‘yicha) quyidagicha bo‘ladi:

yonish reaktsiyasiga asosan:

Shunday qilib, qattiq va suyuq yoqilg‘i uchun yonish maxsulotlari hajmi (m³/kg) quyidagi ifodadan aniqlanadi:

gaz yoqilg‘isi uchun (m³/m³)
(12.45)

Issiqlik qurilmalarini hisoblash uchun gazlarning entalpiyasini bilish kerak. Qurilmaga kirishdagi va chiqishdagi entalpiyalar farqi foydali ishlatilgan issiqlikka teng bo‘ladi. Gazlar entalpiyasini 1kg yondirilgan yoqilg‘iga nisbatan olinadi va quyidagi formuladan aniqlanadi:

bu yerda (c_p)_k -yonish maxsulotlarining o‘zgarmas bosimdagi o‘rtacha issiqlik sig‘imi J/(m³K).
12.4. Yoqilg‘ini yondirishga tayyorlash.