YAKITLAR VE YANMA İÇİNDEKİLER Giriş Yakıtlar Katı yakıtlar Sıvı yakıtlar Gaz yakıtlar Yanma Yanma çeşitleri Yanma için gerekli olan hava miktarı HFK ve adyabatik alev sıcaklığı MAKİNA VE TEÇHİZAT Doç. Dr. Kemal ÇOMAKLI HEDEFLER Bu üniteyi çalıştıktan sonra; Yakıtlar hakkında bilgi edinebilecek, Yanma olayını çözümleyebilecek Yakıtlar ile ilgili riskleri anlayabilecek, Yanmadan kaynaklanan kirleticileri ayırt edilebilecek, Yanma sistemleri için gerekli hava miktarını öğrenebileceksiniz. ÜNİTE 8
GİRİŞ Enerji birçok ülke için günümüzün en önemli sorunlarının başında gelmektedir. Özellikle ülkemiz için en önemli sorun enerji teminidir. Enerji deyince aklımıza yakıtlar ve yanma gelmektedir. Çünkü kullandığımız enerjinin yaklaşık %70 ini yakıtları yakarak temin etmekteyiz. Ancak yakıtların kullanılması birtakım sorunları beraberinde getirmektedir. Özellikle yanma sonucu açığa çıkan zararlı gazlar gerek çevreye gerekse tüm canlılara zarar vermektedir. Ayrıca yanma sonucu çeşitli yangınlar ve afetler ortaya çıkmaktadır. Bu zararların aza indirilmesi için yakıtlar ve yanma konusunda yeterince bilgi sahibi olunmalıdır. Bu ünitede yakıtlar ve yanma konusu kısaca incelenmiştir. YAKITLAR Güneş enerjisini bünyelerinde depolayan ve havada bulunan oksijen ile yakıldığında enerji veren maddelere yakıt adı verilir. Güneş enerjisi yakıtlar içinde fosil ve nükleer şekilde depolanmıştır. Yakıtlar tepkime yoluyla ısı üretirler. Yakıtlar genel olarak hidrokarbon bileşiklerinden oluşurlar. Hidrokarbonlar; 0 ve 1. yüzyılda dünya çapındaki teknolojik gelişmelerle, fosil yakıtlardan elde edilen enerjiye olan ihtiyaç artmaktadır. Elde edilme yöntemlerine göre; o Doğal o Yapay Fiziksel durumlarına göre o Katı o Sıvı o Gaz şeklinde sınıflandırılırlar. Bu yakıtları yakmak için değişik tip yakıcılar kullanılmaktadır. Günlük hayatımızda yakıtlar, taşıtlarda, konutlarda, sanayide, enerji üretiminde kullanılırlar. Fosil yakıtlar kömür, petrol ve doğal gaz olmak üzere üç ana başlık altında toplanabilir. Bütün fosil yakıtlar tabiatta bitkilerin fosilleşmesi sonucunda oluşurlar. Fosil yakıtlar, bitkiler öldüğü zaman bünyesindeki karbonhidratlar oksijen yokluğunda ısı ve basıncın etkisi altında hidrokarbon bileşenlerine dönüşmesiyle oluşmuştur. Hidrokarbonların genel formülü ise C n H m şeklindedir. Katı Yakıtlar Katı yakıtlar için biokütle (odun) ve kömür örnek verilebilir. Katı yakıtların başında kömür gelir. Kömür Kömür, kok, odun, tarımsal ve endüstriyel katı atıklar katı yakıtlara örnek olarak verilebilir. Kömür, katı yakıtlar içerisinde enerji üretiminde en çok kullanılan ve doğada bol miktarda bulunan en önemli yakıtlardan birisidir. Büyük ağaç ve bitki örtüsünün oksijensiz ortamda milyonlarca yıl beklemesiyle oluşurlar. Bitki örtüsü oksijensiz ortamda basıncın ve sıcaklığın etkisiyle sırasıyla turbaya, Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi
kahverengi kömüre, linyite, yarı-bitümlü (yağlı) kömüre, bitümlü kömüre ve en sonunda antrasite dönüşür. Yaşlanma prosesi ilerledikçe kömür daha sertleşir, hidrojen ve oksijen kesirleri azalır, nem içeriği azalır ve karbon kesri artar. Kömürlerin Sınıflandırılması Kömür madenlerinde dikkat edilmesi gereken en önemli husus grizu patlamasıdır. Antrasit: Sert kömür olarak da bilinirler, %8 den daha az uçucu maddeye sahiptir. Dumansız bir yakıttır. Ateş alması yavaştır ve kısa mavimsi bir alevle yanar. Ev ihtiyaçları için genellikle kullanılır. Rezervleri azdır. Sert, parlak, siyah renkte ve tabaka izleri taşımayan homojen yapıda kömürdür. Uçucu madde oranı az olduğundan çok yavaş yanar. Bitümlü (yağlı) kömürler: En geniş grubu oluştururlar, bileşimleri sabit karbon ve bitümdür. Bitüm; ısıtıldığı zaman gazlara, yağlara ve zifte ayrışan bir hidrokarbonlar karışımıdır. Uçucu madde miktarları fazladır. Bu nedenle kolay yanarlar ve yüksek ısıl değere sahiptirler. En iyi katı yakıt olarak isimlendirilirler. Buhar üretimi, endüstriyel amaçlar ve metalurjik kok ve kömür gazı üretimi için kullanılırlar. Çıkarıldığında %5-40 uçucu madde ihtiva eden (yüksek) kömürlerdir. Uzun sarı bir alevle yanarlar. Uçucu gazları yakabilecek uygun boyutlu ocakta yakılmazlarsa zararlı duman gazları çıkarırlar. Yarı bitümlü kömürler: Genellikle parlak siyah renktedirler. Çıkarıldıklarında gevşeyip dağılırlar. Yani havaya karşı dayanıksızdırlar ve rutubet oranları yüksektir. Bu nedenle fazla çıkartılmazlar. Uçucu maddesi az olduğundan nispeten dumansızdır. Rutubet ve kül oranları düşüktür. Isıl değerleri diğer bitümlü kömürlere göre daha yüksektir. Tercih edilen kömürlerdir. Grizu patlaması, belli oranlardaki metan gazıyla havanın karışarak oluşturduğu patlamadır. Patlamanın gerçekleşebilmesi için asgari %1 oranında oksijen gerekmektedir. Havada %5-6 oranında bulunan metan gazı ancak bir sıcaklık etkisiyle yanarken, metan oranının %5-16 olması durumunda patlayıcı özellik kazanır. En kolay patlama metan oranının %8, en şiddetli patlama ise %9,5 olduğu durumda gerçekleşir. Linyit: Ağaç veya kile benzer bir dokuya sahiptir. Çıkarıldığındaki rutubet yüzdesi %30-45 arasındadır. Kuruduğu zaman küçük pullara ayrılır. Yüksek nemden dolayı, çıkarıldığında ısıl değeri düşüktür. Bu nedenle çıkarıldıktan sonra uzak mesafelere taşınması uygun değildir. Bunların büyük termoelektrik santrallerinde kullanılması tercih edilir. Türkiye de linyit çoktur, bütün linyit yatakları iki gruba ayrılır. Bol ve iyi cins olanları Batı Linyitleri dir. Kalın tabakalar hâlinde bulunurlar, külleri az, ısıl enerjileri yüksektir. Doğu Linyitleri ince tabaka hâlinde bulunurlar, külleri çoktur kükürtleri yüksektir. İçlerinde iyi olanları da vardır. Batı ve doğu linyitleri Kızılırmak ile ayrılmıştır. Turba: Endüstriyel açıdan önemli değildir. Yapısı heterojen, rengi esmerimsi olan yakacaktır. Su derinliklerinde birikmiş organik maddelerin zamanla oluşturduğu kömürdür. Turbanın görünüşü, kömür tabakalarının durumuna göre değişmektedir. Dış tabakalar sarı veya gridir. Yapısı lifli ve yosun gibi hafiftir. Turba ilk çıktığında yüksek miktarda nem içerebilir. 50-70C de alev verir. Odundan daha kısa alevle yanar. Kokulu bir duman verir. Isıl enerjisi 3500-5000 kcal/kg arasındadır (nemsiz). Kok: Kömürün havasız bir ortamda 1100 o C ye kadar ısıtılmasıyla elde edilen gözenekli sağlam kütleli kömürdür. Üretimi sırasında kömür gazı ve benzol da Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 3
üretilir. Kok, metalurji sanayinin temel yakıtıdır. Dumansız olduğundan ev yakıtı olarak da kullanılmaktadır. Briketler: Yüksek kaliteli toz kömürün (ince kömür) uygun bağlayıcı ve karıştırılmasından sonra yumurta büyüklüğünde preslenmesiyle elde edilir. Kırılmaya karşı dayanıklıdırlar ve ev yakıtı olarak kullanılırlar. Kömürle ilgili analizler Kömürün kendiliğinden yanması nedeniyle ortaya çıkan gazlar gerek zehirleyici gerekse patlayıcı konsantrasyonlar oluşturarak maden kazalarına, dolayısıyla da birçok can kayıplarına neden olmuştur. Kömürlerin niteliklerini belirlemek için bazı analizler yapılır. Kömürü meydana getiren bileşenler iki farklı analiz yöntemine göre belirlenirler. Bunlar çabuk analiz ve elementsel analiz olarak adlandırılır. Her iki yöntem farklı şekilde rapor edilseler de sonuçta kömürdeki bileşenlerin kütlesel kesirlerini verirler. Herhangi bir kömür damarında damar boyunca önemli derecelerde değişebilecek iki kömür bileşeni vardır. Bunlar nem ve kül miktarıdır. Kül organik bitkilerin sıkışması safhasında biriken inorganik maddelerden meydana geldiği için damar boyunca değişir. Öte yandan nem içeriği ise kömür çıkarılmadan önce yer altı sularının damara yakınlığı ile değiştiği gibi çıkarıldıktan sonra hava ile teması neticesinde de değişir. Nem ve kül oranlarının çok değişmesi nedeniyle her iki analiz sonuçları nem ve kül miktarları düşüldükten sonra rapor edilmelidirler. Nem ve kül dâhil toplam yakacağa brüt yakacak adı verilir. Nem ve kül dışındaki yakacağın yanabilen kısımlarına ise net yakacak adı verilir. Analiz sonuçları net yakacağa göre verilir. Çabuk Analiz: En basit kömür analizidir ve sabit karbon, uçucu madde, kül ve nemin kömür içerisindeki kütlesel oranlarını verir. Toz hâline getirilmiş az miktardaki kömür numunesi önce hassas bir şekilde tartılır, sonra 110 o C sıcaklıkta yaklaşık 0 dakika ısıtılır. Numune tekrar tartılır ve kütle kaybı orijinal kütleye bölünerek nem kesri hesaplanır. Kalan numune kapalı bir kap içerisinde 954 o C sıcaklıkta yaklaşık 7 dakika ısıtılır. Numune tekrar tartılır ve bu ısıtma işlemi neticesinde meydana gelen kütle kaybı orijinal kütleye bölünerek numune içindeki uçucu madde miktarı bulunur. Sonra açık bir potada 73 o C sıcaklıkta numune tamamen yakılır. Yanma sonunda kalan kül tartılır ve orijinal kütleye bölünerek kül oranı bulunur. Elementsel Analiz: Kömürün yapısındaki nem, karbon, hidrojen, kükürt, azot, oksijen ve kül miktarları ve üst ısıl değeri tespit edilir. Her iki analiz sonuçları kuru, külsüz bazda verilirler, yani net yakacak esas alınarak verilirler. Kömürlerin özellikleri Belli bir uygulama için kömür seçerken göz önüne alınması gereken birçok kömür özellikleri mevcuttur. Bunlardan en önemlileri aşağıda açıklanmıştır: Kükürt oranı: Kömür seçerken dikkate alınması gereken en önemli parametre, kömürün kükürt içeriğidir. Kömür içerisindeki kükürt yanıcı bileşenlerden biridir ve yandığında belli bir enerji açığa çıkar fakat yanma sonucu ortaya çıkan birincil yanma ürünü SO dir ve bu da hava kirliliği yaratan en önemli emisyonlardan biridir. SO havadaki su buharı ile etkileşerek asit yağmurlarına (sülfürik asit) Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 4
neden olur. Gerek yakmadan önce kömürden ve gerekse yandıktan sonra yanma ürünlerinden kükürdü uzaklaştırmak pahalı ve zor bir iştir. Sonuç olarak sülfür oranı düşük kömür seçmek en doğru yaklaşımdır. Serbest genleşme indisi: Kömürün kapalı bir kapta, belirli şartlarda ısıtıldığı zaman hacmindeki genleşmeyi ifade eder. Bu indeks kömürün serbest yanma veya herhangi mekanik acitasyona gerek kalmadan sabit bir ocak içerisinde serbestçe yanabilme kabiliyetini gösterir. Dolayısı ile eğer kömürün yakılacağı sistem sabit ocaklı bir sistem ise serbest genleşme indisi büyük olan kömür tercih edilmelidir. Serbest yanma özelliği iyi olan bir kömür yanarken parçalanarak yanar, dolayısıyla yanmamış kısımlar hava ile iyi temas edeceği için kömürün tamamı yanar. Türkiye deki kömürlerin birçoğunun ısıl değerleri düşük kükürt oranlarının yüksek olmasından dolayı özellikle ısıtmada kullanılmasına sınırlamalar getirilmektedir. Kül yumuşama sıcaklığı: Isıtıldığında külün yumuşamaya başladığı sıcaklıktır. Kül ısıtılırsa önce yumuşar, sonra yapışkan hâle gelir ve sıcaklık artırılmaya devam edilirse ergir. Bu değerler standart miktarda külden yapılan koni ve piramitlerin ısıtılarak gözlenmesi ile belirlenir. Kömür külünün ısı transfer yüzeylerinde yapışıp kalması sorun yaratabilir. Bu yüzden bazı sistemlerde kül yumuşama sıcaklığı yüksek olan kömürler tercih edilir. Kömürün reaktivitesi: Tutuşma sıcaklığı üzerinde, oksijenle birleşme hızı olarak tanımlanır. Bu, kömürün yanma hızı ile eşdeğerdir. Kömür cinsi, tane büyüklüğü, gözenekliliği ile ilgilidir. Ayrıca kömür içerisindeki O miktarı arttıkça kömürün reaktivitesi de artar. Kömürün öğütülebilirliği: Kömürün tozlaşabilme kolaylığının ölçüsüdür. (TS 3536 bu ölçüyü verir) Kömür ne kadar sert ise bu değer 100 den itibaren giderek küçülür. Özellikle pulverize (toz) kömür yakan sistemler (akışkan yataklı kazanlar) için önemli bir parametredir. Kömürün ısıl değeri: Kömürün enerji içeriği veya ısıl değeri çok önemli bir parametredir. Isıl değer birim kütle-kömürün sahip olduğu kimyasal enerji miktarının bir ölçüsüdür ve kj/kg birimindedir. Isıl değer, yanma sonu ürünleri içindeki H O nun bulunduğu faza bağlıdır. İki tip ısıl değer vardır; Üst-ısıl değer (ÜID); yanma sonu ürünleri içindeki H O sıvı fazda Alt-ısıl değer (AID); yanma sonu ürünleri içindeki H O buhar fazında Bu iki değer arasındaki fark kuru hava ile yakılan yakıtın yanma sonucunda oluşan yanma ürünleri arasında var olan su buharı gizli ısısından kaynaklanır. Burada söz konusu olan su buharı kömürün neminden ve yanma sonucu hidrojenin oksijenle reaksiyonundan kaynaklanır. Yani yanma havasının nemini içermez. Yanma ürünleri içerisindeki su buharı kısmi basıncı yaklaşık olarak 7 kpa kabul edilirse söz konusu su buharının buharlaşma gizli ısısı 400 kj/kg olarak alınabilir. Buna göre bütün yakıtlar için alt-ısıl değer ile üst-ısıl değer arasında aşağıdaki bağıntı geçerli olacaktır; ( M 9H ) ÜID - AID = 400 + kj/kg(1.1) Burada M ve H yakıtın nem ve hidrojen kesridir (kütlesel). (9 çarpanının sırrı: H atomu 1 oksijen (O) atomunu bağlayarak 1 H O su molekülü oluşturur, bu Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 5
durumda 1kmol H O (18 kg/kmol-h O) için kmol H ( kg/kmol-h) gerekir, yani yakıttaki her 1 kg H, 9 kg su buharı üretir, dolayısıyla yakıtın kütlesel hidrojen kesri H ise, 9H kadar su buharı çıkar) Kömürdeki nem oranı rezerve göre değişeceği için tablolarda genellikle üst-ısıl değer verilir. Üst ısıl değer ise eğer deneysel bir veri yoksa aşağıdaki formülden yaklaşık olarak hesaplanabilir: Kömür kapalı yerlerde stok yapılacaksa depolama kurallarına uyulmalıdır. Aksi taktirde yangın riski oluşur. O ÜID [MJ/kg] = 33.89 C + 144.8 H + 9.4 S (1.) 8 Bu eşitlikteki bütün oranlar kütlesel bazdadır. Burada C,H,O ve S kömürdeki karbon, hidrojen, oksijen ve kükürdün kütlesel oranlarıdır. O/8 terimi, yakıt içerisindeki oksijenin hidrojenle H O olarak bileşik hâlde bulunduğu kabulünden gelir. Yakıtın kendi oksijeni ile bağlı bulunan bu hidrojeni miktarı, yakıtın toplam hidrojen içeriğinden çıkarılarak reaksiyona girebilecek serbest hidrojen miktarı bulunur. Tablo 8.1. Kömürlerin yaklaşık ısıl değerleri ve bileşimleri CİNSİ ÜID kcal/k g AID kcal/k g Kül % H O % C % H % N % S % O % Antrasit 7670 Yarıantrasit(Kok ) 700 Yağlı taşkömürü 7700 7440 6 5 88,5 5 1,57 1,05 3,83 Yağsız taşkömürü 7640 7430 9 3 91,8 4 1,41 0,91,5 Gazlı taşkömürü 6850 6600 6 8 8,0 4,7 1,4 1, 9,8 Alevli taşkömürü 6330 6100 6 8 8,9 4,7 1,4 1, 9,8 Ham linyit 400 10,4 5,9 56,5 5,5 3,5 0,1 34,4 Linyit 5640 5380 11 10 73, 5,1 1,5 7,1 13,1 Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 6
Tablo 8.. Türkiye'de linyit rezervlerinin bölgesel dağılımı ve ortalama kimyasal özellikleri ISIL BÖLGELER REZERV (10 9 Ton) NEM (%) KÜKÜRT (%) KÜL (%) DEĞER (kcal/kg ) KUZEY- ATI ANADOLU BÖLGESİ (Kütahya-Balıkesir-Bursa-Manisa- Çanakkale) GÜNEY- ORTA ANADOLU BÖLGESİ (Adana-K.Maraş) İÇ ANADOLU BÖLGESİ (Ankara-Konya-Çankırı-Çorum- Yozgat-Sivas) GÜNEY BATI ANADOLU BÖLGESİ (Aydın-Muğla-Denizli-Isparta- Burdur- Afyon) TRAKYA BÖLGESİ (Tekirdağ-Edirne-Kırklareli- İstanbul) DOĞU ANADOLU BÖLGESİ (Bingöl-Erzincan-Erzurum-Van) 1,8 0 1,7 0 3500 3,7 50,0 0 100 1,4 30 3, 5 3000 0,9 30,0 0 500 0,35 30 3,0 0 500 0,15 0 1, 0 3000 TOPLAM 8,3 Türkiye olarak kullandığımız petrolün yaklaşık %94 ünü ithal etmekteyiz. Sıvı Yakıtlar Ham Petrol: Kömür bitkisel örtünün fosilleşmesi sonucunda oluşurken petrol, deniz canlılarının çürümesiyle oluşur. Pek çok organik bileşenden oluşmasına karşın ham petrolün elementsel analizi genelde sabittir. Örneğin karbonun kütlesel oranı % 84-87, hidrojenin kütlesel oranı %11-16, oksijen ve nitrojenin kütlesel oranları toplamı % 0-7, ve sülfürün kütlesel oranı ise % 0-4 aralığında değişir. Görüldüğü gibi bileşenlerin kaynaktan kaynağa değişim aralıkları gayet sınırlıdır. Ham petrol ilk kez 1859 yılında Colonet Drake tarafından Pensilvanya da burgu ile yerden çıkarılmıştır. Petrol yüksek kalorifik değere sahip, verimli, taşıma, depolama ve yakma kolaylığı olan bir yakıttır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 7
Ham petrol çok sayıda değişik hidrokarbon bileşiklerinden meydana gelir. Örneğin, bir ham petrol numunesinde 5000 farklı HC bileşeni tespit edilmiştir. Bileşenler, propan (C 3 H 8 ), bütan (C 4 H 10 ) gibi küçük moleküllerden, ağır yağlar, asfalt gibi çok büyük moleküllere kadar değişebilir. Ayrıca parafinik, naftenik ve aromatik yapıların karışımından oluşur. Ham petrol damıtma işlemine tabi tutularak bu bileşenlerine ayrıştırılır, sonra kimyasal işlemlere tabi tutularak yakıtlar ve diğer petrol türevi ürünler elde edilir. Bileşenlerine ayırma işlemine damıtma (distilasyon) denir. Damıtma işlemi şematik olarak Şekli-8.1 de görülmektedir. LPG 0 o C Benzin Gaz Yağı Ham Petrol Dizel Fuel-Oil Kazan Şekil-1.6 Damıtma sıcaklıkları Yağlama yağları Parafin Asfalt Şekil 8.1. Petrol rafinerisinin şematik gösterimi Ham petrolün damıtılması işlemi aslında basit olarak bir ısıtma işlemidir. Ham petrol ısıtıldığında önce buharlaşma sıcaklığı düşük olan küçük moleküllü bileşenler buharlaşmaya başlar. Böylece ısıtma ilerledikçe belli sıcaklık aralıklarında buharlaşan kısımlar tekrar yoğuşturularak benzin, gaz yağı, fuel-oil, makine yağları gibi ürün grupları elde edilir. Ancak belli sıcaklık aralığında ayrılan moleküllerden oluşan bu ürün gruplarını da, örneğin benzini, kendi içinde damıtarak daha uçucu olan hafif benzin (kış benzini) veya standart benzin elde etmek mümkündür. Ham petrolün damıtılması sonucunda genel olarak % 30 benzin, % 0-40 dizel yakıtı, % 0 ağır yakıtlar, % 10-0 ağır yağlar elde edilmektedir. Ham petrolden elde edilen yakıtların damıtma aralıkları Tablo 1.5'de verilmiştir. Tablo 8.3. Petrol ürünlerinin damıtılma sıcaklıkları Yakıt Damıtma sıcaklıkları ( C ) Petrol gazları 0-35 Uçak benzini 5-150 Taşıt benzini 35-5 Gaz yağı - kerozen 150-60 Dizel yakıt (standart) 180-360 Ağır yakıtlar, makine yağları 370-550 Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 8
Kraking (Parçalama) Yöntemi: Kraking işleminde büyük moleküllü hidrokarbonların yüksek sıcaklık ve basınç altında daha küçük moleküllere dönüştürülmesidir. Ayrıca parafinik yapıdaki ham petrol bileşenleri kraking sonucu olefinik yapıya dönüşürler ki, bu da benzinin vuruntuya direncini artırır. Kraking işlemi iki şekilde yapılır. Termal kraking: Basıncın 1.5-10MPa, sıcaklığın 500-600 C civarında tutulması suretiyle gerçekleştirilen parçalama işlemidir. Bu işlemde katalizör kullanılmaz. Katalitik kraking: Katalizör (alüminyum oksit vb. metal oksitler ) kullanılan parçalama işlemine denilmektedir. Burada basınç ve sıcaklıklar termal kraking işleminden daha düşük tutulabilir. Bu şekilde vuruntu direnci yüksek olan, çatallı parafinler ve aromatları içeren benzin elde edilir. Ancak bu şekilde elde edilen benzinin maliyeti daha yüksektir. Sıvı yakıtlar istasyonlara tankerler ile taşınmaktadır. Doldurma ve boşaltma işlemlerinde dikkat edilmelidir. Polimerizasyon Yöntemi: Polimerizasyon yönteminde kraking işlemi sırasında oluşan olefmik yapıdaki gazlar (etilen, propilen, butilen ) katalizörler ve ısı yardımıyla normal sıcaklıkta sıvı durumda olan daha büyük moleküllere dönüştürülür. Bu sıvı bileşenler, normal benzine katılarak yüksek oktanlı benzin elde edilir. İzomerizasyon Yöntemi: İzomerizasyon yönteminde ise, normal parafinler katalizörler aracılığı ile izo-parafinlere çevrilirler. Benzin 1900 lü yılların başından beri araçlarda yaygın olarak kullanılan yakıttır. Damıtma esnasındaki hafif hidrokarbonlardan meydana gelir ve bünyesinde parafin, olefin, naften ve aromatik bileşenler bulunur. Benzinin hidrojen/karbon oranı 1.6.4 arasındadır. Benzini karakterize eden tipik formül C 8 H 15 (molekül ağırlığı 111) veya C 7 H 17 dir. Benzin yakıtında aranan en önemli özellik oktan sayısıdır. Oktan sayısı, benzinin vuruntu direncinin göstergesidir. Vuruntu, yakıt hava karışımının kendi kendine tutuşması sonucunda ortaya çıkan istenmeyen bir olaydır. Benzin yakıtında oktan sayısının yüksek olması istenir. Boş yakıt deposu dolu depoya göre daha tehlikelidir!!! İzo-oktan C 8 H 18 (,,4-trimetilpentan), vuruntuya dayanıklı bir yakıttır ve oktan sayısı 100 kabul edilir. Diğer yandan n-heptan (C 7 H 16 ) ise vuruntuya meyillidir ve oktan sayısı 0 kabul edilir. Bir yakıtın oktan sayısı CFR motorları kullanılarak tespit edilir. Ölçülen yakıtın oktan sayısı, CFR motorunda aynı vuruntuyu veren izo-oktan ve n-heptan karışımının hacimsel olarak izo-oktan yüzdesine eşittir. Normal benzinlerin oktan sayısı 85 ila 95 arasında değişir. Bazı özel benzinlerin oktan sayısı 100 den büyük olabilmektedir. Ana yakıta hafif hidrokarbon, alkol veya Tetraetil gibi çeşitli kakı maddeleri ilave edilerek 100 den büyük oktan sayısı elde edilebilir. Bu tip yakıtlar özellikle havacılıkta kullanılırlar. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 9
Dizel Yakıt Damıtma esnasında benzinden daha yüksek sıcaklıkta buharlaşan hafif hidrokarbonlardır. Dizel yakıtı temsil eden formül C 1 H 6. Dizel yakıtın içinde çok sayıda izomer bulunur. Dizel yakıt da benzin gibi parafin, olefin, naften ve aromatik bileşenler ihtiva eder fakat izafi oranları farklıdır. Dizel yakıtın molekül ağırlığı 170-00 arasında değişir. Alt ısıl değeri 4.5 MJ/kg veya 34.8-36.4 MJ/lt. Dizel yakıt hacimsel olarak benzine kıyasla %8 daha fazla enerji ihtiva eder. Setan sayısı: Yüksek sıcaklık ve basınçlı hava üzerine püskürtülen yakıtın yanmaya başlayıncaya kadar geçen süreye tutuşma gecikmesi denir. Tutuşma gecikmesi uzadıkça silindire daha fazla yakıt girer ve biriken yakıtın hepsi birden tutuşarak ani bir basınç artışı oluşturur ve bu durum dizel vuruntusu olarak tanımlanır. Dizel yakıtlarda en önemli özellik tutuşma meylidir. Dizel motorunda buji ateşlemesi olmadığından, dizel yakıtların tutuşma meylinin benzinin aksine yüksek olması istenir. Dizel yakıtın tutuşma meyli setan sayısı ile ölçülür. n- hexadecane (setan) C 16 H 34, tutuşma meyli (setan sayısı) 100 kabul edilir, alfametilnaften (C 10 H 7 CH 3 ) tutuşma meyli (setan sayısı) ise 0 kabul edilir. Bu durumda ölçülen yakıtın setan sayısı, CFR motorunda aynı vuruntuyu veren n- hexadecane ve alfametilnaften karışımının hacimsel olarak setan yüzdesine eşittir. Dizel yakıtlar için setan sayısı yüksek hızlı motorlarda 50-65, düşük hızlı motorlarda 5-45 aralığında değişir. Dizel yakıtlar ASTM D975 standardı ile derecelendirilmiştir; (1-D(eurodizel), -D(normal dizel), 4-D). Fuel-Oil Genellikle ısıtma amaçlı kullanılırlar. Isıtma amaçlı kullanılan Fuel-oiller hafif yağlar (damıtılmış) ve ağır yağlar (kalıntı) olarak iki genel sınıfa ayrılırlar. ASTM D396 standardı fuel-oilleri özelliklerine göre derecelendirmiştir. Bu derecelendirmede yakıcı (brülör) özellikleri önemli rol oynar. Numara Fuel-oil: Buharlaşmalı tip brülörlerde kullanılmak üzere damıtılmış (hafif) ve vizkozitesi en düşük fuel-oildir, gaz yağına çok benzer ve yüksek dereceden uçucu maddeye sahiptir. Numara Fuel-oi: Damıtılmış (hafif) fuel-oil, basınçlı atomize brülörlerde kullanılır. Evsel ve ticari endüstriyel amaçlı kullanılır. Numara Fuel-oil : Hafif fuel-oil, hafif kalıntı veya ağır olarak damıtılmış fuel-oil dir. Atomize yakıt yakan brülöler için uygundur. Orta dereceli sıcaklıklarda ısıtmadan pompalanabilir. Numara ağır Fuel-oil: Ağır fuel-oil, soğuk iklimlerde yakılabilmesi için genellikle ön ısıtma gereklidir. Numara fuel-oil: Ağır, vizkozitesi yüksek fuel-oildir, bazen bunker karbon olarak isimlendirilmektedir. Genellikle ticari ve endüstriyel tesislerde yakıt olarak kullanılır. Taşınması ve yakılması için ön ısıtma zorunludur. Özel Kalorifer Yakıtı: Gerçekte No 4 fuel-oil e karşı gelmektedir. Ancak kükürt oranı hava kirliliğinin azaltılması amacıyla % 1 in altına düşürülmüştür. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 10
Gaz Yakıtlar Gaz yakıtların çoğu ya fosil yakıttır ya da fosil yakıtların yan ürünüdür. Gaz yakıtların ısıl değerleri genelde birim hacim cinsinden ifade edilir (kj/l, kj/nm3, Btu/ft3). Fakat bu değer gaz yoğunluğu ile doğru orantılıdır gaz yoğunluğu ise mutlak basınçla doğru orantılı iken sıcaklıkla ters orantılıdır. Isıl değer birim kütle cinsinden de ifade edilebilir (kj/kg) ve bu durumda gaz basıncı ve sıcaklığından bağımsız olur. LPG sanayide, mutfaklarda ve son yıllarda temiz ve ekonomik olduğundan araçlarda kullanılmaktadır. Volumetrik ısıl değer, gaz bileşenlerinin her birinin hacmi ya da molar kesri ile bileşenin volumetrik ısıl değerlerinin çarpımlarının toplamına eşittir. Eğer gaz bileşenlerinin referans basınç ve sıcaklıklardaki volumetrik ısıl değerleri biliniyorsa gaz karışımının volumetrik ısıl değeri aşağıdaki eşitlikten bulunabilir. Bir genel ilke olarak, mükemmel gaz karışımlarının özellikleri, karışanların özelliklerinin toplamına eşittir. Sıvılaştırılmış Petrol Gazı (LPG) Esas olarak propan ve bütan içerir. Genellikle petrol rafinerilerinin prosesleri sırasında veya doğal gazın temizlenmesi işlemleri sırasında elde edilir. Normal koşullarda gaz hâlinde bulunan bütan ve propan basınç altında sıvılaştırılarak genellikle ev yakıtı olarak kullanılır. Son zamanlarda benzinli motorlarda yakıt olarak da kullanılmaktadır. Türkiye de kullanılan LPG nin bileşimi: % 30 Propan, % 70 Bütan dan oluşmaktadır. Propan ve Bütan ın özellikleri; Propan (C 3 H 8 ) : ρ =.38 kg/m 3 Hu = 5 900 kcal/m 3 Oktan sayısı = 85 Bütan (C 4 H 10 ) : ρ = 1.81 kg/m 3 Hu = 5 900 kcal/m 3 Oktan sayısı = 85 Doğal Gaz Türkiye olarak kullandığımız doğalgazın yaklaşık %98 ini ithal etmekteyiz. Doğal gaz fosil kaynaklı bir gaz yakıttır. Doğal gaz kompozisyonunda büyük miktarda metan ve az miktarda da diğer gazlar mevcuttur. Doğal gazın bileşimi kaynağa göre değişir. Fakat tipik değerler şöyle verilmektedir; metan, CH 4 (%90-95); etan C H 6 (%1-4); propan C 3 H 8 (%1-) ve azot N (%0-4). Isıl değeri 34-45 MJ/Nm 3 aralığında değişir. Tasarım için tipik değer 850 kcal/nm 3 (34.54 MJ/Nm 3 ) alınabilir. Doğal gazın C/H oranı diğer yakıtlara kıyasla düşük olduğu için sera gazı salınımı düşüktür, örneğin benzinle karşılaştırıldığında %0-5 daha azdır. Doğal gaz sıkıştırılmış halde depolanarak (CNG) taşıtlarda kullanılmaktadır. Taşıtlardaki depolama basıncı yaklaşık 0 MPa civarındadır. Doğal gazın oktan sayısı 17 dir, dolayısıyla benzine göre daha yüksek sıkıştırma oranıyla (11:1) kullanılabilir. Doğalgaz renksiz, kokusuz, zehirsiz bir gazdır. Teneffüs edilmesi durumunda öldürücü etkisi yoktur. Sadece bir ortamda biriktiği zaman oksijen noksanlığı nedeniyle boğma etkisi vardır. Kokusu olmadığından kullanılmadan önce koku verici maddeler ilave edilir. Yakıtsal Özellikleri: Kuru bir gazdır, içerisinde H O bulunmaz. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 11
Doğal gaz; Havaya % 5 ile % 15 arasındaki oranlarda karışırsa patlayıcıdır. Havadan hafiftir. Kapalı ortamlarda üst kısımlarda toplanır, havalandırma bacaları tavana yakın veya tavanda yapılır. İçerisinde kükürtlü bileşikler bulunmadığından temiz bir gazdır. Kükürtlü bileşikler çıkışta boru hatlarına verilmeden önce doğalgazdan ayrılır. Bu nedenle kazan borularının ömrü uzar. Yakıtın yanması sonucu uçucu kül ve partikül oluşmaz. Kazan borularında kurum birikmediğinden ısı transferi mükemmeldir, borular daha uzun ömürlüdür. Yanması tam ve temizdir. Hava fazlalık katsayısı uygun tutulursa CO oluşmaz, yanmanın kontrolü gaz yakıt olduğundan daha kolaydır. Ancak doğal gaz kazanlarında ocak sıcaklığı yüksek olduğundan NO x oluşabilir. Bu nedenle alev sıcaklığını düşürmek için ocak içerisine alev soğutucu çubuklar yerleştirilir. Yakma için ön hazırlama ve depolama gerekmez. Yakmada gaz yakıt olduğundan otomatik kontrolü kolaydır. Yatırım ve işletme maliyetleri düşüktür (depolama gereksiz, otomatik kontrol kolaylığı nedeniyle daha az personele ihtiyaç olması nedeniyle). Doğalgazın ısıl değeri yüksektir, kazan dönüşümleri sırasında kazan kapasite artırımı gerekmez. Ocak yükü fazla, ocak hacmi küçüktür. Alev boyu fuel-oile göre kısadır. Yanmayı tamamlamak için 0.4-0.6 saniye gibi zaman yeterlidir. Bu nedenle doğalgaz kazanlarının ocak hacmi küçüktür. Ocak sıcaklığı yüksektir, 1500 o C ye kadar çıkabilir. Kazan konstrüksiyonunda özel önlemler almak gerekir. Bu nedenle yukarıda da belirtildiği gibi doğalgaz kazanlarında soğutma çubukları kullanılır. Doğalgaz yakan sistemlerde baca gazları içerisindeki su buharı miktarı oldukça fazladır. Bacalarda yoğuşma olayına karşı önlemler alınmalıdır. Yanma olayında gerekli hava miktarı diğer yakıtlara göre oldukça azdır. Yanma işlemlerinin teorik çözümlemesinde kuru hava kullanılır. Kuru hava %1 oksijen ve %79 azottan oluştuğu kabul edilir. Bireysel Etkinlik Katı sıvı ve gaz yakıtların kullanılmasında iş güvenliği anlamında nelere dikkat edilmesi gerektiğini düşününüz. YANMA Bir yakıtın büyük miktarda enerji vererek oksijenle tepkimeye girmesine yanma denir. Yanma bir kimyasal işlemdir. Amaç kimyasal enerjinin ısı enerjisine dönüştürülmesidir. Bu işlem genel olarak; yakıt + oksijen yanma ürünleri + ısı denklemi ile belirlenir. Yanma işlemi için oksijen havadan temin edilir. Saf oksijen sadece kesme ve kaynak işlemlerinde kullanılır. Kuru hava hacimce %0,9 oksijen %78,1 azot %0,9 Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 1
ve az miktarda karbondioksit, helyum, neon ve hidrojenden oluşur. Ancak normal havada ayrıca nem vardır. Yanma işlemi sırasında reaksiyondan önce var olan maddelere yanma işlemine girenler, yanmadan sonra çıkan ürünlere ise yanma sonu ürünleri denir. Genel anlamda yanma işlemi; Yavaş yanma Hızlı yanma Patlamalı yanma Kendiliğinden yanma olarak dörde ayrılabilir. Demir gibi paslanma yavaş yanmaya örnek verilebilir. Yakıtların yanması ise hızlı yanmadır. Gaz yakıtların kontrolsüz yanması patlama şeklinde olur. Kendiliğinden yanmaya ise en güzel örnek kömür ocaklarında veya depolarında kömür kendiliğinden yanmasıdır. Yanma işleminin iyi anlaşılabilmesi için yanmada kullanılan bazı ifadelerin iyi bilinmesi gerekir. Bunlar aşağıda sıralanmıştır: Yanma odasına giren her mol oksijen için 0,79/0,1=3,76 mol azot bulunur. Hava yakıt oranı (H/Y): Yanmanın gerçekleşmesi için yanma odasına alınan hava ile yakıtın hacimsel ya da kütlesel miktarlarının oranına denir. Genellikle kütlesel oran olarak alınır. H/Y ile gösterilir. H Y = m hava m yakıt kgh/kgy Teorik veya Stokiyometrik Hava/Yakıt Oranı: Bu oran yakıtın tamamen yanması için gerekli olan minimum hava miktarını verir. Buna göre kuruhava için teorik kütlesel hava yakıt oranı aşağıdaki gibi hesaplanır; (H/Y) = (O min) = 1 kg yakıtı yakmak için gereken an az O kütlesi 0,3 0,3 kgo /kghava Hava fazlalık katsayısının tersine (1/λ) ekivalans oranı denir ve φ ile gösterilir. (φ=1/λ) Burada O min birim kg yakıtın yanması için gerekli minimum oksijen (O ) miktarıdır ve 0.3 faktörü ise hava içindeki oksijenin (O ) kütlesel kesridir. Yani 1kg kuru havada 0.3 kg oksijen bulunur. Hava Fazlalık Katsayısı: (HFK), Birim miktardaki yakıt için kullanılacak gerçek hava miktarının, Teorik tam yanma için gerekli minimum hava miktarına oranıdır. λ ile gösterilir. Boyutsuz olduğu için kütle ve molar olabilir. HFK = λ = (H/Y) gerçek (H/Y) teorik Fazla Hava Yüzdesi: Teorik tam yanma için gerekli minimum hava miktarına göre gerçek hava miktarının fazlalığı veya azlığı % olarak verilebilir. Bu tip verilişler genellikle mol esasına göredir (%150-1,5 misli gibi). Fazla Hava Yüzdesi = 100 (λ 1) Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 13
Yanma Türleri Yanma reaksiyona tamamlanıp tamamlanmamasına göre yanma dört grup altında toplanır: Eksik yanma ürünü olan CO (karbonmonoksit) zehirleyici bir gazdır. Kokusuzdur. Havadan ağır olduğundan zeminde toplanır. Teorik Tam Yanma (TTY) Reaksiyona giren yakıt moleküllerinin tamamının yandığı yanma gazları içerisinde sadece CO, H O, SO ve N nin bulunduğu ve yanmada minimum miktarda O nin kullanıldığı yanma şeklidir. Yanmış gazlar içerisinde yanıcı bileşen bulunmamaktadır. Hava fazlalık katsayısı (HFK)=λ= 1. Tam Yanma (TY) Yakıtın yanması için gerekli hava miktarı TTY da kullanılan hava miktarından fazladır ve yanma gazları içerisinde CO, H O, N, SO den başka hava fazlalığı nedeniyle O de bulunur. HFK=λ > 1 dir. Eksik Yanma (EY) Yetersiz hava kullanılması nedeniyle yanma ürünleri içerisinde CO, H, CO, H O, SO, N nin yanı sıra noksan yanma ürünleri olarak bilinen CO, C n H m (yanmamış hidrokarbon) gibi bileşikler de bulunur. Özellikle içten yanmalı motorlarda, zengin karışım sebebiyle bazen zorunlu olarak karşılaşılır. HFK= λ< 1 dir. Kısmi Eksik Yanma (KEY) Yanma odasındaki hava yakıt karışımının yetersiz olması, sıcaklık değişiklikleri (tutuşma noktası sıcaklığına çıkmayan bölgelerin olması) ve yakıtın yanma hacmi içerisinde kalış süresindeki yetersizlikler gibi nedenlerden HFK= λ> 1 olmasına rağmen yanma gazları içerisinde CO, H O, N, SO den başka O ve CO, H C (hidrojen ve karbon genellikle yanmamış hidrokarbon şeklindedir) gibi eksik yanma ürünleri görülen yanma şeklidir. Bu sadece lokal olarak yakıt/hava oranının düzgün dağılmayışından kaynaklanmamaktadır. Yüksek sıcaklıkta CO, H O molekülleri ısıl ayrışma (dissociation) ile CO ve H gibi EY ürünlerini oluşturmaktadır. Bu moleküllerin hızla düşük sıcaklığa getirilmeleri yeniden birleşme reaksiyonları için yeterli zaman bırakmamaktadır. Bireysel Etkinlik Soba, kombi ve şohben zehirlenmelerinin nedenlerini düşününüz. Yanma Denklemleri İyi bir yanma için aşağıdaki beş şartın sağlanmış olması gerekir. Bunlar; Uygun hava-yakıt karışımı Yeterli miktarda hava Tutuşma sıcaklığının üzerinde bir sıcaklık Reaksiyonun oluşması için yeterli süre Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 14
Alevin ilerleyebilmesi için uygun reaktant yoğunluğu Mükemmel bir karışım hiçbir zaman sağlanamayacağı için iyi bir yanma ancak prosese fazla hava sağlamakla elde edilebilir. Fazla hava miktarının minimum hava miktarına oranı çok dikkatle belirlenmelidir. Çünkü fazla hava miktarındaki gereksiz artış yanma verimini düşürürken NO x emisyonlarını da arttırır. Karışımın iyilik derecesi ve hava fazlalık miktarına bağlı olarak, ekzost gazları hem tam yanma ürünlerini ( CO, H O, SO ) hem de eksik yanma ürünlerini (yanmamış yakıt, CO, hidroksil ve NO x artık O, vs.) içerir. Bir yanma prosesi için sağlanması gerekli gerçek hava miktarının belirlenmesinde Hava Fazlalık Katsayısı veya Yüzde Hava Miktarı veya ekivalans Oranı gibi parametreler kullanılır. Yanma denklemleri kütlenin korunum prensibine göre denkleştirerek çözülür. Dolayısı ile reaksiyona giren her bir elementin toplam kütlesi sabit kalır. Örnek CH 4 +O CO +H O 1+4+*3 = 1+3+ *18 80 = 80 Tablo 8.4. Bazı element ve yakıtlar için stokiyometrik (teorik) yanma denklemleri Yakıt Mol.Kü t. kg/kmo l Reaksiyon Reaksiyon Isısı kj/kg kj/nm 3 Karbon 1 C+O CO 3.796 ---- Hidrojen H +0,5O H O 141886 1109 Kükürt 3 S+O SO 9300 ---- Metan 16 CH 4 +O CO +H O 55900 37743 Etan 30 C H 6 +3SO CO +3H O 51870 66768 Propan 44 C 3 H 8 +5O 3CO +4H O 50000 96500 Bütan 58 C 4 H 10 +6,5O 4CO +5H 49540 1556 CO 8 CO+0,5O CO 10108 11990 Yanma ürünlerinin hesaplanması Yakıtın hava ile teorik tam yanması reaksiyonu sonucunda meydana gelen yanma ürünleri aşağıda gösterilmiştir: C H O N S + a(o + 3,76N ) xco + yh O + zn + do + eso m n b c f Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 15
Teorik hava miktarı oksijen denkliğinden hesaplanır. Denklemdeki x,y,z,d,e harfleri ürünlerin mol sayılarını (n) göstermektedir. m n a = x + e + y b Yakıtın hava ile tam yanması sonucunda ise; C H O N S + aλ(o + 3,76N ) xco + yh O + zn + do + eso b c f Karbon denkliği; C m = x Çiğ noktası sıcaklığı bacada su buharının yoğuşmaması için önemlidir. Eğer su buharı yoğuşur ise içerisinde bulunan asitler kazan ve baca elemanlarına zarar verir. Hidrojen denkliği; Azot denkliği; N z = H y = n c Kükürt denkliği; S e = f Oksijen denkliği; + 3,76 a λ O d = b a x y + λ e kurularak baca gazı mol miktarları kmol cinsinden bulunur. Toplam baca gazı miktarı ise V GD = x + y + z + d+ e şeklinde kmol cinsinden hesaplanır. Baca gazlarını oluşturan bileşenlerin her birinin mol oranları ise Karbondioksit oranı : x = CO x V GD Su buharı oranı : x = H O Azot oranı : x = N y V z V GD GD Adyabatik alev sıcaklığı ise yanma odasında kullanılan malzemelerin erime sıcaklıkları için önemlidir. Oksijen oranı : x = O d V GD e Kükürt dioksit oranı : x SO = V şeklinde hesaplanır. Yanma işlemlerinde kullanılan iki önemli sıcaklık vardır. Çiğ noktası sıcaklığı ve adyabatik alev sıcaklığı. Çiğ noktası sıcaklığı: yanma ürünleri sabit basınç altında soğutulurken ürünler içerisindeki su buharının yoğuşmaya başladığı sıcaklıktır. Su baharının kısmi GD Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 16
basıncına karşılık gelen sıcaklıktır. Suyun kısmi basıncı P su,kısmi ve mol sayısı n su, ürünlerin toplam basıncı P toplam ve mol sayısı n toplam ise P su,kısmi = ( n su n top )P top şeklinde hesaplanır. Termodinamik tablolar kullanılarak bu basınca karşılık gelen sıcaklık bulunur. Bu sıcaklık çiğ noktası sıcaklığıdır. Adyabatik alev sıcaklığı: yanma işleminde ulaşılabilecek maksimum sıcaklığa adyabatik alev sıcaklığı denir. Örnek Bir motorda bütan (C 4 H 10 ) % 110 teorik hava ile yakılmaktadır. a-) Kütlesel hava yakıt oranını b-) Yanma ürünlerinin hacimsel yüzdelerini bulunuz. Çözüm:C 4 H 10 + 1.1*O min (O +3.76N ) 4CO + 5H O + ao + bn Omin=c + h/4 = 4 + 10/4 = 6.5 O denkliğinden a = 7.15 4 5/ = 0.65 N denkliğinden b = 7.15*3.76 = 6.88 ise yanma denklemi: C 4 H 10 + 7.15 (O +3.76N ) 4CO + 5H O + 0.65 O + 6.88N olur. a-) H/Y = (7.15*4.76*8.88)/(1*4+1*10) = 16.95 kgh/kgy b-) n T = 4 + 5 + 0.65 + 6.88 = 36.53 kmol y CO = n CO / n T = 4/36.53 = % 10.95 y HO = n HO / n T = 5/36.53 = % 13.69 y O = n O / n T = 0.65/36.53 = % 1.78 y N = n N / n T = 6.88/36.53 = % 73.58 Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 17
Özet Yandığında enerji veren maddelere yakıt denir. Yakıtlar genel olarak katı, sıvı ve gaz yakıtlar olarak üçe ayrılır. Yaygın olarak kullanılan katı yakıt kömürdür. Sıvı yakıtlar ise benzin, mazot, gaz yağı, fuel-oildir. Gaz yakıtlar ise doğal gaz ve LPG'dir. Yanma yakıtların hava ile reaksiyona girerek yüksek miktarda enerji açığa çıktığı olaydır. Yanma işleminde oksitleyici olarak havadaki oksijen kullanılır. Bundan dolayı kuru havanın %79'u azot ve %1'i oksijen olarak kabul edilir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 18
DEĞERLENDİRME SORULARI Değerlendirme sorularını sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan bölüm sonu testi bölümünde etkileşimli olarak cevaplayabilirsiniz. 1. Aşağıdakilerden hangisi sıvı yakıtlardan değildir? a) Benzin b) Mazot c) Gaz yağı d) Fuel-oil e) Linyit. Aşağıdaki yakıtların hangisinde patlama riski vardır? a) Kömür b) Benzin c) Doğal gaz d) Odun e) Fuel-oil 3. Aşağıdakilerden hangisi yanma için gerekli değildir? a) Karbondioksit b) Yakıt c) Hava d) Sıcaklık e) Uygun hava yakıt oranı 4. I. Eksik yanma II. Kısmi eksik yanma III. Tam yanma Yukarıda yanma durumlarının hangisi veya hangilerinde hava fazlalık katsayısı 1 (HFK>1) den büyük olur? a) Yalnız I b) Yalnız II c) Yalnız III d) I ve II e) II ve III 5. Doğalgaz için aşağıdakilerden hangisi söylenemez? a) Yakıtın yanması sonucu uçucu kül ve partikül oluşmaz. b) Yanması için hava ile %5-%15 arasında karışması gerekir. c) Kükürt içerdiğinden bacada filtre kullanılmalıdır. d) Otomatik kontrolü kolaydır. e) Baca gazı içerisindeki su buharı yüksektir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 19
6. Yanma kimyasal bir işlemdir. Amaç enerjinin. enerjisine dönüştürülmesidir. Cümlesinde boş bırakılan yerlere sırasıyla aşağıdakilerden hangisi getirilmelidir? a) mekanik ısı b) ısı-kimyasal c) kimyasal-mekanik d) kimyasal-ısı e) ısı-mekanik 7. Aşağıdaki yakıtlardan hangisi ham petrolden elde edilmez? a) Benzin b) Doğal gaz c) LPG d) Dizel e) Fuel-oil 8. Kömürün özelliklerinden hangisi enerji içeriği ile ilgilidir? a) Isıl değeri b) Kükürt oranı c) Nem oranı d) Kül oranı e) Serbest genleşme indeksi 9. Aşağıdakilerden hangisi tam yanma ürünü değildir? a) CO, b) CO c) H O, d) N, e) O Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 0
10. I.Uygun hava-yakıt karışımı II. Yeterli miktarda hava III. Tutuşma sıcaklığının üzerinde bir sıcaklık Yukarıdakilerden hangisi veya hangileri iyi bir yanma için gerekli şartlardandır? a) Yalnız I b) Yalnız II c) Yalnız III d) II ve III e) I, II ve III Cevap Anahtarı 1.E,.C, 3.A, 4.E, 5.C, 6.D, 7.B, 8.A, 9.B, 10.E Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 1
YARARLANILAN VE BAŞVURULABİLECEK DİĞER KAYNAKLAR Acaroğlu M., Ünaldı M., Aydoğan H. (010). Yakıtlar ve Yanma. Nobel yayıncılık Çengel Y.A., Boles M.A. (008). Mühendislik yaklaşımıyla Termodinamik. Güven yayıncılık Kara Y.A. (008) Yakıtlar ve Yanma ders notları. Atatürk Ün. Müh. Fak. (Yayınlanmamış) Telli K.(1984). Yakıtlar ve Yanma. Akdeniz Ü. Isparta Müh. Fak. Yayınları Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi