B Ö L ü m III yakitlar ve analiZİ GİRİŞ




Indir 98.93 Kb.
TitleB Ö L ü m III yakitlar ve analiZİ GİRİŞ
Page2/2
Date conversion26.07.2013
Size98.93 Kb.
TypeDocuments
See also:
1   2

3.5.6. Isıl Değer Tayini



Yandığı zaman ısının açığa çıkması kömürün içerdiği karbon ve hidrojen bileşiklerinin oksitlenmesi sonucudur. Katı bir yakıtın ısıl değeri (kalorifik gücü) birim ağırlıktaki yakıtın tamamen yanması sonucu açığa çıkan ısı miktarıdır. Bu ısıl değer kömürün cinsine, organik yapısına karışmış olan yanmayan maddelerin miktarına ve kömürleşme derecesine bağlıdır. Bir kömürün ısıl değeri; tüvanan, havada kuru, kuru ve kuru-külsüz temele göre tanımlanır.
Qhavada kuru =



Qkuru =
Qkuru-külsüz =
Kömürün ısıl değerinin tayininde çok kullanılan bir yöntem kalorimetre cihazı ile yapılan tayindir. Bu yöntemde belli miktardaki kömürün bir bomba içinde basınç altında oksijen ile sabit hacimde yakılması ve oluşan ısının ölçülmesi esasına dayanır. Ancak kalorimetre bombası ile bulunan ısıl değer yanma ürünlerinin (CO2, H2O gibi) oda sıcaklığına soğutulması ile bulunan değerdir. Pratikte bir yakıt yakılırken yanma ürünleri oda sıcaklığına soğutulmadan dışarı atılır. Bunun dışında su buharının buharlaşma (gizli) ısısı da kaybedilir. Kalorimetre bombasında, gerek nem olarak bulunan su gerekse hidrojenin yanmasından oluşan su oda sıcaklığına kadar soğuyarak görünür ve gizli ısısını vermektedir. Bundan dolayı kalorimetrede doğrudan bulunan ısıl değere “üst ısıl değer” adı verilir.
Yakıt ısısından yararlanılmak amacıyla yakıldığı için, baca gazları ile giden yanma ürünlerinin sürüklediği ısı miktarını üst ısıl değerden çıkararak faydalanılabilir ısıl değer bulunur ki buna “alt ısıl değer” adı verilir. Alt ısıl değer pratikte daha anlamlıdır ve bunun bulunabilmesi için kömürün hidrojen içeriğinin bilinmesi gerekir. Ancak, çoğu zaman hesaplamalarda % H değeri yaklaşık olarak 5,0 kabul edilmektedir.
Kalorimetre kabı çift cidarlı ve arasında su bulunan metal bir kaptır. Bu kap içinde yalıtkan ayaklar üzerine oturtulmuş paslanmaz çelik bir kap bulunur. İçerisine bombanın yerleştirildiği bu kaba belirli miktarda (3000 g) su konur ve bir karıştırıcıya sahip olan kaptaki suyun sıcaklık değişimi çok hassas bir termometre ile kontrol edilir. Bu kap içine yerleştirilen kalorimetre bombası paslanmaz çelikten yapılmış yüksek basınca dayanan bir reaksiyon kabı olup kapağı çok güvenli olarak kapatılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Kapak üzerinde havasını boşaltmak ve O2 gazı basmak için iki ayrı sübap bulunmaktadır. Ayrıca bomba içerisinde kuvartz krozenin asıldığı ve içine elektrik akımının verildiği bir sistem bulunur.

a) Deneyin Yapılışı
Kömür numunesi içine daldırılan Mg telin yerleştirilmesinden sonra bombanın kapağı kapatılır. Siboplar açılır ve birinden O2 gazı verilerek bombanın havası boşaltılır. Daha sonra çıkış sibobu kapatılarak 15-20 atm de O2 gazı basılır.
Hazır hale getirilen bomba kalorimetre iç kabına yerleştirilir. Kaptaki su seviyesi bombayı tamamen örtecek şekildedir. Karıştırıcı çalıştırılarak sıcaklığın değişmez olduğu ana kadar beklenir ve elektrik verilerek sistem ateşlenir. Termometrede sıcaklık yükselmeye başlar ve bu durum sabit oluncaya kadar beklenerek tüm sistemdeki sıcaklık artışı tespit edilir. Sıcaklık farkı ve kalorimetre sisteminin ısı kapasitesi (ısı sığası) göz önüne alınarak kömürün ısıl değeri (üst ısıl değeri) bulunur.
İşlem bitince kalorimetreden çıkarılan bombanın içinde bulunan yanma gazları KOH ve H2O2 çözeltisinden geçirilerek tutunmaları sağlanır. Bu sırada şu reaksiyonlar meydana gelir ve ele geçen çözeltinin incelenmesiyle S, N ve C tayinleri yapılabilir.
H2O2 + SO2 H2SO4

H2O2 + NO2 HNO3

CO2 + KOH KHCO3
Çoğu kez bombanın içine de bir miktar damıtık su konur. Yüksek derecede O2 varlığında oluşabilecek SO3 gazı bu su tarafından absorblanarak kısmen H2SO4’e dönüşür. Aynı şekilde yanan azot da HNO3’e dönüşebilir. Bu absorbsiyon olayları ekzotermik olduğu için ısıl değer hesaplanırken göz önünde bulundurulmalıdır. Bütün bunlar göz önüne alınarak yakılan kömür numunesinin üst ısıl değeri şu formül ile bulunabilir.
Qüst =
Burada;

Mc : Kalorimetrenin ısı sığası (cal/°C)

∆t : Sistemdeki sıcaklık değişimi (°C)

Qt : Yanan telin verdiği ısı (yanan tel cm . 0,644 cal)

Qa : H2SO4 ve HNO3 asitlerinin oluşumunda açığa çıkan ısı miktarı
Not: 1 mL 0,1 N HNO3 oluşumu sırasında açığa çıkan ısı 1,45 cal ve1 mL 0,1 N H2SO4 oluşumu sırasında açığa çıkan ısı 3,6 cal olarak verilmektedir.
Kömür pratikte açık atmosferde (soba) yakıldığı zaman gerek taşıdığı nem ve gerekse içerdiği hidrojen yanarak su buharı halinde sistemi terk edecektir. Bu durumda kömürün faydalanılan alt ısıl değerini belirlerken toplam suyun götüreceği ısı miktarını Qüst ısıl değerden çıkartılmalıdır. Suyun götüreceği ısı miktarı hesaplandığı zaman görülecektir ki yanma ortamından uzaklaşan her bir gram su başına 620 cal ısı kaybolmaktadır. Bu durumda bir gram kömürün alt ısıl değeri veren formülü şu şekilde yazmak mümkündür.

Qalt = Qüst – 6,20 (% H .9 + % Nem)
Burada % H kömürde bulunan nem dışındaki yanabilen hidrojenin yüzde miktarı olurken, % nem de toplam nem içeriği olmaktadır.

3.5.7. Kükürt Miktarının Tayini
Kömürün yakılması ile SO2 ve SO3 şeklinde çıkan kükürt “yanabilen kükürt” adını alır. Yanma sonucu külde kalan kükürt ile yanabilen kükürt miktarı toplamına “toplam kükürt” adı verilmektedir. Yanabilen kükürt miktarının belirlenmesinde temel prensip; kömürün belli koşullarda yakılması sonucu çıkan gazlardaki SO2 in SO4= şeklinde tutulmasına dayanır.
Isıl değer tayini sonunda bomba muhteviyatı ve yıkama şişesinde bulunan H2O2’li çözeltinin toplanarak belirli hacme (250 mL) tamamlanarak sülfat tayini yapılır. Çünkü yanma sırasında açığa çıkan SO2 gazları H2O2 çözeltisinden geçirilerek SO4= a yükseltgenmiştir. Dolayısıyla, gravimetrik olarak uygulanacak BaSO4 tayininden hesapla % S miktarı bulunur.
Bunun için belirli hacme tamamlanan çözeltiden 50 mL’lik bir kısım alınarak behere konur ve kaynama noktasına yakın sıcaklığa kadar ısıtıldıktan sonra %10’luk BaCl2 çözeltisi ilave edilerek BaSO4 ın çökmesi sağlanır. Karışım soğumaya bırakılır ve mavi bant süzgeç kâğıdından süzülür. Daha sonra çökelti yıkama suları AgNO3 ile çökelti vermeyinceye kadar sıcak saf su ile yıkanır. Sabit tartıma getirilmiş krozeye koyularak bir süre suyu uzaklaştırmak için etüvde bekletilir ve takiben 800-900 ºC’de bir saat fırında bekletilir. Daha sonra desikatöre alınır ve tartılır (MBaSO). Bulunan BaSO4 miktarı üzerinden numunedeki yanabilir kükürt miktarı şu formül ile hesaplanır.
% Yanabilir kükürt miktarı =

DEĞERLENDİRME SORULARI
3-1) % 11,44 oranında nem içeren 0,5436 g kömür numunesinin kalorimetre bombasında yakılması sonucunca kalorimetre termometresinde ortaya çıkan sıcaklık değişmeleri Tilk = 14,54 oC ve Tson = 15,49 oC şeklindedir. Bu verilerden yararlanarak kömüre ait Qüst ve Qalt değerlerini hesaplayınız. (Mc=3480 cal/oC), (Qt +Qa= 20 cal)
3-2) % 15 oranında nem içeren 0,4362 g kömür numunesinin kalorimetre bombasında yakıldıktan sonra bomba içindeki gazlar bir yıkama şişesinde tutularak 100 mL ye tamamlanıyor. Elde edilen bu çözelti içerisinden 50 ml alınarak seyreltiliyor ve BaCl2 ile çöktürülerek ayrılan çökelti bir krozede 800 oC de sabit tartıma getirilmiş fırında yakılıyor. Krozenin boş ve dolu ağırlıkları bilindiğine göre orijinal numunenin içerdiği yüzde kükürt miktarını hesaplayınız. (Kboş=17,2554 g, Kdolu= 17,2865 g, BaSO4 : 233, S : 32 g/mol)
3-3) a)Yakıt nedir? Genel bir yakıt tanımı yaparak yakıtları sınıflandırınız. Katı yakıtların yanması sonucunda açığa çıkan kül ve dumanın fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında bilgi veriniz.

b) Yakıtlarda ısıl değer ne demektir? Alt ve üst ısıl değer kavramlarını açıklayınız.
3-4) a) 0,5124 g kömür numunesinin içersinde bulunan kükürt gerekli işlemler yapıldıktan sonra kükürt içeren 100 mL çözeltiden 25 mL alınarak BaCl2 ile çöktürme yapılıyor. Süzülerek ayrılan kütle 800 oC de sabit tartıma getirilmiş bir kroze içinde yakılıyor. Krozenin boş ve dolu ağırlıkları bilindiğine göre numunenin içerdiği % S miktarını hesaplayınız. (Kboş=17,2554, Kdolu= 17,2865)

b) 0,5235 g kömür numunesinin ağzı kapalı bir kroze içerisinde kızdırılması ile gerçekleştirilen toplam uçucu madde analizine ait değerler aşağıda verilmiştir. Bu numunenin içerdiği toplam uçucu madde (TUM) miktarını bulunuz. (Kboş=17,2678, Kdolu= 17,6767)
3-5) Ayrımsal damıtma ve katalitik kraking işlemlerini açıklayanız. Kömürün kuru kuruya damıtılmasını şematize eden basit bir ayrımsal damıtma düzeneği çiziniz.
3-6) a) Akışkan yakıtları sınıflandırarak kısaca açıklayınız.

b) Ham petrolün damıtılma düzeneğini çiziniz.

3-7) Kömüre ait aşağıdaki terimleri, içerdikleri maddeleri ve yapılarını belirterek açıklayınız.

a) Pulverize kömür c) Biriket kömürü

b) Kok kömürü d) Cüruf
3-8) 0,4765 g kömür numunesi için yapılan toplam uçucu madde analizinde; sabit tartıma getirilmiş krozenin boş ve 875 oC sıcaklıkta 7 dakika ağzı kapalı olarak bekletildikten sonraki tartım sonuçları sırasıyla Kboş= 25,6436 g, Kdolu= 26,0079 g olarak ölçülmüştür. Bu kömür numunesinin nem içeriği % 8,50 olduğuna göre kuru bazda uçucu madde miktarını hesaplayınız.





1   2

Sitenizde bu düğmeye yerleştirin:
denemetr.com


The database is protected by copyright ©denemetr.com 2013
mesaj göndermek
denemetr.com
Main page