Doğal gazın alt ısıl değerinin bulunması

Yanma işlemine girenler ve yanma işleminden çıkanlar aynı halde oldukları zaman bu işlem sırasında olan entalpi değişimi sadece sistemin kimyasal bileşiminde olan değişikliklerin sonucudur. Bu entalpi değişimi değişik reaksiyonlar için farklıdır, bu nedenle bir reaksiyon sırasında gerçekleşen kimyasal enerji değişimini ifade eden bir büyüklüğün tanımlanmasında yarar vardır. Bu büyüklük reaksiyon entalpisi olup, yanma işlemleri için yanma entalpisi diye adlandırılır (hc).

Bir yakıtın ısıl değeri, yakıtın yanma entalpisinin mutlak değerine eşittir. Isıl değer = |hc| (kJ/kmol yakıt).

Isıl değer, yanma sonu ürünleri içindeki H₂O’nun bulunduğu faza bağlıdır. Yanma sonu ürünleri içindeki H₂O buhar fazındaysa alt ısıl değer adını alır (Low Heat Value (LHV))

Alt ısıl değer hesaplanırken, yanma sonu ürünlerinin ve yanma işlemine girenlerin hali standart referans hali olan 25 ^oC sıcaklık ve 1 atmosfer basınç olarak kabul edilir.

Kuru havayı oluşturan karışanların mol oranları yaklaşık % 21 O₂ ve % 79 N₂ olarak kabul edilir. Böylece yanma işlemine giren her mol oksijenin yanında 0,79/0,21 = 3,76 mol azot bulunur. Başka bir anlatımla ;

1 kmol O₂ + 3,76 kmol N₂ = 4,76 kmol hava olur. Buna göre yanma denklemi aşağıda gösterildiği gibi yazılır;

CH₄ + 2 (O₂ + 3,76 N₂) ® CO₂ + 2H₂O + 7,52 N₂                           

Kinetik ve potansiyel enerji değişimleri ihmal edildiği zaman, kimyasal reaksiyonun olduğu sürekli akışlı açık bir sistemde enerjinin korunumu bağıntısı, iş etkileşimi olmadığı için aşağıda gösterildiği gibi yazılır.

Q=Σn_ç(h_f^o+h-h^o)_ç – Σn_g(h_f^o+h-h^o)_g                                 (1)

h_f^o, standart referans halinde bulunan bir maddenin, kimyasal bileşiminden kaynaklanan entalpisi olarak açıklanabilir (oluşum entalpisi).( h-h^o), standart referans haline göre duyulur entalpiyi göstermektedir.

Yanma işlemine girenlerin ve yanma işleminden çıkanların standart referans halinde (25 ^oC sıcaklık ve 1 atmosfer basınç) oldukları ve O₂ ile N₂ kararlı elementlerinin oluşum entalpilerinin sıfır olduğu gözönüne alınırsa (1) bağıntısı aşağıdaki hale gelir.

            Q=Σn_çh_f^o_ç – Σn_gh_f^o_g                                                      (2)

Alt ısıl değer LHV = ½Q½ ifadesine eşittir.

(2) bağıntısında yanma sonu ürünleri içindeki su buhar fazındadır.

fficeffice" />> Doğal gazın alt ısıl değeri;>

>

 1 kmol CH₄ gazı için Q değeri;

Q = (1kmol CO₂) (-393520 kJ/kmol CO₂)

+ (2 kmol H₂O) (-241820 kJ/kmol H₂O)

- (1 kmol CH₄) (-74850 kJ/kmol CH₄)

Q = -802310 kJ/kmol CH₄ bulunur.

1 kmol CH₄ gazı yandığı zaman açığa çıkan ısı 802310 kJ olmaktadır. Bu değer altısıl değere eşittir.

LHV = 802310 kJ

Arkadaşlar ben bu hesabı üniversitede bize okutulan Yunus A. Çengel'in Termodinamik kitabına göre yaptım.