دانلود تحقیق احتراق

احتراق

تعریف:

احتراق یک عمل ترکیب شیمیایی است که عناصر مختلف با اکسیژن انجام می دهند، گاه این احتراق محسوس و با شعله و دود همراه است و گاه بصورت نامحسوس، بهر حال در این فعل و انفعالات گرما تولید می شود که در حقیقت هدف اصلی ما از عمل  احتراق ایجاد این حرارت است، این عمل در نیروگاه ها در کوره دیگ بخار انجام می شود و سعی می شود نحوه این احتراق بقسمی باش که حداکثر راندمان حرارتی بدست آید با توجه به تجاربی که در طول سالیان متمادی بدست آمده و بکاربردن روشهای متفاوت در فهم چگونگی احتراق بهترین نتایج موقعی بدست می آید که این آزمایشات و تجربیات با اطلاعات درستی از تئوری اصول احتراق توام باشد. امروزه بدست آوردن حداکثر مقدار حرارت از سوخت بیش از گذشته مورد لوزم می باشد. و در نتیجه دیگ های بخار مدرن طوری طرح می شوند که بخوبی حرارت را جذب کنند تا راندمان دستگاه ها بالاتر رود. از نظر فعل و انفعالات شیمیائی احتراق در کوره دیگ بخار یک موضوع پیچیده ای است که خارج از بحث این فصل می باشد، ولی در اینجا اطلاعاتی از اصول اولیه و تغییرات شیمیایی در نتیجه ترکیب اکسیژن یا عناصر قابل احتراق سوخت منجمله کربن، ئیدروژن،  گوگرد که برای فهم احتراق سوخت ها لازم است ذرک می گردد.

تمام اجسام از موادی ساخته شده اند که بعنوان عناصر شیمیائی شناخته می شوند اگر این عناصر را به قسمتهای کوچکتری تقسیم نمائیم خاصیت خد را از دست نمی دهند و در صورت ادامه این عمل به یک ذره یا اتم آنها می رسیم، کربن آهن، اکسیژن، جیوه، گوگرد، طلا و مس نمونه هائی از عناصر شیمیائی هستند.

اگر چند تا از این عناصر شیمایئی مثل کربن، گوگرد و اکسیژن را با هم در یک ظرف مناسب قرار دهیم و ظرف را بشدت تکان دهیم، در نتیجه یک جسم ابر مانندی در ظرف بدست می آید ولی ذرات زرد رنگ گوگرد و سیاه رنگ ذغال هنوز می توانند بصورت ذرات مجزا تشخیص داده شوند، در صورتیکه ظرف را در محلی آرام قرار دهیم ذرات سولفور کربن از هم مجزا می شوند و اکسیژن نیز بطور مجزا قرار می گیرد و دیده می شود که هر سه عنصر بحالت اولیه باقی می مانند. این نوع عمل را مخلوط کردن می گویند که چند عنصر اب هم مخلوط می شوند بدون اینکه تغییری در عناصر پیدا شود و دوباره می شود! این عناصر را براحتی از هم جدا کرد.

حالا فرض کنید که بلافاصله پس از مخلوط کردن کربن و گوگرد و اکسیژن مخلوط را آتش بزنیم شعله ای بوجود خواهد آمد و در نتیجه مقداری حرارت آزاد خواهد شد و یک واکنش شیمیائی رخ خواهد داد.

در بررسی نتایج این آزمایش متوجه خواهیم شد که اجسام جدیدی داریم که خواص عناصر اولیه را ندارد و این اجسام را ترکیبات شیمیایی گویند که اجسامی هستند دارای 2 یا تعداد بیشتری عنصر شیمیایی که بطور شیمیایی با هم ترکیب شده اند، آب و نمک وگاز کربنیک مثالهائی از ترکیبات شیمیائی هستند.

کوچکترین مقدار یک عنصر یا یک ترکیب شیمیائی را که می تواند بطور جداگانه وجود داشته باشد و بعنوان یک واحد شیمیائی از جسم بکار رود مولکول می نامیم. هر مولکول بنوبه خود از اتمها تشکیل شده است، بزبان دیگر اتمها با هم ترکیب شده اند و مولکوها را بوجود آورده اند. اتم کوچکترین واحد یک عنصر است می تواند در یک ترکیب وارد یا از آن خارج شود.

مولکول گازهائی مثل اکسیژن، ازت و ئیدروژن هر کدام شامل دو اتم می باشند عمل شیمایی که قبلا ذکر شد ترتیبی است از اتمهای عناصر کربن و گودگرد و اکسیژن که با هم ترکیب شده و مولکولهای مختلفی بوجود می آورند.

مخلوط شیمایئی ممکن است از دو یا چند عنصر ساده تشکیل شده باشد و براحتی بتوان آنها را مجددا از هم جدا کرد، و یا می توان مخلوطی ز چند عنصر ساده و چند جسم مرکب بدست آورد.

چنانچه ترکیبات شیمیائی فوق که در کوره انجام می پذیرد از نظر تعداد ملکول گرم جسم قابل اشتعال و جرم ملکولی آن و حجم گاز قابل اشتعال مورد بررسی قرار گیرد.

با دانستن درصد ملکولی گازها و مواد قابل اشتعال درصد گازهای حاصل و سایر مشخصات از روی جدول بدست می اید مثلا گوگرد در واحد حجم مواد قابل اشتعال 3/0 مول باشد مقدار اکسیژن لازم و گاز انیدرید سولفورو حاصل نیز در این عدد ضریب خواهد شد.

برای اندازه گیری مقدار درصد SO2 از طریق زیر می توان کنترل نسبتا دقیقی برای آن بوجود آورد:

در دو طرف یک رینگ عایق الکتریسیته دو تکه رینگ غیرقابل عایق قرار می دهیم و از طریق یک پیل و امپر متر ماری مطابق شکل زیر تشکیل می دهیم و از طریق یک پیل و آمپر متر مدرای مطابق شکل زیر تشکیل می دهیم هنگامه گاز SO2 موجود د رگازهای داغ همراه با بخار آب بصورت یک لایه نازک اسیدی روی رینگ غیرعایق قرار گیرد جریان الکتریسیته از مدار عبور کرده و آمپر متر مقدار این جریان را نشان می دهد هر چقدر درصد SO2 در نتیجه ضخامت لایه اسیدی بیشتر شده آمپر مترجریان بیشتری را نشان می دهد و می توان بر حسب درصد SO2 آمپر متر را درجه بندی نمود.

یادآوری:

می دانیم که وزن اتمی ئیدروژن راکه سبک ترین عناصر بشمار می آید برابر یک فرض شده است لذا می تان وزن اتمی سایر عناصر را نسبت به هیدروژن بدست آورد و با توجه باینکه در کی واکنش شیمیایی که یک ترکیب تازه ای را بوجود می آورد چنانچه نسبت های معینی از عناصر با م ترکیب شوند ملکولهای تازه ای با خاصیت جدید ایجاد می شوند، لکن در مطالعه احتراق فرض بر این است ه اتمهای هر عنصر دارای وزن اتمی یکسان می بشاند و وزن ملکول تشکیل دهنده آنها برابر مجموع وزن اتمهای آن باشد.

حال می توان برای هر مقدار سوخت درصد کربن را مشخص و سپس اکسیژن لازم را تعیین نمود، در نتیجه هوای لازم را مشخص نمود. هوائی که واقعا در احتراق لازمست مورد بحث ما می باشد. فرض کنید می خواهیم مقدار هوای لازم برای سوختن کامل یک گرم کربن را پیدا کنیم میدانیم که هوا دارای 23% اکسیژن و 77% نیتروژن و گازهای دیگر است لذا بعد از محاسبه وزن اکسیژن باید مقدار هوا با توجه به درصد اکسیژن حساب گردد می توان گفت مقدار اکسیژن لازم  گرم است لذا وزن هوای لازم :

گرم   

خواهد شد. چنانچه اکسیژن از مقدرا لازم کمتر باشد نتیجه ایجاد اکسید و کربن خواهد بود.

مقدار هوای لازم جهت احتراق همیشه به ترکیب شیمیائی سوخت ودرصد عاصر تشکیل دهنده دارد مثلا برای محاسبه هوای احتراق اگر نفت 85% کربن و 12 درصد هیدروژن 3%  گوگرد داشته باشد برای احتراق 12 کیلوئیدروژن 96 کیلوگرم اکسیژن و برای 85 کیلوگرم کربن تقریبا 227 کیلواگکسیژن  وبرای احتراق سه کیلوگرم گوگرد 3 کیلو اکسیژن لازم است لذا معلوم می شود که 100 کیلوگرم سوخت 326 کیلو اکسیژن و در نتیجه  کیلو هوا لازم است.