Šiandien daugelis namų ir pramonės naudoja gamtines dujas. Šios dujos nuolat auga visame pasaulyje ir tikimasi, kad per ateinančius dešimtmečius jos ir toliau augs. Naudoti gamtinės dujos chemijos pasaulyje naudojamas labai svarbus parametras. Kalbama apie kaloringumą. Tai parametras, naudojamas gamtinių dujų kokybei nustatyti. Dėl to gali būti sumažintos dujų sąnaudos, reikalingos tam tikram veiksmui, taigi ir jų ekonominės sąnaudos.
Tačiau kokia yra kaloringumas? Šiame įraše galite sužinoti viską apie kaloringumą, tiesiog turite toliau skaityti seguir
Kaloringumo apibrėžimas
Dujų kaloringumas yra energijos kiekis, tenkantis masės ar tūrio vienetui, išsiskiriantis visiškai oksiduojantis. Ši oksidacija nėra žinoma dėl geležies. Labai dažnai, kai girdi chemiją, galvojama apie oksidaciją. Oksidacija yra sąvoka, nurodanti elektronų praradimą iš medžiagos. Kai tai įvyksta, padidėja jo teigiamas krūvis ir sakoma, kad jis oksiduojasi. Minėta oksidacija vyksta degimo procese.
Kai deginame gamtines dujas, gauname energijos, kad sukurtume elektrą, šildytume vandenį ir kt. Todėl norint žinoti jų kokybę, svarbu žinoti energijos kiekį, kurį dujos sugeba pagaminti vienam masės ar tūrio vienetui. Pagal kuo didesnė jo kaloringumas, tuo mažesnis kiekis dujų, kurias sunaudosime. Tuo slypi dujų kokybės svarba ekonominių sąnaudų atžvilgiu.
Kaloringumui matuoti naudojami įvairūs matavimo vienetai. Kilodžauliai ir kilokalorijos naudojami tiek masės, tiek tūrio atžvilgiu. Kaip maiste, čia ir dujose yra kilokalorijų. Tai yra ne kas kita, kaip oksidacijos proceso metu išsiskirianti energija. Kalbant apie masę, ji apskaičiuojama kilodžauliais už kilogramą (kJ / kg) arba kilokalorijomis už kilogramą (kcal / kg). Jei kalbėsime apie tūrį, kalbėsime apie kilodžaulius kubiniame metre (kJ / m3) arba kilokalorijų viename kubiniame metre (kcal / m3).
Didesnė arba mažesnė kaloringumas
Kai kalbame teoriškai, dujų kaloringumas yra unikalus ir pastovus. Tačiau, kai reikia jį įgyvendinti, galime rasti du kitus apibrėžimus. Vienas nurodo į didesnę kaloringumą, o kitą - į mažesnę. Pirmasis mano, kad degimo procese susidarę vandens garai yra visiškai kondensuoti. Tai atsižvelgia į šilumą, kurią generuoja dujos keičiantis fazei.
Darant prielaidą, kad visi degime dalyvaujantys elementai imami nuliniu laipsniu. Kad degimas vyktų, turi būti oro ir tas oras taip pat suteikia energijos. Todėl, jei tiek reagentai, tiek degime dalyvaujantys produktai prieš ir po to bus nuliniai laipsniai, vandens garai bus visiškai kondensuoti. Šie vandens garai susidaro iš kurui būdingos drėgmės ir iš drėgmės, kuri susidaro oksiduojant kuro vandenilį.
Kita vertus, mažesnė kaloringumas neatsižvelgia į energiją kad išsiskiria pakeitus dujų fazę. Apsvarstykite, kad dujose esantys vandens garai nesikondensuoja. Nepakeitus fazės, ji neišleidžia energijos ir nėra papildomos įvesties. Šioje situacijoje energijos sąnaudos yra tik degalų oksidacijos metu.
Pramoninis naudojimas
Kalbant apie realybę energijos gamybos pramonėje, labiausiai domina būtent mažesnė kaloringumas. Taip yra todėl, kad degimo dujos paprastai būna aukštesnėje temperatūroje nei kondensuojasi vandens garai. Todėl neatsižvelgiama į energiją, atsirandančią dėl fazinių dujų pokyčių.
Atstovaudami energiją, kurią dujos gali išskirti oksiduodamiesi, mes taip pat galime žinoti minėtų dujų kokybę. Kuo daugiau dujų kaloringumas, tuo mažesnio kiekio mums reikės. Pramonėje labai svarbu atsižvelgti į šiuos veiksnius. Kuo aukštesnė dujų kokybė, tuo mažesnės gamybos sąnaudos. Kuo stabilesnė dujų kaloringumas, pigiau bus operacijų kaina.
Šių operacijų priemonės ir kontrolė visiškai priklauso nuo to, kokio tipo įmonėje tai atliekama. Nepriklausomai nuo įmonės (gamtinės dujos, rezervuaras, gręžinys ar biodujos), jie visiškai kontroliuoja šį parametrą. Jis taip pat plačiai naudojamas tokiose pramonės šakose kaip metalurgija, stiklo gamyklos, cemento gamyklos, naftos perdirbimo gamyklos, elektros generatoriai ir naftos chemijos gaminiai.
Analitiniai matavimai
Mes pakomentavome, kad kaloringumas yra labai svarbus parametras ir kad pramonės šakos turi metodus jai matuoti ir kontroliuoti. Dujų kaloringumui nustatyti yra įvairūs metodai. Seniausias ir žinomiausias yra bombos kalorimetras.
Šis metodas susideda iš dujų įvedimo į hermetiškai uždarytą pastovaus tūrio talpyklą. Talpykla turi būti izoliuota nuo kitų medžiagų arba nuo galimų matavimo pakeitimų. Įleidus dujas, dujoms uždegti naudojama kibirkštis. Temperatūrai matuoti dedamas termometras. Pakeitus temperatūros vertę, mes išmatuosime šilumą, išsiskiriančią oksidacijos reakcijos metu.
Nors šis metodas yra labai tikslus, jis sunaudoja visas degančias dujas. Be to, jis laikomas nenutrūkstamu matavimo metodu. Todėl šis metodas nėra naudojamas didelio masto dujas vartojančiose pramonės šakose.
Nuolatinis šių dujų matavimas atliekamas internetine dujų chromatografija. Tai susideda iš dujų mėginio komponentų atskyrimo chromatografinėje kolonėlėje. Paprastai tai yra kapiliarinis vamzdelis, kuriame yra nejudanti fazė, o mes įvedame dujas, kurios yra judrioji fazė. Dujų komponentai sulaikomi adsorbuojant stacionarią fazę, keičiant jos eliuavimo laiką priklausomai nuo jų molekulinės masės. Kuo mažesnė molekulinė masė, tuo trumpesnis eliuacijos laikas ir atvirkščiai. Kai dujos išeina iš kolonos, jos susitinka su selektyviuoju angliavandenilių detektoriumi. Jie veikia pagal šilumos laidumą.
Analizuodami rezultatus, gaunama chromatograma. Tai yra ne kas kita, kaip grafikas, kuriame nurodoma, kiek procentų kiekvieno angliavandenilio yra mūsų analizuotose dujose. Turint šią informaciją, vėliau galima apskaičiuoti kaloringumą.
Jūs jau žinote ką nors daugiau apie kaloringumą ir jo svarbą gaminant gamtines dujas ar kitas dujas.