Кимёвий технологияда энергияни тежашнинг назарий асослари ва усуллари

2-мавзу:

Кимёвий технологияда энергияни

тежашнинг назарий асослари ва усуллари.

Режа:

1. Кимёвий технологияда энергияни тежашнинг

назарий асослари ва усуллари.

2.  

Иссиқлик олиш усуллари ва саноат иссиқлик

энергияси.Ёқилғи. Унинг турлари.

 

3. Қаттиқ ва суюқ қилғилар учун

ёниш жараёнинг ҳисоби.

4. Газ ҳолдаги ёқилғилар учун ёниш

жараёнинг ҳисоби.

5. Хулоса

•

•

•

     Ёқилғи деб - саноатда фойдаланиш учун

қурилмаларда ёқилиши мумкин бўлган ёнувчи

моддаларга айтилади. Ёқилғилар табиий ва  сунъий

бўлиши мумкин. Табиий ёқилғи органик ва ноорганик

турларга бўлинади.

    Ишлатилиш турига қараб 

энергетик 

ва 

техналогик

турга бўлинади.

 

Энергетик ёқилғилар

 - қурилмаларда иссиқлик ва

электр энергиясини олиш учун ишлатилади.

 

Техналогик ёқилғи

 - ўчоқларда, қуритгичларда

ишлатилиб, хамда уларни кимёвий қайта ишлатиб

сунъий ёқилғи тури яьни, кокс, яримкокс ва генератор

газлари олинади.

 

Атом энергиясидан

  хам фойдаланилади 

235

U, 

238

U, 

239

U

•

•

•

 

Ёқилғига қўйиладиган талаблар;

-ёқилғи ёнганда масса ва хажм бирлигида кўп

иссиқлик ажратиб чикариши;

-атроф мухитга ёки иссиқлик қурилмаси

конструкцияси материалларга таьсир этадиган

нохуш газларини чиқармаслиги;

-ёқилғи арзон бўлиб узоқ вақт сақланганда

ўзининг хусусиятини ўзгартирмаслиги керак.

 

    Ёқилғи ёнувчан ва ёнмайдиган қисмлардан

ташкил топади.

Ёнувчи қисми:

1

6

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

C

 

 

 

1

H

 

 

1

4

N

 

 

3

2

S

 

 

Ёнмайдиган қисмга намлик (W)  ва кул (А)

киради.

•

•

•

Ёқилғи агрегат холатига қараб қаттиқ, суюқ,

газсимон бўлади.

Қаттиқ ёқилғи

 - қаторига ёғоч, шаффоф, қўнғир

кўмир, тошкўмир, антрацит, брикетлар,. кокс

киради.

 

 

Суюқ ёқилғига 

- нефт ва мазут киради.

 

 

 

Газга - 

 табиий газ киради.

 

•

•

Ёқилғининг иссиқлик бериш қобилияти деб

 - 1кг

қаттиқ ёки суюқ ва 1м

3

 газсимон модда ёнганда

ажраладиган иссиқлик миқдорига

айтилади.Турли ёқилғиларни сарфини таққослаш

учун шартли ёқилғи деган тушунча киритилган.

Шартли ёқилғи деб

 - солиштирма иссиқлик бериш

қобиляти q

ш

а

р

т

л

и

 = 2

9

,

3

3

 М

дж

 (

7

0

0

0

 к

к

а

л/к

г)

 б

ў

лга

н

ё

қи

лғи

га

 а

й

т

и

ла

ди

.

 

Ёниш жараёни назарияси.

     

Ёниш бу

 - ёқилғининг оксидловчи билан

бўладиган мураккаб физик кимёвий таьсирлашув

жараёни бўлиб, унинг натижасида жадал суратда

иссиқлик ажралиб чиқиб хароратнинг кескин

ошиши кузатилади. Агар ёқилги ва оксидловчи

бир хил фазада бўлса 

гомоген 

ёниш дейилади,

агар улар турли фазада бўлса 

гетероген 

ёниш

дейилади. Гомоген ёнишда ёниш тезлиги хар

қандай кимёвий реакциядаги сингари реакцияга

киришаётган модда  концентрациясига ,хароратга

ва босимга боғлиқдир. Массалар таьсири

қонунига асосан реакция тезлиги оксидловчи ва

ёқилғи концентрацияси кўпайтмасига

     Хамма молекулалар хам бирдан

ёнмайди, аввало молекулалараро боғни

узиш кучига эга энергияли молекулалар

ёнади. Бу энергия Е активланиш

энергиясидан катта бўлиши керак. Ёниш

занжир реакция бўлиб О,Н ва ОН фаол

марказлардир. Занжир реакциянинг

оддий реакциялардан фарқи унинг

портлаш билан кетишдир. Лёкин ёнишда

реогентларнинг аралашиш тезлиги катта

роль ўйнайди. У эса занжир реакцияда

анча сёкин содир бўлади. Ёқилғининг тўла

ёниш τn вақти икки қисмдан иборат.

τn = τφ + τх

Ёқилғи ёниш жараёнининг хисоби

    Ёқилғининг ёниш хисоби ёниш керак бўладиган

хаво сарфини, ёниш махсулоти миқдорини, унинг

таркибини ва ёниш температурасини аниқлаш учун

зарур.

     Ёниш реакциясининг аниқ стихиометрик нисбатига

тўғри келган хавонинг миқдори 

назарий хаво сарфи

деб аталади. Амалда кўпроқ сарфланади ва амалий

сарфни нисбати назарий сарфга нисбати 

хавонинг

ортиқлик коэифиценти

 деб аталади.

α =  Gam/Gnaz

α миқдори ўчоқ ва ёқилғи турига боғлиқ.

Газ ёнганда α = 1,05-1,1; мазут ёнганда α =1,1:1,2;

чангсимон ёқилғи α -1,2-1,25; қаттиқ бўлаклар α

-1,4-1,8.

Ёнилғининг назарий ва амалий ёниши.

   Ёнилғининг назарий ва амалий ёниш

температураси бўлади.

Назарий ёниш

 - температура ёқилғи

ёнганда ажралиб чиққан иссиқликнинг

барчаси тутун газларини хосил қилган

хароратидир.

 

Амалий ёниш

 - хеч қачон назарийга

тенглашмайди. Бу фарқни калориметрик

коэффициент белгилайди.

η

к

 

=

 

t

А

/

 

t

н

Ёниш жараёни.

     Органик моддаларнинг

(

С,Н,О,N,S 

)ёниш

жараёнлари қўйидаги

кимёвий формулалар

орқали ифодаланади:

Углероднинг тўлиқ ёниши.

1) С + О

2

 

=

 

С

О

2

 

+

 

9

4

0

5

0

 

к

к

а

л

 

=

 

С

О

2

 

+

 

3

9

3

7

5

0

 

к

ж

О

2

 

е

т

и

ш

м

а

г

а

н

д

а

 

у

л

е

р

о

д

н

и

н

г

 

қ

и

с

м

а

н

 

ё

н

и

ш

и

2) С + 0,5О

2

 

=

 

С

О

 

+

 

2

6

4

1

0

 

к

к

а

л

 

=

 

С

О

 

+

 

1

1

0

5

5

0

 

к

ж

 СО нинг ёниши

3) СО + 0,5О

2

 

=

 

С

О

2

 

+

 

6

7

3

4

0

 

к

к

а

л

 

=

 

С

О

2

 

+

 

2

8

3

2

0

0

 

к

ж

 Водороднинг  сув бўғи хосил қилиб ёниши

4) Н

2

 

+

 

0

,

5

О

2

 

=

 

Н

2

О

(

б

ў

ғ

)

 

+

 

5

7

8

1

0

 

к

к

а

л

 

=

 

Н

2

О

(

б

ў

ғ

)

 

+

2

4

2

0

0

0

 

к

ж

 Водороднинг бўғ конденсати хосил қилиш билан

ёниши

5) Н

2

 

+

 

0

,

5

О

2

 

=

 

Н

2

О

(

с

)

 

+

 

6

8

3

6

0

 

к

к

а

л

 

=

 

Н

2

О

(

с

)

 

+

 

2

8

6

2

0

0

к

ж

   Реакциялар иссиқлик эффектлари  25

о

С

хароратга  тегишли..

Н

2

 

н

и

н

г

 

с

у

в

 

х

о

с

и

л

 

б

у

л

и

ш

 

б

и

л

а

н

 

ё

н

и

ш

 

и

с

с

и

қ

л

и

к

э

ф

ф

е

к

т

и

 

 

с

у

в

 

б

ў

ғ

и

 

х

о

с

и

л

б

у

л

и

ш

д

а

г

и

г

а

қ

а

р

а

г

а

н

д

а

 

к

а

т

т

а

д

и

р

 

ч

у

н

к

и

 

б

ў

ғ

н

и

н

г

к

о

н

д

е

н

с

а

ц

и

я

л

а

н

и

ш

и

д

а

 

 

б

ў

ғ

 

х

о

с

и

л

 

б

у

л

и

ш

и

с

с

и

қ

л

и

г

и

 

а

ж

р

а

л

и

б

ч

и

қ

а

д

и

.

 

Д

а

р

х

а

қ

и

қ

а

т

 

.

 

1

к

м

о

л

ь

 

б

ў

ғ

 

х

о

с

и

л

 

б

у

л

и

ш

 

и

с

с

и

қ

л

и

г

и

 

 

қ

у

й

и

д

а

г

и

г

а

т

е

н

г

.

     286200 – 242000 = 44200 кж/кмоль

    ёки  1 кг бўғга  2455 кж/кг

 

          44200/18= 2455,5 кж/кг

Қаттиқ ва суюқ ёқилғиларни  ёнишини ҳисоблаш

Ёқилғиларни ёниш иссиқликлари (иссиқлик бери

ш қолбиляти) (кДж/кг) Менделе эмперик

формуласи  в тажриба юли билан аниқланади

       Q = 339C + 1256H – 109(O – S) – 25(9H + W)

[1]

C, H, S ва О – ёқилғидаги углеро, водоро,

олтингугурт ва кислородларнинг миқдор, %

W – намлик, %

1 кг ёқилғининг тўлиқ ёниши учун назарий зарур

бўлган кислороднрнг миқдори (кг/кг)

                    О

0

 

=

 

0

,

0

1

 

(

8

/

3

С

 

+

 

8

Н

 

–

 

О

)

Назарий зарур бўлган хаво миқдори

             L  = О /0,232 = (8/3С +8Н – О)/23,2

     Амалда  ортиқча хаво доимийси  қўйидаги

оралиқда булади α = 1,05-1,8. Баьзи холларда ГТУ

(газо-турбинали  установка)  ёниш камераларига

трубина дан чиқаётган махсулот хараратини

камайтириш учун  ёниш камерасига  береладиган

ортиқча хаво доимийси  α = 4÷5 бўлади.Ёқилғининг

аниқ ёниш иссиқлигидан Q назарий ёниш Тг

харорати  қуйидаги формула асосида аниқланади.

                       Q = (1 + αL

0

)

 

C

t

c

к

р

.

с

г

t

г

 

(

Т

г

 

–

 

Т

с

)

C

t

c

к

р

.

с

г

t

г

 

–

 

у

з

г

а

р

м

а

с

 

б

о

с

и

м

д

а

г

и

 

у

р

т

а

ч

а

 

о

ғ

и

р

л

и

к

и

с

с

и

қ

л

и

к

 

с

и

ғ

и

м

и

,

 

қ

ў

й

и

д

а

г

и

 

ф

о

р

м

у

л

а

 

б

и

л

а

н

а

н

и

қ

л

а

н

а

д

и

 

(

к

ж

/

(

к

г

∙

г

р

а

д

)

)

C

t

1

 

t

2

 

=

 

C

0

t

2

∙

t

2

 

–

 

C

0

t

1

∙

t

1

/

t

2

 

–

 

t

1

Оғирлик иссиқлик сиғими    с = ∑g

i

∙

c

i

Газ ҳолдаги ёқилғилар учун ёниш жараёнинг

ҳисоби.

    Газоҳолдаги ёқилғилар – турли углеводородлар

ва баьзи бир бошқа газлар арлашмасидир.

Уларнинг асосих характеристикалари худди

газлар аралашмаси сингаридир.

    Мураккаб  ёқилғининг ёниш иссиқлиги (кж/м

3

)

қуйидаги формула бўйича аниқланади.

108Н

2

 

+

 

1

2

6

С

О

 

+

 

3

5

8

С

Н

4

 

+

 

2

3

6

H

2

S

 

+

 

6

0

0

С

2

Н

6

 

+

7

1

2

С

3

Н

8

 

=

 

3

Н

2

,

 

С

О

 

 

в

а

 

б

о

ш

қ

а

 

 

к

о

м

п

о

н

е

н

т

л

а

р

н

и

н

г

 

х

а

ж

м

и

й

у

л

у

ш

л

а

р

и

,

 

%

.

 

Углеводородлар учун  керакли кислород

миқдорини анмиқлашнинг умумий  формуласи бор.

СnHm  углеводоролар учун ёниш ёниш жараёни

қуйидаги формула билан ифодаланади

 

                                     СnHm + xO

2

 

=

 

n

C

O

2

 

+

m

 

/

2

 

H

2

O

Дархақиқат, x = n +m/4 

 

х  қийматини қўйиб қуйидаги умумий    формула

оламиз

                                                m                             m

                       CnHm + (n + ——) O

2

 

=

 

n

C

O

2

 

+

 

—

—

 

H

2

O

                                                4                              2

Индивидуаль углеводородларнинг ёниш иссиқликлари:

 

 

ккал/м

3

кдж/м

3

водород

H

2

2580

10800

углерод (ii)оксиди

CO

3018

12640

метан

CH

4

8550

35800

этан

C

2

H

6

15220

63720

пропан

C

3

H

6

21800

71270

бутан

C

4

H

1

0

28340

118650

пропилен

C

3

H

6

20540

86000

бутилен

C

4

H

8

27100

113460

ацетилен

C

2

H

2

13380

56020

водород  сулфид

H

2

S

5650

23650