Bugün birçok ev ve endüstri doğal gaz kullanıyor. Bu gaz sürekli küresel büyüme içindedir ve önümüzdeki on yıllarda daha da büyümeye devam etmesi beklenmektedir. Kullanmak doğal gaz kimya dünyasında çok önemli bir parametre kullanılmaktadır. Kalorifik değer ile ilgilidir. Doğal gazın kalitesinin belirlenmesinde kullanılan parametredir. Bu sayede belirli bir eylem için gerekli olan gazın maliyeti ve dolayısıyla ekonomik maliyeti düşürülebilir.
Bununla birlikte, kalorifik değer nedir? Bu yazıda kalorifik değer hakkında her şeyi öğrenebileceksiniz, sadece okumaya devam etmelisiniz 🙂
Kalorifik değerin tanımı
Bir gazın kalorifik değeri tam oksidasyon üzerine salınan birim kütle veya hacim başına enerji miktarı. Bu oksidasyon demir için bilinmemektedir. Bazı kimya duyduğunuzda oksidasyonu böyle düşünmek çok yaygındır. Oksidasyon, bir maddeden elektron kaybını ifade eden bir kavramdır. Bu gerçekleştiğinde, pozitif yükü artar ve oksitlendiği söylenir. Sözü edilen bu oksidasyon, bir yanma sürecinde gerçekleşir.
Doğal gazı yaktığımızda elektrik, su ısıtmak vb. Bu nedenle, kalitesini belirlemek için gazın birim kütle veya hacim başına üretebileceği enerji miktarını bilmek önemlidir. Göre kalorifik değeri ne kadar yüksekse, miktar o kadar azdır kullanacağımız gaz. Bunda, ekonomik maliyetlerle ilişkili olarak bir gazın kalitesinin önemi yatmaktadır.
Kalorifik değeri ölçmek için çeşitli ölçüm birimleri kullanılır. Kilojul ve kilokalori hem kütle hem de hacim için kullanılır. Gıdada olduğu gibi, burada gazlarda da kilokalori vardır. Bir oksidasyon işlemi sırasında açığa çıkan enerjiden başka bir şey değildir. Kütle söz konusu olduğunda, kilo başına kilojoule (kJ / Kg) veya kilo başına kilokalori (kcal / kg) olarak hesaplanır. Hacimden bahsedersek, metre küp başına kilojoule (kJ / m3) veya metreküp başına kilokalori (kcal / m3).
Daha yüksek veya daha düşük kalorifik değer
Teorik olarak konuştuğumuzda, bir gazın ısıl değeri benzersiz ve sabittir. Bununla birlikte, uygulamaya geçirme söz konusu olduğunda iki başka tanım bulabiliriz. Biri atıfta bulunur daha yüksek kalorifik değere ve diğeri daha düşük olana. Birincisi, yanma işlemi sırasında oluşan su buharının tamamen yoğunlaştığını düşünür. Bu, faz değişiminde gazın ürettiği ısıyı hesaba katar.
Yanma ile ilgili tüm elementlerin sıfır derecede alındığını varsayarsak. Yanmanın gerçekleşmesi için havanın olması ve bu havanın da enerji sağlaması gerekir. Bu nedenle hem reaktanlar hem de yanmaya katılan ürünler önce ve sonra sıfır dereceye getirilirse su buharı tamamen yoğunlaşacaktır. Bu su buharı, yakıta özgü nemden ve yakıttaki hidrojen oksitlendiğinde oluşan nemden gelir.
Öte yandan, daha düşük kalorifik değer enerjiyi hesaba katmaz bu, gazın faz değişimiyle açığa çıkar. Gazlarda bulunan su buharının yoğunlaşmadığını düşünün. Faz değiştirmeyerek enerji açığa çıkarmaz ve ek bir giriş olmaz. Bu durumda, yalnızca yakıtın oksidasyonundan enerji girişi vardır.
Endüstriyel kullanım
Enerji üretim endüstrilerinde gerçeğe gelince, en büyük ilgi alanı düşük kalorifik değerdir. Bunun nedeni, yanma gazlarının genellikle su buharının yoğunlaşmasından daha yüksek bir sıcaklıkta olmasıdır. Bu nedenle gazın faz değişikliğinden kaynaklanan enerji hesaba katılmaz.
Gazın oksidasyonu sırasında açığa çıkardığı enerjiyi temsil ederek, söz konusu gazın kalitesini de bilebiliriz. Bir gazın kalori değeri ne kadar fazlaysa, o kadar az miktara ihtiyacımız olur. Sektörde bu faktörlerin hesaba katılması çok önemlidir. Gazın kalitesi ne kadar yüksek olursa, üretim maliyetleri o kadar düşük olur. Bir gazın ısıl değeri ne kadar kararlıysa, daha ucuz operasyonların maliyeti olacaktır.
Bu operasyonlar üzerinde uygulanan önlemler ve kontroller tamamen ne tür bir şirketin yaptığına bağlıdır. Bununla birlikte, şirket ne olursa olsun (doğalgaz, rezervuar, kuyu veya biyogaz) bu parametreyi kapsamlı bir şekilde kontrol ederler. Metalurji, cam fabrikaları, çimento fabrikaları, rafineriler, elektrik jeneratörleri ve petrokimya gibi endüstrilerde de yaygın olarak kullanılmaktadır.
Analitik ölçümler
Kalorifik değerin çok önemli bir parametre olduğunu ve endüstrilerin bunu ölçmek ve kontrol etmek için yöntemleri olduğunu yorumladık. Bir gazın kalorifik değerini belirlemenin çeşitli yöntemleri vardır. En eski ve en iyi bilinen bomba kalorimetresi.
Bu yöntem, sabit hacimli, hermetik olarak kapatılmış bir kaba bir gazın verilmesinden oluşur. Kap, diğer malzemelerden veya ölçümdeki olası değişikliklerden izole edilmelidir. Gaz verildiğinde, gazı tutuşturmak için bir kıvılcım kullanılır. Sıcaklığı ölçmek için bir termometre yerleştirilir. Sıcaklık değerindeki bu değişiklik ile oksidasyon reaksiyonunun açığa çıkardığı ısıyı ölçeceğiz.
Bu yöntem çok doğru olmasına rağmen yanma sırasında tüm gazı tüketir. Ayrıca, süreksiz bir ölçüm yöntemi olarak kabul edilir. Bu nedenle, bu yöntem büyük ölçekli gaz tüketen endüstrilerde kullanılmamaktadır.
Bu gazın sürekli ölçümü, çevrimiçi gaz kromatografisi ile yapılır. Bu, bir kromatografik kolon içinde gaz numunesinin bileşenlerinin ayrılmasını içerir. Normalde içinde sabit bir fazın olduğu kılcal bir tüptür ve mobil faz olan gazı tanıtırız. Gazın bileşenleri, moleküler ağırlığına bağlı olarak elüsyon süresini değiştirerek, durağan fazın adsorpsiyonu ile tutulur. Moleküler ağırlık ne kadar düşükse, elüsyon süresi o kadar kısa olur ve bunun tersi de geçerlidir. Gazlar kolondan çıktıkça seçici bir hidrokarbon detektörü ile karşılaşırlar. Termal iletkenlik ile çalışırlar.
Sonuçları analiz ederken, bir kromatogram elde edilir. Bu, analiz ettiğimiz gazdaki her bir hidrokarbonun yüzde kaçının bulunduğunu gösteren bir grafikten başka bir şey değildir. Bu bilgi ile kalorifik değer daha sonra hesaplanabilir.
Kalorifik güç ve doğal gaz veya diğer gazları üretirken taşıdığı önem hakkında zaten daha fazla şey biliyorsunuz.