दहन ऊष्मा: Difference between revisions

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{{Short description|Amount of heat released by combustion of a quantity of substance}}[[रासायनिक पदार्थ]] में, सामान्यतः [[ईंधन]] या भोजन (खाद्य [[ऊर्जा]] देखें) का ताप मान (या ऊर्जा मान या कैलोरी मान), इसकी निर्दिष्ट मात्रा के [[दहन]] के समय निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा है।
{{Short description|Amount of heat released by combustion of a quantity of substance}}[[रासायनिक पदार्थ]] में, सामान्यतः [[ईंधन]] या भोजन (खाद्य [[ऊर्जा]] देखें) का ताप मान (या ऊर्जा मान या कैलोरी मान), इसकी निर्दिष्ट मात्रा के [[दहन]] के समय निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा होती है।


''कैलोरी मान''  [[गर्मी|ऊष्मा]] के रूप में निरंतर कुल ऊर्जा है, जब कोई पदार्थ [[मानक तापमान और दबाव|मानक परिस्थितियों]] में [[ऑक्सीजन]] के साथ पूर्ण दहन से निकलता है। रासायनिक प्रतिक्रिया में सामान्यतः [[हाइड्रोकार्बन]] या अन्य कार्बनिक अणु होते है जो ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके [[कार्बन डाईऑक्साइड]] और [[पानी]] बनाते है और ऊष्मा त्याग देता है। इसे मात्राओं के साथ व्यक्त किया जा सकता है:
''कैलोरी मान''  [[गर्मी|ऊष्मा]] के रूप में निरंतर कुल ऊर्जा है, जब कोई पदार्थ [[मानक तापमान और दबाव|मानक परिस्थितियों]] में [[ऑक्सीजन]] के साथ पूर्ण दहन से निकलता है। रासायनिक प्रतिक्रिया में सामान्यतः [[हाइड्रोकार्बन]] या अन्य कार्बनिक अणु होते है जो ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके [[कार्बन डाईऑक्साइड]] और [[पानी]] बनाते है और ऊष्मा त्याग देता है। इसे मात्राओं के साथ व्यक्त किया जा सकता है:
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=== सकल और शुद्ध ===
=== सकल और शुद्ध ===
ज़्वोलिंस्की और विल्होइट ने 1972 में दहन की ऊष्मा के लिए सकल और शुद्ध मूल्यों को परिभाषित किया। सकल परिभाषा में उत्पाद सबसे स्थिर यौगिक हैं, उदा {{chem|H|2|O}}(l), {{chem|Br|2}}(l), {{chem|I|2}}(s) और {{chem|H|2|SO|4}}(l) शुद्ध परिभाषा में उत्पाद वे गैसें हैं जो तब उत्पन्न होती हैं जब यौगिक को खुली लौ में जलाया जाता है, उदा। {{chem|H|2|O}}(जी), {{chem|Br|2}}(जी), {{chem|I|2}}(जी) और {{chem|SO|2}}(जी)। दोनों परिभाषाओं में C, F, Cl और N के उत्पाद हैं {{chem|CO|2}}(जी), {{chem|HF}}(जी), {{chem|Cl|2}}(जी) और {{chem|N|2}}(जी), क्रमशः।<ref>{{cite book |last1=Zwolinski |first1=Bruno J |last2=Wilhoit |first2=Randolf C. |chapter=Heats of formation and Heats of Combustion |pages=316–342 |chapter-url=https://web.mit.edu/8.13/8.13c/references-fall/aip/aip-handbook-section4l.pdf |editor1-last=Dwight E. |editor1-first=Gray |editor2-first=Bruce H. |editor2-last=Billings |title=अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स हैंडबुक|date=1972 |publisher=McGraw-Hill |isbn=978-0-07-001485-5 |access-date=2021-08-06 |archive-date=2021-08-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210806144519/https://web.mit.edu/8.13/8.13c/references-fall/aip/aip-handbook-section4l.pdf |url-status=dead }}</ref>
ज़्वोलिंस्की और विल्होइट ने 1972 में दहन की ऊष्मा के लिए सकल और शुद्ध मूल्यों को परिभाषित किया। सकल परिभाषा में उत्पाद सबसे स्थिर यौगिक हैं, उदा- {{chem|H|2|O}}(l), {{chem|Br|2}}(l), {{chem|I|2}}(s) और {{chem|H|2|SO|4}}(l) आदि। शुद्ध परिभाषा में उत्पाद वे गैसें हैं जो तब उत्पन्न होती हैं जब यौगिक को खुली लौ में जलाया जाता है, उदा- {{chem|H|2|O}}(g), {{chem|Br|2}}(g), {{chem|I|2}}(g) और {{chem|SO|2}}(g) आदि। दोनों परिभाषाओं में C, F, Cl और N के उत्पाद {{chem|CO|2}}(g), {{chem|HF}}(g), {{chem|Cl|2}}(g) और {{chem|N|2}}(g), क्रमशः है।<ref>{{cite book |last1=Zwolinski |first1=Bruno J |last2=Wilhoit |first2=Randolf C. |chapter=Heats of formation and Heats of Combustion |pages=316–342 |chapter-url=https://web.mit.edu/8.13/8.13c/references-fall/aip/aip-handbook-section4l.pdf |editor1-last=Dwight E. |editor1-first=Gray |editor2-first=Bruce H. |editor2-last=Billings |title=अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स हैंडबुक|date=1972 |publisher=McGraw-Hill |isbn=978-0-07-001485-5 |access-date=2021-08-06 |archive-date=2021-08-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210806144519/https://web.mit.edu/8.13/8.13c/references-fall/aip/aip-handbook-section4l.pdf |url-status=dead }}</ref>
<big>डुलोंग का फॉर्मूला</big>


ईंधन के अंतिम विश्लेषण के परिणामों से ईंधन के ताप मान की गणना की जा सकती है। विश्लेषण से, ईंधन ([[कार्बन]], [[हाइड्रोजन]], [[ गंधक ]]) में ज्वलनशील पदार्थों का प्रतिशत जाना जाता है। चूंकि इन तत्वों के दहन की ऊष्मा ज्ञात है, इसलिए डुलोंग के सूत्र का उपयोग करके ताप मान की गणना की जा सकती है:
<big>'''डुलोंग का फॉर्मूला'''</big>


एलएचवी [केजे/जी]= 33.87मी<sub>C</sub> + 122.3 (एम<sub>H</sub> - एम<sub>O</sub> ÷ 8) + 9.4 मी<sub>S</sub>
ईंधन के अंतिम विश्लेषण के परिणामों से ताप मान की गणना की जा सकती है। विश्लेषण से, ईंधन ([[कार्बन]], [[हाइड्रोजन]], [[ गंधक |गंधक]]) में ज्वलनशील पदार्थों का प्रतिशत जाना जाता है। चूंकि इन तत्वों के दहन की ऊष्मा ज्ञात होती है, इसलिए डुलोंग के सूत्र का उपयोग करके ताप मान की गणना की जा सकती है:
जहां एम<sub>C</sub>, एम<sub>H</sub>, एम<sub>O</sub>, एम<sub>N</sub>, और एम<sub>S</sub> क्रमशः कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, और सल्फर की सामग्री किसी भी (गीले, सूखे या राख मुक्त) आधार पर हैं।<ref>{{cite journal |last1=Hosokai |first1=Sou |last2=Matsuoka |first2=Koichi |last3=Kuramoto |first3=Koji |last4=Suzuki |first4=Yoshizo |title=गैस, तरल और ठोस ईंधन के ताप मान का अनुमान लगाने के लिए डुलोंग के सूत्र में संशोधन|journal=Fuel Processing Technology |date=1 November 2016 |volume=152 |pages=399–405 |doi=10.1016/j.fuproc.2016.06.040 }}</ref>
 
LHV [kJ/g]= 33.87m<sub>C</sub> + 122.3(m<sub>H</sub> - m<sub>O</sub> ÷ 8) + 9.4m<sub>S</sub>
 
जहां m<sub>C</sub>, m<sub>H</sub>, m<sub>O</sub>, m<sub>N</sub>, और m<sub>S</sub> क्रमशः किसी भी (गीले, सूखे या राख मुक्त) आधार पर कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, और सल्फर की सामग्री हैं।<ref>{{cite journal |last1=Hosokai |first1=Sou |last2=Matsuoka |first2=Koichi |last3=Kuramoto |first3=Koji |last4=Suzuki |first4=Yoshizo |title=गैस, तरल और ठोस ईंधन के ताप मान का अनुमान लगाने के लिए डुलोंग के सूत्र में संशोधन|journal=Fuel Processing Technology |date=1 November 2016 |volume=152 |pages=399–405 |doi=10.1016/j.fuproc.2016.06.040 }}</ref>
=== उच्च ताप मान ===
=== उच्च ताप मान ===
उच्च ताप मान (HHV; सकल ऊर्जा, ऊपरी ताप मान, सकल कैलोरी मान GCV, या उच्च कैलोरी मान; HCV) ईंधन के पूर्ण दहन द्वारा उत्पादित उपलब्ध तापीय ऊर्जा की ऊपरी सीमा को इंगित करता है। इसे प्रति इकाई द्रव्यमान या पदार्थ के आयतन में ऊर्जा की  इकाई के रूप में मापा जाता है। एचएचवी दहन के सभी उत्पादों को मूल पूर्व-दहन तापमान पर वापस लाकर और विशेष रूप से उत्पादित वाष्प को संघनित करके निर्धारित किया जाता है। इस तरह के माप प्रायः    मानक तापमान का उपयोग करते हैं {{convert|25|C|F K|abbr=on}}{{citation needed|date=June 2015}}. यह दहन की ऊष्मागतिकीय ऊष्मा के समान है क्योंकि प्रतिक्रिया के लिए एन्थैल्पी परिवर्तन दहन से पहले और बाद में यौगिकों के  सामान्य तापमान को मान लेता है, इस मामले में दहन द्वारा उत्पादित पानी  तरल के रूप में संघनित होता है। उच्च ताप मूल्य दहन उत्पादों में पानी के [[वाष्पीकरण]] की [[तापीय धारिता]] को ध्यान में रखता है, और ईंधन के लिए ताप मान की गणना करने में उपयोगी होता है जहां प्रतिक्रिया उत्पादों का संघनन व्यावहारिक होता है (उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष ताप के लिए उपयोग किए जाने वाले गैस से चलने वाले [[ बायलर ]] में)। दूसरे शब्दों में, एचएचवी मानता है कि दहन के अंत में (दहन के उत्पाद में) पानी के सभी घटक तरल अवस्था में हैं और नीचे के तापमान पर गर्मी वितरित की जाती है। {{convert|150|C}} का प्रयोग किया जा सकता है।
उच्च ताप मान (HHV; सकल ऊर्जा, ऊपरी ताप मान, सकल कैलोरी मान GCV, या उच्च कैलोरी मान; HCV) ईंधन के पूर्ण दहन द्वारा उत्पादित उपलब्ध तापीय ऊर्जा की ऊपरी सीमा को इंगित करता है। इसे प्रति इकाई द्रव्यमान या पदार्थ के आयतन में ऊर्जा की  इकाई के रूप में मापा जाता है। एचएचवी दहन के सभी उत्पादों को मूल पूर्व-दहन तापमान पर वापस लाकर और विशेष रूप से उत्पादित वाष्प को संघनित करके निर्धारित किया जाता है। इस तरह के माप प्रायः    मानक तापमान का उपयोग करते हैं {{convert|25|C|F K|abbr=on}}{{citation needed|date=June 2015}}. यह दहन की ऊष्मागतिकीय ऊष्मा के समान है क्योंकि प्रतिक्रिया के लिए एन्थैल्पी परिवर्तन दहन से पहले और बाद में यौगिकों के  सामान्य तापमान को मान लेता है, इस मामले में दहन द्वारा उत्पादित पानी  तरल के रूप में संघनित होता है। उच्च ताप मूल्य दहन उत्पादों में पानी के [[वाष्पीकरण]] की [[तापीय धारिता]] को ध्यान में रखता है, और ईंधन के लिए ताप मान की गणना करने में उपयोगी होता है जहां प्रतिक्रिया उत्पादों का संघनन व्यावहारिक होता है (उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष ताप के लिए उपयोग किए जाने वाले गैस से चलने वाले [[ बायलर ]] में)। दूसरे शब्दों में, एचएचवी मानता है कि दहन के अंत में (दहन के उत्पाद में) पानी के सभी घटक तरल अवस्था में हैं और नीचे के तापमान पर गर्मी वितरित की जाती है। {{convert|150|C}} का प्रयोग किया जा सकता है।

Revision as of 03:43, 7 April 2023

रासायनिक पदार्थ में, सामान्यतः ईंधन या भोजन (खाद्य ऊर्जा देखें) का ताप मान (या ऊर्जा मान या कैलोरी मान), इसकी निर्दिष्ट मात्रा के दहन के समय निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा होती है।

कैलोरी मान ऊष्मा के रूप में निरंतर कुल ऊर्जा है, जब कोई पदार्थ मानक परिस्थितियों में ऑक्सीजन के साथ पूर्ण दहन से निकलता है। रासायनिक प्रतिक्रिया में सामान्यतः हाइड्रोकार्बन या अन्य कार्बनिक अणु होते है जो ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बन डाईऑक्साइड और पानी बनाते है और ऊष्मा त्याग देता है। इसे मात्राओं के साथ व्यक्त किया जा सकता है:

  • ईंधन की ऊर्जा/मोल (इकाई)।
  • ऊर्जा/ईंधन का द्रव्यमान
  • ऊर्जा/ईंधन की मात्रा

दहन की तापीय धारिता दो प्रकार की होती है, जिसे उच्च (er) और निम्न (er) ऊष्मा (ing) मान कहा जाता है, यह इस विषय पर निर्भर करता है कि उत्पादों को कितना ठंडा करने की अनुमति है और क्या H
2O जैसे यौगिक को संघनित करने की अनुमति है।

उच्च ताप मूल्यों को पारंपरिक रूप से बम कैलोरीमीटर से मापा जाता है। निम्न ताप मानों की गणना उच्च ताप मान परीक्षण आँकड़ों से की जाती है। उनकी गणना ΔH के गठन की मानक एन्थैल्पी के मध्य के अंतर के रूप में भी की जा सकती है {{su|b=f|p=⦵} उत्पादों और अभिकारकों का} (चूँकि यह दृष्टिकोण कुछ सीमा तक कृत्रिम है क्योंकि गठन के अधिकांश तापों की गणना सामान्यतः दहन की मापी गई ऊष्माओं से की जाती है)।

सम्मेलन के अनुसार, दहन की (उच्च) ऊष्मा को उनके मानक अवस्था में स्थिर उत्पादों को बनाने के लिए किसी यौगिक के पूर्ण दहन के लिए प्रस्तावित ऊष्मा के रूप में परिभाषित किया जाता है: हाइड्रोजन को पानी (इसकी तरल अवस्था में), कार्बन में परिवर्तित किया जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित हो जाती है। अर्थात दहन की ऊष्मा, ΔH°comb, निम्नलिखित प्रतिक्रिया की ऊष्मा है:

C
cH
hN
nO
o (std.) + (c + h⁄4 - o⁄2) O2 (g)→ cCO2 (g) + h⁄2H2O (l) ) + n⁄2N2 (g)

क्लोरीन और सल्फर अधिक मानकीकृत नहीं हैं; उन्हें सामान्यतः हाइड्रोजन क्लोराइड गैस में परिवर्तित करने के लिए माना जाता है और SO
2 या SO3 गैस, क्रमशः, जलीय हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड को पतला करने के लिए, जब दहन बम कैलोरीमीटर का उपयोग किया जाता है जिसमें पानी की कुछ मात्रा होती है।[1][obsolete source]

निर्धारण के प्रकार

सकल और शुद्ध

ज़्वोलिंस्की और विल्होइट ने 1972 में दहन की ऊष्मा के लिए सकल और शुद्ध मूल्यों को परिभाषित किया। सकल परिभाषा में उत्पाद सबसे स्थिर यौगिक हैं, उदा- H
2O(l), Br
2(l), I
2(s) और H
2SO
4(l) आदि। शुद्ध परिभाषा में उत्पाद वे गैसें हैं जो तब उत्पन्न होती हैं जब यौगिक को खुली लौ में जलाया जाता है, उदा- H
2O(g), Br
2(g), I
2(g) और SO
2(g) आदि। दोनों परिभाषाओं में C, F, Cl और N के उत्पाद CO
2(g), HF(g), Cl
2(g) और N
2(g), क्रमशः है।[2]

डुलोंग का फॉर्मूला

ईंधन के अंतिम विश्लेषण के परिणामों से ताप मान की गणना की जा सकती है। विश्लेषण से, ईंधन (कार्बन, हाइड्रोजन, गंधक) में ज्वलनशील पदार्थों का प्रतिशत जाना जाता है। चूंकि इन तत्वों के दहन की ऊष्मा ज्ञात होती है, इसलिए डुलोंग के सूत्र का उपयोग करके ताप मान की गणना की जा सकती है:

LHV [kJ/g]= 33.87mC + 122.3(mH - mO ÷ 8) + 9.4mS

जहां mC, mH, mO, mN, और mS क्रमशः किसी भी (गीले, सूखे या राख मुक्त) आधार पर कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, और सल्फर की सामग्री हैं।[3]

उच्च ताप मान

उच्च ताप मान (HHV; सकल ऊर्जा, ऊपरी ताप मान, सकल कैलोरी मान GCV, या उच्च कैलोरी मान; HCV) ईंधन के पूर्ण दहन द्वारा उत्पादित उपलब्ध तापीय ऊर्जा की ऊपरी सीमा को इंगित करता है। इसे प्रति इकाई द्रव्यमान या पदार्थ के आयतन में ऊर्जा की इकाई के रूप में मापा जाता है। एचएचवी दहन के सभी उत्पादों को मूल पूर्व-दहन तापमान पर वापस लाकर और विशेष रूप से उत्पादित वाष्प को संघनित करके निर्धारित किया जाता है। इस तरह के माप प्रायः मानक तापमान का उपयोग करते हैं 25 °C (77 °F; 298 K)[citation needed]. यह दहन की ऊष्मागतिकीय ऊष्मा के समान है क्योंकि प्रतिक्रिया के लिए एन्थैल्पी परिवर्तन दहन से पहले और बाद में यौगिकों के सामान्य तापमान को मान लेता है, इस मामले में दहन द्वारा उत्पादित पानी तरल के रूप में संघनित होता है। उच्च ताप मूल्य दहन उत्पादों में पानी के वाष्पीकरण की तापीय धारिता को ध्यान में रखता है, और ईंधन के लिए ताप मान की गणना करने में उपयोगी होता है जहां प्रतिक्रिया उत्पादों का संघनन व्यावहारिक होता है (उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष ताप के लिए उपयोग किए जाने वाले गैस से चलने वाले बायलर में)। दूसरे शब्दों में, एचएचवी मानता है कि दहन के अंत में (दहन के उत्पाद में) पानी के सभी घटक तरल अवस्था में हैं और नीचे के तापमान पर गर्मी वितरित की जाती है। 150 °C (302 °F) का प्रयोग किया जा सकता है।

कम ताप मूल्य

निम्न ताप मान (LHV; शुद्ध कैलोरी मान; NCV, या निम्न कैलोरी मान; LCV) ईंधन के दहन द्वारा उत्पादित उपलब्ध तापीय ऊर्जा का और उपाय है, जिसे प्रति इकाई द्रव्यमान या पदार्थ की मात्रा में ऊर्जा की इकाई के रूप में मापा जाता है। एचएचवी के विपरीत, एलएचवी ऊर्जा हानियों पर विचार करता है जैसे पानी को वाष्पीकृत करने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा - चूँकि इसकी सटीक परिभाषा पर समान रूप से सहमति नहीं है। परिभाषा बस उच्च ताप मान से पानी के वाष्पीकरण की एन्थैल्पी को घटाना है। यह किसी भी एच का इलाज करता है2O वाष्प के रूप में बनता है। पानी को वाष्पीकृत करने के लिए आवश्यक ऊर्जा इसलिए गर्मी के रूप में जारी नहीं की जाती है।

एलएचवी गणना मानती है कि दहन प्रक्रिया का जल घटक दहन के अंत में वाष्प अवस्था में होता है, जैसा कि #उच्च ताप मान (एचएचवी) (उर्फ सकल कैलोरी मान या सकल सीवी) के विपरीत होता है, जो यह मानता है कि में सभी पानी दहन प्रक्रिया दहन प्रक्रिया के बाद तरल अवस्था में होती है।

एलएचवी की और परिभाषा यह है कि जब उत्पादों को ठंडा किया जाता है तो गर्मी की मात्रा जारी होती है 150 °C (302 °F). इसका मतलब यह है कि पानी और अन्य प्रतिक्रिया उत्पादों के वाष्पीकरण की गुप्त गर्मी वापस नहीं आती है। यह उन ईंधनों की तुलना करने में उपयोगी है जहां दहन उत्पादों का संघनन अव्यावहारिक है, या नीचे के तापमान पर गर्म होता है 150 °C (302 °F) उपयोग में नहीं लाया जा सकता।

अमेरिकन पेट्रोलियम इंस्टीट्यूट (एपीआई) द्वारा अपनाई गई निम्न ताप मान की परिभाषा, के संदर्भ तापमान का उपयोग करती है 60 °F (15+5⁄9 °C).

गैस प्रोसेसर्स सप्लायर्स एसोसिएशन (जीपीएसए) द्वारा प्रयुक्त और मूल रूप से एपीआई (एपीआई अनुसंधान परियोजना 44 के लिए त्रित डेटा) द्वारा उपयोग की जाने वाली अन्य परिभाषा, सभी दहन उत्पादों की एन्थैल्पी है जो संदर्भ तापमान पर ईंधन की एन्थैल्पी को घटाती है (एपीआई अनुसंधान परियोजना 44 प्रयुक्त) 25 डिग्री सेल्सियस। जीपीएसए वर्तमान में 60 डिग्री फारेनहाइट का उपयोग करता है), स्तुईचिओमेटरी ऑक्सीजन (ओ2) संदर्भ तापमान पर, दहन उत्पादों की वाष्प सामग्री के वाष्पीकरण की गर्मी घटाएं।

परिभाषा जिसमें दहन उत्पादों को सभी संदर्भ तापमान पर लौटाया जाता है, अन्य परिभाषाओं का उपयोग करते समय की तुलना में उच्च ताप मान से अधिक आसानी से गणना की जाती है और वास्तव में थोड़ा अलग उत्तर देगी।

सकल ताप मूल्य

वाष्प के रूप में निकलने वाले निकास में पानी के लिए सकल ताप मूल्य खाते हैं, जैसा कि एलएचवी करता है, लेकिन सकल ताप मूल्य में दहन से पहले ईंधन में तरल पानी भी सम्मिलित होता है। यह मान लकड़ी या कोयला जैसे ईंधन के लिए महत्वपूर्ण है, जिसमें सामान्यतः जलने से पहले कुछ मात्रा में पानी होता है।

ताप मान मापना

उच्च ताप मान प्रयोगात्मक रूप से कैलोरीमीटर बम कैलोरीमीटर में निर्धारित किया जाता है। स्टील कंटेनर में ईंधन और ऑक्सीडाइज़र (जैसे हाइड्रोजन के दो मोल और ऑक्सीजन का मोल) के स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण का दहन 25 °C (77 °F) इग्निशन डिवाइस द्वारा शुरू किया गया है और प्रतिक्रियाओं को पूरा करने की अनुमति है। जब दहन के समय हाइड्रोजन और ऑक्सीजन प्रतिक्रिया करते हैं, तो जल वाष्प उत्पन्न होता है। पोत और इसकी सामग्री को मूल 25 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाता है और उच्च ताप मान को समान प्रारंभिक और अंतिम तापमान के मध्य जारी गर्मी के रूप में निर्धारित किया जाता है।

जब #कम ताप मान (LHV) निर्धारित किया जाता है, तो शीतलन को 150 °C पर रोक दिया जाता है और प्रतिक्रिया ताप केवल आंशिक रूप से पुनर्प्राप्त किया जाता है। 150 डिग्री सेल्सियस की सीमा एसिड गैस ओस-बिंदु पर आधारित है।

नोट: उच्च ताप मान (HHV) की गणना पानी के तरल रूप में होने के उत्पाद के साथ की जाती है जबकि निम्न ताप मान (LHV) की गणना जल के वाष्प रूप में होने के उत्पाद के साथ की जाती है।

हीटिंग मूल्यों के मध्य संबंध

दो ताप मूल्यों के मध्य का अंतर ईंधन की रासायनिक संरचना पर निर्भर करता है। शुद्ध कार्बन या कार्बन मोनोऑक्साइड के मामले में, दो ताप मान लगभग समान होते हैं, अंतर 150 डिग्री सेल्सियस और 25 डिग्री सेल्सियस के मध्य कार्बन डाइऑक्साइड की समझदार गर्मी सामग्री है (संवेदनशील ताप विनिमय तापमान में परिवर्तन का कारण बनता है, जबकि गुप्त गर्मी है निरंतर तापमान पर चरण संक्रमण के लिए जोड़ा या घटाया गया। उदाहरण: वाष्पीकरण की गर्मी या संलयन की तापीय धारिता)। हाइड्रोजन के लिए, अंतर बहुत अधिक महत्वपूर्ण है क्योंकि इसमें 150 डिग्री सेल्सियस और 100 डिग्री सेल्सियस के मध्य जल वाष्प की समझदार गर्मी, 100 डिग्री सेल्सियस पर संघनन की गुप्त गर्मी और 100 डिग्री सेल्सियस के मध्य संघनित पानी की समझदार गर्मी सम्मिलित है। 25 डिग्री सेल्सियस। कुल मिलाकर, हाइड्रोजन का उच्च ताप मान इसके निम्न ताप मान (142एमजे/किग्रा बनाम 120एमजे/किग्रा). हाइड्रोकार्बन के लिए, अंतर ईंधन की हाइड्रोजन सामग्री पर निर्भर करता है। पेट्रोल और डीजल ईंधन के लिए उच्च ताप मान निम्न ताप मान से क्रमशः लगभग 10% और 7% अधिक है, और प्राकृतिक गैस के लिए लगभग 11% है।

एचएचवी को एलएचवी से संबंधित करने का सामान्य तरीका है:

जहां एचv पानी के वाष्पीकरण की गर्मी है, एनH
2O,out वाष्पीकृत पानी के मोल्स की संख्या है और nfuel,in दहन किए गए ईंधन के मोल्स की संख्या है।[4]

  • अधिकांश अनुप्रयोग जो ईंधन को जलाते हैं जल वाष्प उत्पन्न करते हैं, जिसका उपयोग नहीं किया जाता है और इस प्रकार इसकी ऊष्मा सामग्री को बर्बाद कर देता है। ऐसे अनुप्रयोगों में, प्रक्रिया के लिए 'बेंचमार्क' देने के लिए निम्न ताप मान का उपयोग किया जाना चाहिए।
  • चूँकि , कुछ विशिष्ट मामलों में सही ऊर्जा गणना के लिए, उच्च ताप मान सही होता है। यह प्राकृतिक गैस के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है, जिसकी उच्च हाइड्रोजन सामग्री बहुत पानी पैदा करती है, जब इसे संघनित बॉयलरों और बिजलीघर में फ़्लू-गैस संघनन के साथ जलाया जाता है जो दहन द्वारा उत्पादित जल वाष्प को संघनित करता है, जो गर्मी को ठीक करता है जो अन्यथा बर्बाद हो जाएगा।

शब्दों का प्रयोग

इंजन निर्माता सामान्यतः अपने इंजन की ईंधन खपत को कम ताप मान से आंकते हैं क्योंकि इंजन में निकास कभी संघनित नहीं होता है, और ऐसा करने से उन्हें पारंपरिक बिजली संयंत्र की शर्तों की तुलना में अधिक आकर्षक संख्या प्रकाशित करने की अनुमति मिलती है। पारंपरिक बिजली उद्योग ने विशेष रूप से दशकों तक एचएचवी (उच्च ताप मूल्य) का उपयोग किया था, भले ही वस्तुतः इन सभी संयंत्रों ने निकास को संघनित नहीं किया था। अमेरिकी उपभोक्ताओं को पता होना चाहिए कि उच्च ताप मान के आधार पर संबंधित ईंधन-खपत का आंकड़ा कुछ अधिक होगा।

एचएचवी और एलएचवी परिभाषाओं के मध्य का अंतर अंतहीन भ्रम पैदा करता है जब उद्धरणकर्ता उपयोग किए जा रहे सम्मेलन को बताने के लिए परेशान नहीं होते हैं।[5] चूंकि प्राकृतिक गैस जलाने वाले बिजली संयंत्र के लिए दो तरीकों के मध्य आम तौर पर 10% का अंतर होता है। प्रतिक्रिया के केवल बेंचमार्किंग भाग के लिए एलएचवी उपयुक्त हो सकता है, लेकिन एचएचवी का उपयोग समग्र ऊर्जा दक्षता गणनाओं के लिए किया जाना चाहिए, यदि केवल भ्रम से बचने के लिए, और किसी भी मामले में, मूल्य या सम्मेलन स्पष्ट रूप से कहा जाना चाहिए।

नमी का हिसाब

एचएचवी और एलएचवी दोनों को एआर (सभी नमी की गणना), एमएफ और एमएएफ (केवल हाइड्रोजन के दहन से पानी) के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है। एआर, एमएफ और एमएएफ सामान्यतः कोयले के ताप मूल्यों को इंगित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं:

  • AR (जैसा प्राप्त हुआ) इंगित करता है कि ईंधन ताप मान को उपस्तिथ सभी नमी और राख बनाने वाले खनिजों के साथ मापा गया है।
  • एमएफ (नमी रहित) या सूखा इंगित करता है कि ईंधन के ताप मान को सभी निहित नमी से सुखाए जाने के बाद मापा गया है, लेकिन फिर भी इसके राख बनाने वाले खनिजों को बरकरार रखा गया है।
  • MAF (नमी- और राख-मुक्त) या DAF (शुष्क और राख-मुक्त) इंगित करता है कि ईंधन ताप मान को निहित नमी- और राख बनाने वाले खनिजों की अनुपस्थिति में मापा गया है।

दहन तालिकाओं का ताप

Higher (HHV) and lower (LHV) heating values
of some common fuels[6] at 25 °C
ईंधन एचएचवी एलएचवी
MJ/kg BTU/lb kJ/mol MJ/kg
हाइड्रोजन 141.80 61,000 286 119.96
मीथेन 55.50 23,900 890 50.00
ईथेन 51.90 22,400 1,560 47.62
प्रोपेन 50.35 21,700 2,220 46.35
ब्यूटेन 49.50 20,900 2,877 45.75
पेंटेन 48.60 21,876 3,509 45.35
पैराफिन मोम 46.00 19,900 41.50
किरोसीन 46.20 19,862 43.00
डीज़ल 44.80 19,300 43.4
कोयला (एन्थ्रेसाइट) 32.50 14,000
कोयला (लिग्नाइट - यूएसए) 15.00 6,500
लकड़ी (एमएएफ) 21.70 8,700
लकड़ी का ईंधन 21.20 9,142 17.0
पीट (सूखा) 15.00 6,500
पीट (नम) 6.00 2,500
Higher heating value
of some less common fuels[6]
Fuel MJ/kg BTU/lb kJ/mol
Methanol 22.7 9,800 726
Ethanol 29.7 12,800 1,367
1-Propanol 33.6 14,500 2,020
Acetylene 49.9 21,500 1,300
Benzene 41.8 18,000 3,268
Ammonia 22.5 9,690 382.6
Hydrazine 19.4 8,370 622.0
Hexamine 30.0 12,900 4,200.0
Carbon 32.8 14,100 393.5
Lower heating value for some organic compounds
(at 25 °C [77 °F])[citation needed]
ईंधन MJ/kg MJ/L BTU/lb kJ/mol
Alkanes
Methane 50.009 6.9 21,504 802.34
Ethane 47.794 — 20,551 1,437.2
Propane 46.357 25.3 19,934 2,044.2
Butane 45.752 — 19,673 2,659.3
Pentane 45.357 28.39 21,706 3,272.6
Hexane 44.752 29.30 19,504 3,856.7
Heptane 44.566 30.48 19,163 4,465.8
Octane 44.427 — 19,104 5,074.9
Nonane 44.311 31.82 19,054 5,683.3
Decane 44.240 33.29 19,023 6,294.5
Undecane 44.194 32.70 19,003 6,908.0
Dodecane 44.147 33.11 18,983 7,519.6
Isoparaffins
Isobutane 45.613 — 19,614 2,651.0
Isopentane 45.241 27.87 19,454 3,264.1
2-Methylpentane 44.682 29.18 19,213 3,850.7
2,3-Dimethylbutane 44.659 29.56 19,203 3,848.7
2,3-Dimethylpentane 44.496 30.92 19,133 4,458.5
2,2,4-Trimethylpentane 44.310 30.49 19,053 5,061.5
Naphthenes
Cyclopentane 44.636 33.52 19,193 3,129.0
Methylcyclopentane 44.636? 33.43? 19,193? 3,756.6?
Cyclohexane 43.450 33.85 18,684 3,656.8
Methylcyclohexane 43.380 33.40 18,653 4,259.5
Monoolefins
Ethylene 47.195 — — —
Propylene 45.799 — — —
1-Butene 45.334 — — —
cis-2-Butene 45.194 — — —
trans-2-Butene 45.124 — — —
Isobutene 45.055 — — —
1-Pentene 45.031 — — —
2-Methyl-1-pentene 44.799 — — —
1-Hexene 44.426 — — —
Diolefins
1,3-Butadiene 44.613 — — —
Isoprene 44.078 - — —
Nitrous derived
Nitromethane 10.513 — — —
Nitropropane 20.693 — — —
Acetylenes
Acetylene 48.241 — — —
Methylacetylene 46.194 — — —
1-Butyne 45.590 — — —
1-Pentyne 45.217 — — —
Aromatics
Benzene 40.170 — — —
Toluene 40.589 — — —
o-Xylene 40.961 — — —
m-Xylene 40.961 — — —
p-Xylene 40.798 — — —
Ethylbenzene 40.938 — — —
1,2,4-Trimethylbenzene 40.984 — — —
n-Propylbenzene 41.193 — — —
Cumene 41.217 — — —
Alcohols
Methanol 19.930 15.78 8,570 638.6
Ethanol 26.70 22.77 12,412 1,230.1
1-Propanol 30.680 24.65 13,192 1,843.9
Isopropanol 30.447 23.93 13,092 1,829.9
n-Butanol 33.075 26.79 14,222 2,501.6
Isobutanol 32.959 26.43 14,172 2,442.9
tert-Butanol 32.587 25.45 14,012 2,415.3
n-Pentanol 34.727 28.28 14,933 3,061.2
Isoamyl alcohol 31.416? 35.64? 13,509? 2,769.3?
Ethers
Methoxymethane 28.703 — 12,342 1,322.3
Ethoxyethane 33.867 24.16 14,563 2,510.2
Propoxypropane 36.355 26.76 15,633 3,568.0
Butoxybutane 37.798 28.88 16,253 4,922.4
Aldehydes and ketones
Formaldehyde 17.259 — — 570.78 [7]
Acetaldehyde 24.156 — — —
Propionaldehyde 28.889 — — —
Butyraldehyde 31.610 — — —
Acetone 28.548 22.62 — —
Other species
Carbon (graphite) 32.808 — — —
Hydrogen 120.971 1.8 52,017 244
Carbon monoxide 10.112 — 4,348 283.24
Ammonia 18.646 — 8,018 317.56
Sulfur (solid) 9.163 — 3,940 293.82
टिप्पणी
  • कार्बन, कार्बन मोनोऑक्साइड और सल्फर के दहन के लिए निम्न और उच्च ताप मूल्यों के मध्य कोई अंतर नहीं है क्योंकि उन पदार्थों के दहन के समय कोई पानी नहीं बनता है।
  • बीटीयू/पौंड मान की गणना एमजे/किग्रा (1 एमजे/किग्रा = 430 बीटीयू/पौंड) से की जाती है।

विभिन्न स्रोतों से प्राकृतिक गैसों का उच्च ताप मान

अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी प्रति मानक घन मीटर गैस के निम्नलिखित विशिष्ट उच्च ताप मूल्यों की रिपोर्ट करती है:[8]

प्राकृतिक गैस का निम्न ताप मान सामान्यतः इसके उच्च ताप मान का लगभग 90% होता है। यह तालिका मानक घन मीटर (1मानक वातावरण (इकाई), 15°C), मान प्रति सामान्य घन मीटर में बदलने के लिए (1{{nbsp}एटीएम, 0°C), उपरोक्त तालिका को 1.0549 से गुणा करें।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Kharasch, M.S. (February 1929). "कार्बनिक यौगिकों के दहन का ताप". Bureau of Standards Journal of Research. 2 (2): 359. doi:10.6028/jres.002.007.
  2. ↑ Zwolinski, Bruno J; Wilhoit, Randolf C. (1972). "Heats of formation and Heats of Combustion" (PDF). In Dwight E., Gray; Billings, Bruce H. (eds.). अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स हैंडबुक. McGraw-Hill. pp. 316–342. ISBN 978-0-07-001485-5. Archived from the original (PDF) on 2021-08-06. Retrieved 2021-08-06.
  3. ↑ Hosokai, Sou; Matsuoka, Koichi; Kuramoto, Koji; Suzuki, Yoshizo (1 November 2016). "गैस, तरल और ठोस ईंधन के ताप मान का अनुमान लगाने के लिए डुलोंग के सूत्र में संशोधन". Fuel Processing Technology. 152: 399–405. doi:10.1016/j.fuproc.2016.06.040.
  4. ↑ Air Quality Engineering, CE 218A, W. Nazaroff and R. Harley, University of California Berkeley, 2007
  5. ↑ "एलसीवी और एचसीवी (या कम और उच्च ताप मान, या शुद्ध और सकल) के बीच का अंतर सभी ऊर्जा इंजीनियरों द्वारा स्पष्ट रूप से समझा जाता है। कोई 'सही' या 'गलत' परिभाषा नहीं है। - क्लेवर्टन ग्रुप". www.claverton-energy.com.
  6. ↑ 6.0 6.1 Linstrom, Peter (2021). NIST Chemistry WebBook. NIST Standard Reference Database Number 69. NIST Office of Data and Informatics. doi:10.18434/T4D303.
  7. ↑ "Methanal". webbook.nist.gov.
  8. ↑ "Key World Energy Statistics (2016)" (PDF). iea.org.

अग्रिम पठन

  • Guibet, J.-C. (1997). Carburants et moteurs. Publication de l'Institut Français du Pétrole. ISBN 978-2-7108-0704-9.

बाहरी संबंध

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