Данас многи домови и индустрије користе природни гас. Овај гас је у континуираном глобалном расту и очекује се да ће и даље расти у наредним деценијама. Користити природни гас у свету хемије користи се веома важан параметар. Реч је о топлотној вредности. Ово је параметар који се користи за одређивање квалитета природног гаса. Захваљујући томе, трошкови гаса потребни за одређену акцију, а самим тим и економски трошкови могу се смањити.
Међутим, која је топлотна вредност? У овом посту ћете моћи да знате све о топлотној вредности, само треба да наставите да читате 🙂
Дефиниција топлотне вредности
Калорична вредност гаса је количина енергије по јединици масе или запремине која се ослобађа потпуном оксидацијом. Ова оксидација није позната за гвожђе. Врло је често када чујете неку хемију да оксидација помислите као таква. Оксидација је концепт који се односи на губитак електрона из супстанце. Када се то догоди, његов позитивни набој се повећава и каже се да оксидира. Поменута оксидација се одвија у процесу сагоревања.
Када сагоримо природни гас добијамо енергију за стварање електричне енергије, грејање воде итд. Због тога је важно знати количину енергије коју је гас способан да произведе по јединици масе или запремине да би се утврдио његов квалитет. У складу што је већа његова калорична вредност, то је мања количина гаса који ћемо користити. У томе лежи важност квалитета плина у односу на економске трошкове.
За мерење топлотне вредности користе се разне мерне јединице. Килоулули и килокалорије се користе и за масу и за запремину. Као и у храни, и овде у гасовима има килокалорија. То је ништа више од енергије која се ослобађа током процеса оксидације. Што се тиче масе, израчунава се у килоџулима по килограму (кЈ / Кг) или килокалорија по килограму (кцал / кг). Ако се односимо на запремину, говорићемо о килоџулима по кубном метру (кЈ / м3) или килокалорија по кубном метру (кцал / м3).
Већа или нижа калорична вредност
Када говоримо теоретски, калорична вредност гаса је јединствена и константна. Међутим, када је реч о примени у пракси, можемо пронаћи још две дефиниције. Један се односи на већу топлотну вредност, а другу на нижу. Први сматра да је водена пара која настаје током процеса сагоревања потпуно кондензована. Ово узима у обзир топлоту коју гас ствара у фази промене.
Под претпоставком да су сви елементи који учествују у сагоревању узети на нула степени. Да би се сагоревање одвијало, мора постојати ваздух и тај ваздух такође даје енергију. Стога, ако се и реактанти и производи који учествују у сагоревању доведу на нула степени пре и после, водена пара ће бити потпуно кондензована. Ова водена пара долази из влажности својствене гориву и из влаге која настаје када оксидује водоник у гориву.
С друге стране, нижа калорична вредност не узима у обзир енергију који се ослобађа фазном променом гаса. Узмите у обзир да се водена пара садржана у гасовима не кондензује. Непромењивањем фазе, она не ослобађа енергију и нема додатног улаза. У овој ситуацији долази само до уноса енергије од оксидације горива.
Индустријска употреба
Када је реч о стварности у индустријама за производњу енергије, управо је нижа калорична вредност оно што највише занима. То је зато што су гасови сагоревања обично на вишој температури од кондензације водене паре. Због тога се енергија услед фазне промене гаса не узима у обзир.
Представљајући енергију коју је гас способан да ослободи током своје оксидације, такође можемо знати квалитет наведеног гаса. Што гас има већу калоријску вредност, то ће нам бити потребна мања количина. У индустрији је веома важно узети у обзир ове факторе. Што је квалитет плина већи, то су нижи трошкови производње. Што је калорична вредност гаса стабилнија, јефтинији ће бити трошкови операција.
Мере и контрола које се спроводе у овим операцијама у потпуности зависе од тога која врста предузећа то ради. Међутим, без обзира на компанију (природни гас, резервоар, бунар или биогас) они исцрпно контролишу овај параметар. Такође се широко користи у индустријама као што су металургија, фабрике стакла, цементаре, рафинерије, генератори енергије и петрохемикалије.
Аналитичка мерења
Коментарисали смо да је калорична вредност веома важан параметар и да индустрије имају методе за њено мерење и контролу. Постоје различите методе за одређивање калоријске вредности гаса. Најстарији и најпознатији је онај од калориметријска бомба.
Ова метода се састоји од уношења гаса у херметички затворену посуду константне запремине. Посуда мора бити изолована од других материјала или од могућих промена у мерењу. Једном када се гас уведе, искра се користи за паљење гаса. За мерење температуре поставља се термометар. Са овом променом вредности температуре меримо топлоту која се ослобађа реакцијом оксидације.
Иако је овај метод врло прецизан, на крају троши сав гас у сагоревању. Штавише, сматра се дисконтинуалном методом мерења. Стога се овај метод не користи у великим индустријама које троше гас.
Континуирано мерење овог гаса врши се помоћу гасне хроматографије на мрежи. Ово се састоји од раздвајања компонената узорка гаса унутар хроматографске колоне. Обично је то капиларна цев у којој постоји стационарна фаза и ми уводимо гас, који је мобилна фаза. Компоненте гаса задржавају се адсорпцијом стационарне фазе, мењајући време елуције у зависности од његове молекулске тежине. Што је нижа молекулска тежина, то је краће време елуције и обрнуто. Када гасови напусте колону, наилазе на селективни детектор угљоводоника. Раде топлотном проводљивошћу.
При анализи резултата, добија се хроматограм. Ово није ништа друго до графикон на коме је назначено колики је проценат сваког угљоводоника у гасу који смо анализирали. Помоћу ових података топлотна вредност може се израчунати касније.
Већ знате нешто више о топлотној снази и значају који она има приликом стварања природног гаса или других гасова.