Idag använder många hem och industrier naturgas. Denna gas växer kontinuerligt globalt och förväntas fortsätta växa mer under de kommande decennierna. Att använda naturgas en mycket viktig parameter används i kemivärlden. Det handlar om värmevärdet. Detta är parametern som används för att bestämma kvaliteten på naturgas. Tack vare detta kan kostnaden för gas som krävs för en viss åtgärd och därför dess ekonomiska kostnad minskas.
Men vad är värmevärdet? I det här inlägget kommer du att kunna veta allt om värmevärdet, du måste bara fortsätta läsa 🙂
Definition av värmevärde
Värmevärdet för en gas är mängden energi per massenhet eller volym som frigörs efter fullständig oxidation. Denna oxidation är inte känd för järn. Det är mycket vanligt när man hör någon kemi att tänka på oxidation som sådan. Oxidation är ett begrepp som hänvisar till förlust av elektroner från ett ämne. När detta inträffar ökar dess positiva laddning och det sägs oxidera. Denna nämnda oxidation sker i en förbränningsprocess.
När vi förbränner naturgas får vi energi för att skapa el, värma vatten etc. Därför är det viktigt att känna till mängden energi som gasen kan generera per massa eller volymsenhet för att bestämma dess kvalitet. Enligt ju högre dess värmevärde desto mindre kvantitet av gas vi kommer att använda. I detta ligger vikten av en gaskvalitet i förhållande till de ekonomiska kostnaderna.
Olika måttenheter används för att mäta värmevärde. Kilojoules och kilokalorier används för både massa och volym. Som i mat, här i gaser finns det också kilokalorier. Det är inget annat än energi som frigörs under en oxidationsprocess. När det gäller massa beräknas den i kilojoule per kilo (kJ / Kg) eller kilokalori per kilo (kcal / kg). Om vi hänvisar till volym talar vi om kilojoule per kubikmeter (kJ / m3) eller kilokalori per kubikmeter (kcal / m3).
Högre eller lägre värmevärde
När vi talar teoretiskt är värmevärdet för en gas unikt och konstant. Men när det gäller att omsätta det i praktiken kan vi hitta två andra definitioner. Man refererar till det högre värmevärdet och en till det lägre. Den första anser att vattenångan som alstras under förbränningsprocessen är helt kondenserad. Detta tar hänsyn till värmen som genereras av gasen i fasförändringen.
Förutsatt att alla element som är inblandade i förbränning tas vid noll grader. För att förbränningen ska kunna ske måste det finnas luft och den luften ger också energi. Därför, om både reaktanterna och produkterna som deltar i förbränningen bringas till noll grader före och efter kommer vattenångan att kondenseras fullständigt. Denna vattenånga kommer från luftfuktigheten till bränslet och från den som bildas när vätgas i bränslet oxiderar.
Å andra sidan det lägre värmevärdet tar inte hänsyn till energi som frigörs genom gasförändringen. Tänk på att vattenångan i gaserna inte kondenserar. Genom att inte ändra fas frigör den inte energi och det finns ingen ytterligare ingång. I denna situation är det bara energi som tillförs från oxidationen av bränslet.
Industriell användning
När det gäller verkligheten inom energiproduktionsindustrin är det det lägre värmevärdet som är av största intresse. Detta beror på att förbränningsgaserna vanligtvis har en högre temperatur än kondensationen av vattenånga. Därför beaktas inte energin på grund av gasens fasförändring.
Genom att representera den energi som gasen kan släppa ut under dess oxidation kan vi också känna till gasens kvalitet. Ju mer värmevärde en gas har, desto mindre mängd behöver vi. I branschen är det mycket viktigt att ta hänsyn till dessa faktorer. Ju högre kvalitet på gasen, desto lägre produktionskostnader. Ju mer stabilt värmevärdet för en gas, billigare blir kostnaderna för verksamheten.
De åtgärder och kontroller som utförs på denna verksamhet beror helt på vilken typ av företag som gör det. Oavsett företaget (naturgas, reservoar, brunn eller biogas) kontrollerar de emellertid denna parameter uttömmande. Det används också i stor utsträckning i industrier som metallurgi, glasfabriker, cementfabriker, raffinaderier, kraftgeneratorer och petrokemikalier.
Analytiska mätningar
Vi har kommenterat att värmevärde är en mycket viktig parameter och att industrier har metoder för att mäta och kontrollera det. Det finns olika metoder för att bestämma gasens värmevärde. Den äldsta och mest kända är den av bombkalorimetern.
Denna metod består i att införa en gas i en hermetiskt tillsluten behållare med konstant volym. Behållaren måste isoleras från andra material eller från eventuella förändringar i mätningen. När gasen har införts används en gnista för att antända gasen. En termometer placeras för att mäta temperaturen. Med denna förändring i temperaturvärdet ska vi mäta värmen som frigörs av oxidationsreaktionen.
Även om denna metod är mycket exakt, slutar den med att förbruka all gas vid förbränning. Dessutom anses det vara en diskontinuerlig mätmetod. Därför används denna metod inte i storskaliga gasförbrukande industrier.
Kontinuerlig mätning av denna gas görs med online-gaskromatografi. Detta består i att separera komponenterna i gasprovet i en kromatografisk kolonn. Normalt är det ett kapillärrör där det finns en stationär fas och vi introducerar gasen, som är den mobila fasen. Komponenterna i gasen kvarhålls genom adsorption av den stationära fasen, varvid dess elueringstid varierar beroende på dess molekylvikt. Ju lägre molekylvikt, desto kortare elueringstid och vice versa. När gaserna lämnar kolonnen möter de en selektiv kolvätedetektor. De arbetar med värmeledningsförmåga.
När man analyserar resultaten, ett kromatogram erhålls. Detta är inget annat än ett diagram där det anges vilken procentandel av varje kolväte som finns i den gas som vi har analyserat. Med denna information kan värmevärdet beräknas senare.
Du vet redan något mer om den värmekraft och den betydelse det har när du genererar naturgas eller andra gaser.