दहन

दहन, या जलना, ईंधन (रिडक्टेंट) और ऑक्सीडेंट,सामान्यतः वायुमंडलीय ऑक्सीजन के बीच एक उच्च तापमान एक्ज़ोथिर्मिक रेडोक्स रासायनिक प्रतिक्रिया है, जो धुएं के रूप में मिश्रण में ऑक्सीकृत,प्रायः गैसीय उत्पादों का उत्पादन करती है। दहन से सदैव आग नहीं लगती है, क्योंकि ज्वाला केवल तभी दिखाई देती है जब दहन से गुजरने वाले पदार्थ वाष्पीकृत हो जाते हैं, लेकिन जब ऐसा होता है, तो लौ प्रतिक्रिया का विशिष्ट संकेतक है। जबकि सक्रियण ऊर्जा कोयला दहन प्रारम्भ करने के लिए दूर किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, आग को जलाने के लिए एक जला हुआ मैच का उपयोग करना), लौ से गर्मी प्रतिक्रिया को आत्मनिर्भर बनाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान कर सकती है।

दहन अक्सर प्राथमिक प्रतिक्रिया   रेडिकल (रसायन विज्ञान)  का एक जटिल अनुक्रम होता है।  ठोस ईंधन, जैसे  लकड़ी  और कोयले, पहले गैसीय ईंधन का उत्पादन करने के लिए  एन्दोठेर्मिक   पायरोलिसिस  से गुजरते हैं, जिसके दहन के बाद उनमें से अधिक उत्पादन के लिए आवश्यक गर्मी की आपूर्ति होती है। दहन अक्सर इतना गर्म होता है कि सुलगने या लौ के रूप में  गरमागरम  प्रकाश उत्पन्न होता है। जल वाष्प में  हाइड्रोजन  और ऑक्सीजन के दहन में एक सरल उदाहरण देखा जा सकता है, एक प्रतिक्रिया जो आमतौर पर  रॉकेट इंजन  को ईंधन देने के लिए उपयोग की जाती है। यह प्रतिक्रिया 242. रिलीज करती है किलोजूल / मोल (इकाई) ऊष्मा और उसके अनुसार  तापीय धारिता  को कम करता है (स्थिर तापमान और दबाव पर):


 * 2H_2(g){+}O_2(g)\rightarrow 2H_2O\uparrow

हवा में उत्प्रेरित दहन के लिए अपेक्षाकृत उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। पूर्ण दहन ईंधन से संबंधित स्टोइकोमेट्रिक  है, जहां कोई शेष ईंधन नहीं है, और आदर्श रूप से, कोई अवशिष्ट ऑक्सीडेंट नहीं है। थर्मोडायनामिक रूप से, हवा में दहन का  रासायनिक संतुलन  उत्पादों के पक्ष में अत्यधिक होता है। हालांकि, पूर्ण दहन प्राप्त करना लगभग असंभव है, क्योंकि रासायनिक संतुलन जरूरी नहीं है, या इसमें  कार्बन  मोनोऑक्साइड, हाइड्रोजन और यहां तक ​​कि कार्बन ( कालिख  या राख) जैसे असंतृप्त उत्पाद हो सकते हैं। इस प्रकार, उत्पादित धुआं आमतौर पर जहरीला होता है और इसमें बिना जले या आंशिक रूप से ऑक्सीकृत उत्पाद होते हैं।  वायु मंडल की हवा में उच्च तापमान पर कोई भी दहन, जो कि 78 प्रतिशत  नाइट्रोजन  है, कई  नाइट्रोजन ऑक्साइड  की छोटी मात्रा भी बनाएगा, जिसे आमतौर पर एनओएक्स कहा जाता है, क्योंकि नाइट्रोजन का दहन थर्मोडायनामिक रूप से उच्च तापमान पर होता है, लेकिन कम तापमान पर नहीं। चूंकि जलना शायद ही कभी साफ होता है, इसलिए कानून द्वारा ईंधन गैस की सफाई या उत्प्रेरक कन्वर्टर्स की आवश्यकता हो सकती है।

आग प्राकृतिक रूप से होती है, जो बिजली  गिरने या  ज्वालामुखी  उत्पादों द्वारा प्रज्वलित होती है। दहन (अग्नि) मानव द्वारा कैम्प फायर और अलाव के रूप में खोजी गई पहली नियंत्रित रासायनिक प्रतिक्रिया थी, और मानवता के लिए ऊर्जा पैदा करने की मुख्य विधि बनी हुई है। आमतौर पर, ईंधन कार्बन,  हाइड्रोकार्बन, या लकड़ी जैसे अधिक जटिल मिश्रण होते हैं जिनमें आंशिक रूप से ऑक्सीकृत हाइड्रोकार्बन होते हैं। कोयले या  तेल  जैसे  जीवाश्म ईंधन  के दहन से या  जलाऊ लकड़ी  जैसे नवीकरणीय ईंधन से उत्पन्न तापीय ऊर्जा को खाना पकाने, बिजली के उत्पादन या औद्योगिक या घरेलू हीटिंग जैसे विविध उपयोगों के लिए काटा जाता है। दहन भी वर्तमान में  राकेट  को शक्ति देने के लिए उपयोग की जाने वाली एकमात्र प्रतिक्रिया है। दहन का उपयोग गैर-खतरनाक और खतरनाक दोनों तरह के कचरे को नष्ट (भस्म) करने के लिए भी किया जाता है।

दहन के लिए ऑक्सीडेंट में उच्च ऑक्सीकरण क्षमता होती है और इसमें वायुमंडल ीय या शुद्ध ऑक्सीजन,  क्लोरीन,  एक अधातु तत्त्व ,  क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड ,  नाइट्रस ऑक्साइड  और  नाइट्रिक एसिड  शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन क्लोरीन में जलकर  हाईड्रोजन क्लोराईड  बनाता है, जिससे ऊष्मा मुक्त होती है और दहन की प्रकाश विशेषता होती है। हालांकि आमतौर पर उत्प्रेरित नहीं होता, दहन को  प्लैटिनम  या  वैनेडियम  द्वारा उत्प्रेरित किया जा सकता है, जैसा कि  संपर्क प्रक्रिया  में होता है।

पूर्ण
पूर्ण दहन में, अभिकारक ऑक्सीजन में जलता है और सीमित संख्या में उत्पाद बनाता है। जब एक हाइड्रोकार्बन ऑक्सीजन में जलता है, तो प्रतिक्रिया मुख्य रूप से कार्बन डाइआक्साइड  और पानी उत्पन्न करेगी। जब तत्वों को जलाया जाता है, तो उत्पाद मुख्य रूप से सबसे आम ऑक्साइड होते हैं। कार्बन से कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर से  सल्फर डाइऑक्साइड  और आयरन से  आयरन (III) ऑक्साइड  निकलेगा। जब ऑक्सीजन  ऑक्सीकरण एजेंट  होता है तो नाइट्रोजन को एक दहनशील पदार्थ नहीं माना जाता है। फिर भी, विभिन्न नाइट्रोजन ऑक्साइड की थोड़ी मात्रा (आमतौर पर नामित NOx|प्रजातियां) तब बनती हैं जब हवा ऑक्सीडेटिव होती है।

दहन आवश्यक रूप से ऑक्सीकरण की अधिकतम डिग्री के अनुकूल नहीं है, और यह तापमान पर निर्भर हो सकता है। उदाहरण के लिए, सल्फर के दहन से सल्फर ट्रायऑक्साइड  मात्रात्मक रूप से उत्पन्न नहीं होता है।  प्रजातियां लगभग से ऊपर महत्वपूर्ण मात्रा में दिखाई देती हैं 2800 F, और अधिक उच्च तापमान पर उत्पादित होता है। की राशि  ऑक्सीजन की अधिकता का एक कार्य भी है। अधिकांश औद्योगिक अनुप्रयोगों और आग में, वायु ऑक्सीजन का स्रोत है हवा में, ऑक्सीजन का प्रत्येक मोल लगभग के साथ मिश्रित होता है $3.71 mol$ नाइट्रोजन का। नाइट्रोजन दहन में भाग नहीं लेता है, लेकिन उच्च तापमान पर कुछ नाइट्रोजन NOx#थर्मल में परिवर्तित हो जाएगा।(ज्यादातर नाइट्रिक ऑक्साइड|, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड की बहुत कम मात्रा के साथ|) दूसरी ओर, जब ईंधन को पूरी तरह से जलाने के लिए अपर्याप्त ऑक्सीजन होती है, तो कुछ ईंधन कार्बन कार्बन मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है, और कुछ हाइड्रोजन अप्राप्य रह जाते हैं। इसलिए, हवा में हाइड्रोकार्बन के दहन के लिए समीकरणों के एक पूरे सेट को ईंधन में कार्बन और हाइड्रोजन के बीच ऑक्सीजन के वितरण के लिए एक अतिरिक्त गणना की आवश्यकता होती है।

पूर्ण दहन के लिए आवश्यक वायु की मात्रा को शुद्ध वायु के रूप में जाना जाता है. हालांकि, व्यवहार में, उपयोग की जाने वाली हवा शुद्ध हवा की तुलना में 2-3 गुना अधिक होती है।

अधूरा
अधूरा दहन तब होगा जब कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उत्पादन करने के लिए ईंधन को पूरी तरह से प्रतिक्रिया करने के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं होगी। यह तब भी होता है जब एक ठोस सतह या लौ जाल जैसे हीट सिंक द्वारा दहन बुझाया जाता है। जैसा कि पूर्ण दहन के मामले में होता है, पानी अधूरा दहन से उत्पन्न होता है; हालाँकि, कार्बन डाइऑक्साइड के बजाय कार्बन, कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड का उत्पादन होता है।

अधिकांश ईंधन के लिए, जैसे डीजल तेल, कोयला या लकड़ी, दहन से पहले पायरोलिसिस होता है। अधूरे दहन में, पायरोलिसिस के उत्पाद बिना जले रहते हैं और हानिकारक पार्टिकुलेट मैटर और गैसों के साथ धुएं को दूषित करते हैं। आंशिक रूप से ऑक्सीकृत यौगिक भी एक चिंता का विषय हैं; इथेनॉल का आंशिक ऑक्सीकरण हानिकारक एसीटैल्डिहाइड  का उत्पादन कर सकता है, और कार्बन विषाक्त कार्बन मोनोऑक्साइड का उत्पादन कर सकता है।

दहन उपकरणों के डिजाइन दहन की गुणवत्ता में सुधार कर सकते हैं, जैसे कि तेल का चूल्हा  और आंतरिक दहन इंजन।  उत्प्रेरक  के बाद जलने वाले उपकरणों (जैसे उत्प्रेरक कन्वर्टर्स) या दहन प्रक्रिया में  निकास गैस ों की साधारण आंशिक वापसी द्वारा और सुधार प्राप्त किए जा सकते हैं। अधिकांश देशों में कारों के लिए  पर्यावरण कानून  द्वारा ऐसे उपकरणों की आवश्यकता होती है। कानूनी  उत्सर्जन मानक ों तक पहुंचने के लिए  ताप विद्युत केंद्र  जैसे बड़े दहन उपकरणों को सक्षम करने के लिए वे आवश्यक हो सकते हैं।

परीक्षण उपकरण के साथ दहन की डिग्री को मापा और विश्लेषण किया जा सकता है। एचवीएसी  ठेकेदार, अग्निशामक और  इंजीनियरों  दहन प्रक्रिया के दौरान बर्नर की  ईंधन दक्षता  का परीक्षण करने के लिए दहन विश्लेषक का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, एक आंतरिक दहन इंजन की दक्षता को इस तरह से मापा जा सकता है, और कुछ अमेरिकी राज्य और स्थानीय नगर पालिकाएं आज सड़क पर वाहनों की दक्षता को परिभाषित और रेट करने के लिए दहन विश्लेषण का उपयोग करती हैं।

अपूर्ण दहन से उत्पन्न कार्बन मोनोऑक्साइड
कार्बन मोनोऑक्साइड अपूर्ण दहन के उत्पादों में से एक है। सामान्य अपूर्ण दहन प्रतिक्रिया में कार्बन निकलता है, जिससे कालिख और धूल बनती है। चूंकि कार्बन मोनोऑक्साइड एक जहरीली गैस है, इसलिए पूर्ण दहन बेहतर है, क्योंकि कार्बन मोनोऑक्साइड से सांस लेने में भी परेशानी हो सकती है क्योंकि यह ऑक्सीजन की जगह लेती है और हीमोग्लोबिन के साथ जुड़ जाती है।

अपूर्ण दहन से जुड़ी समस्याएं

 * पर्यावरण की समस्याए:

ये ऑक्साइड वातावरण में पानी और ऑक्सीजन के साथ मिलकर नाइट्रिक एसिड और सल्फ्यूरिक एसिड  बनाते हैं, जो एसिड के जमाव या एसिड रेन के रूप में पृथ्वी की सतह पर लौट आते हैं। एसिड का जमाव जलीय जीवों को नुकसान पहुँचाता है और पेड़ों को मारता है। कैल्शियम और फास्फोरस जैसे पौधों के लिए कम उपलब्ध कुछ पोषक तत्वों के गठन के कारण, यह पारिस्थितिकी तंत्र और खेतों की उत्पादकता को कम करता है। नाइट्रोजन ऑक्साइड से जुड़ी एक अतिरिक्त समस्या यह है कि वे हाइड्रोकार्बन प्रदूषकों के साथ-साथ जमीनी स्तर पर ओजोन के निर्माण में योगदान करते हैं, जो स्मॉग का एक प्रमुख घटक है।

मानव स्वास्थ्य समस्याएं: कार्बन मोनोऑक्साइड में सांस लेने से सिरदर्द, चक्कर आना, उल्टी और मतली होती है। यदि कार्बन मोनोऑक्साइड का स्तर काफी अधिक है, तो मनुष्य बेहोश हो जाता है या मर जाता है। लंबे समय तक कार्बन मोनोऑक्साइड के मध्यम और उच्च स्तर के संपर्क में सकारात्मक रूप से हृदय रोग के जोखिम से संबंधित है। जो लोग गंभीर कार्बन मोनोऑक्साइड विषाक्तता  से बचे रहते हैं, उन्हें दीर्घकालिक स्वास्थ्य समस्याओं का सामना करना पड़ सकता है। हवा से कार्बन मोनोऑक्साइड फेफड़ों में अवशोषित हो जाती है जो फिर मानव की लाल रक्त कोशिकाओं में  हीमोग्लोबिन  से बंध जाती है। यह पूरे शरीर में ऑक्सीजन ले जाने के लिए लाल रक्त कोशिकाओं की क्षमता को कम कर देगा।

सुलगना
सुलगना धीमा, कम तापमान वाला, ज्वलनशील दहन का रूप है, जो तब विकसित हुई गर्मी से बना रहता है जब ऑक्सीजन सीधे संघनित-चरण ईंधन की सतह पर हमला करता है। यह आमतौर पर अपूर्ण दहन प्रतिक्रिया है। ठोस पदार्थ जो सुलगने की प्रतिक्रिया को बनाए रख सकते हैं उनमें कोयला, सेल्यूलोज, लकड़ी,  कपास ,  तंबाकू ,  पीट , प्लांट कूड़े,  धरण , सिंथेटिक फोम, चारिंग  पॉलिमर  ( पॉलीयूरीथेन फ़ोम  सहित) और  धूल  शामिल हैं। सुलगने की घटना के सामान्य उदाहरण कमजोर गर्मी स्रोतों (जैसे, एक सिगरेट, एक शॉर्ट-सर्किट तार) द्वारा असबाबवाला फर्नीचर पर आवासीय आग की शुरुआत और  जंगल की आग  के ज्वलंत मोर्चों के पीछे बायोमास का लगातार दहन है।

तेजी से
तेजी से दहन दहन का एक रूप है, अन्यथा आग के रूप में जाना जाता है, जिसमें बड़ी मात्रा में गर्मी और प्रकाश ऊर्जा निकलती है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर एक लौ होती है। इसका उपयोग मशीनरी के रूप में किया जाता है जैसे कि आंतरिक दहन इंजन  और  थर्मोबैरिक हथियार ों में। इस तरह के दहन को अक्सर तीव्र दहन कहा जाता है, हालांकि आंतरिक दहन इंजन के लिए यह गलत है। एक आंतरिक दहन इंजन नाममात्र रूप से नियंत्रित रैपिड बर्न पर संचालित होता है। जब एक आंतरिक दहन इंजन में वायु-ईंधन अनुपात|ईंधन-वायु मिश्रण फट जाता है, जिसे  इंजन दस्तक  के रूप में जाना जाता है।

स्वतःस्फूर्त
स्वतःस्फूर्त दहन एक प्रकार का दहन है जो स्व-हीटिंग (एक्ज़ोथिर्मिक आंतरिक प्रतिक्रियाओं के कारण तापमान में वृद्धि) द्वारा होता है, इसके बाद थर्मल भगोड़ा (स्व-हीटिंग जो उच्च तापमान में तेजी से बढ़ता है) और अंत में, प्रज्वलन होता है। उदाहरण के लिए, फॉस्फोरस गर्मी के आवेदन के बिना कमरे के तापमान पर स्वयं प्रज्वलित होता है। जीवाणु खाद  बनाने वाले कार्बनिक पदार्थ दहन के बिंदु तक पहुंचने के लिए पर्याप्त गर्मी उत्पन्न कर सकते हैं।

अशांत
एक अशांत लौ के परिणामस्वरूप होने वाले दहन का औद्योगिक अनुप्रयोग (जैसे गैस टर्बाइन,  पेट्रोल इंजन , आदि) के लिए सबसे अधिक उपयोग किया जाता है क्योंकि अशांति ईंधन और  आक्सीकारक  के बीच मिश्रण प्रक्रिया में मदद करती है।

सूक्ष्म गुरुत्व
शब्द 'सूक्ष्म' गुरुत्वाकर्षण एक गुरुत्वाकर्षण स्थिति को संदर्भित करता है जो 'निम्न' है (यानी, 'छोटे' के अर्थ में 'सूक्ष्म' और जरूरी नहीं कि पृथ्वी के सामान्य गुरुत्वाकर्षण का दस लाखवां हिस्सा) जैसे कि भौतिक प्रक्रियाओं पर उछाल  का प्रभाव हो सकता है अन्य प्रवाह प्रक्रियाओं के सापेक्ष छोटा माना जाता है जो सामान्य गुरुत्वाकर्षण पर मौजूद होंगे। ऐसे वातावरण में, थर्मल और  प्रवाह परिवहन गतिशीलता  सामान्य गुरुत्वाकर्षण स्थितियों की तुलना में काफी भिन्न व्यवहार कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, एक  मोमबत्ती  की लौ एक गोले का आकार लेती है। ) माइक्रोग्रैविटी दहन अनुसंधान एक अंतरिक्ष यान के पर्यावरण (जैसे, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर चालक दल की सुरक्षा के लिए प्रासंगिक अग्नि गतिशीलता) और स्थलीय (पृथ्वी-आधारित) स्थितियों (जैसे, छोटी बूंद) दोनों के लिए प्रासंगिक पहलुओं की एक विस्तृत विविधता की समझ में योगदान देता है। बेहतर दहन,  सामग्री निर्माण प्रक्रिया ओं,  थर्मल प्रबंधन (इलेक्ट्रॉनिक्स), मल्टीफ़ेज़ प्रवाह उबलते गतिशीलता, और कई अन्य के लिए नए ईंधन मिश्रणों को विकसित करने में सहायता के लिए दहन गतिशीलता)।

सूक्ष्म दहन
बहुत कम मात्रा में होने वाली दहन प्रक्रियाओं को सूक्ष्म दहन माना जाता है। उच्च सतह से आयतन अनुपात विशिष्ट ऊष्मा हानि को बढ़ाता है। ऐसे दहन कक्ष ों में लौ को स्थिर करने में  शमन  दूरी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

ऑक्सीजन में हाइड्रोकार्बन का स्टोइकोमेट्रिक दहन
आम तौर पर, ऑक्सीजन में हाइड्रोकार्बन के स्तुईचिओमेटरी  दहन के लिए  रासायनिक समीकरण  है:
 * C_\mathit{x}H_\mathit{y}{} + \mathit{z}O2 -> \mathit{x}CO2{} + \frac{\mathit{y}}{2}H2O< / रसायन>

कहाँ पे $$z = x + \frac{y}{4}$$.

उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन में प्रोपेन  का स्टोइकोमेट्रिक जलना है:
 * \अंडरसेट{प्रोपेन\एटॉप (ईंधन)}{C3H8} + \अंडरसेट{ऑक्सीजन}{5O2} -> \अंडरसेट{कार्बन\डाइऑक्साइड}{3CO2} + \अंडरसेट{पानी}{4H2O}

हवा में हाइड्रोकार्बन का स्टोइकोमेट्रिक दहन
यदि ऑक्सीजन स्रोत के रूप में हवा का उपयोग करके स्टोइकोमेट्रिक दहन होता है, तो हवा में मौजूद नाइट्रोजन (पृथ्वी का वायुमंडल) को हवा में ईंधन की स्टोइकोमेट्रिक संरचना और संरचना को दिखाने के लिए समीकरण (हालांकि यह प्रतिक्रिया नहीं करता है) में जोड़ा जा सकता है। परिणामी ग्रिप गैस की। ध्यान दें कि हवा में सभी गैर-ऑक्सीजन घटकों को नाइट्रोजन के रूप में मानने से ऑक्सीजन अनुपात 3.77, यानी (100% - O2%) / O2% मिलता है, जहां O2% 20.95% वॉल्यूम है:

कहाँ पे $$z = x + \frac{1}{4}y$$.

उदाहरण के लिए, हवा में प्रोपेन (सी3एच8) का स्टोइकोमेट्रिक दहन है:

हवा में प्रोपेन की स्टोइकोमेट्रिक संरचना 1 / (1 + 5 + 18.87) = 4.02% वॉल्यूम है।

C. के लिए स्टोइकोमेट्रिक दहन प्रतिक्रिया$α$H$β$O$γ$ हवा में:



C. के लिए स्टोइकोमेट्रिक दहन प्रतिक्रिया$α$H$β$O$γ$S$δ$:



C. के लिए स्टोइकोमेट्रिक दहन प्रतिक्रिया$α$H$β$O$γ$N$δ$S$ε$:



C. के लिए स्टोइकोमेट्रिक दहन प्रतिक्रिया$α$H$β$O$γ$F$δ$:



दहन उत्पादों का पता लगाएं
जब एडियाबेटिक लौ का तापमान लगभग से ऊपर होता है, तो दहन उत्पादों में कई अन्य पदार्थ महत्वपूर्ण मात्रा में दिखाई देने लगते हैं $1,600 K$. जब अतिरिक्त हवा का उपयोग किया जाता है, तो नाइट्रोजन का ऑक्सीकरण हो सकता है और, बहुत कम हद तक, करने के लिए. के अनुपात से प्रपत्र, तथा तथा  के अनुपात से फार्म.

उदाहरण के लिए, जब $1 mol$ प्रोपेन के साथ जलाया जाता है $28.6 mol$ हवा का (स्टोइकोमेट्रिक राशि का 120%), दहन उत्पादों में 3.3% होता है. पर $1,400 K$रासायनिक संतुलन दहन उत्पादों में 0.03% होता है और 0.002%. पर $1,800 K$दहन उत्पादों में 0.17% होता है, 0.05% , 0.01% , और 0.004%. डीजल इंजन ों को ऑक्सीजन की अधिकता के साथ छोटे कणों का दहन करने के लिए चलाया जाता है जो केवल ऑक्सीजन की एक स्टोइकोमेट्रिक मात्रा के साथ बनते हैं, जो आवश्यक रूप से NOx उत्सर्जन का उत्पादन करते हैं। वाहन नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोपीय संघ दोनों उत्सर्जन मानक, जिसके लिए विशेष उत्प्रेरक कन्वर्टर्स के उपयोग या  यूरिया  के साथ निकास के उपचार की आवश्यकता होती है ( डीजल निकास द्रव  देखें)।

ऑक्सीजन में हाइड्रोकार्बन का अधूरा दहन
ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोकार्बन का अधूरा (आंशिक) दहन मुख्य रूप से युक्त गैस मिश्रण उत्पन्न करता है, , , तथा. इस तरह के गैस मिश्रण आमतौर पर धातुओं के गर्मी से निजात  | हीट-ट्रीटमेंट और  carburizing  के लिए सुरक्षात्मक वातावरण के रूप में उपयोग के लिए तैयार किए जाते हैं। ऑक्सीजन में एक हाइड्रोकार्बन के एक मोल (इकाई) के अधूरे दहन के लिए सामान्य प्रतिक्रिया समीकरण है:


 *  \ अंडरसेट {ईंधन} {सी_ \ मैथिट {एक्स} एच_ \ मैथिट {वाई}} + \ अंडरसेट {ऑक्सीजन} {\ मैथिट {जेड} ओ 2} -> \ अंडरसेट {कार्बन \ डाइऑक्साइड} {\ मैथिट { a}CO2} + \अंडरसेट{कार्बन\ मोनोऑक्साइड}{\mathit{b}CO} + \underset{water}{\mathit{c}H2O} + \underset{hydrogen}{\mathit{d}H2}

जब z स्टोइकोमेट्रिक मान के लगभग 50% से नीचे गिर जाता है, तो मीथेन|एक महत्वपूर्ण दहन उत्पाद बन सकता है; जब z स्टोइकोमेट्रिक मान के लगभग 35% से नीचे गिर जाता है, तो मौलिक कार्बन स्थिर हो सकता है।

अपूर्ण दहन के उत्पादों की गणना भौतिक संतुलन की सहायता से की जा सकती है, साथ ही इस धारणा के साथ कि दहन उत्पाद रासायनिक संतुलन तक पहुंचते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोपेन के एक मोल (इकाई) के दहन में के चार मोल के साथ, दहन गैस के सात मोल बनते हैं, और z स्टोइकोमेट्रिक मान का 80% है। तीन मौलिक संतुलन समीकरण हैं: दहन गैस संरचना की गणना करने के लिए ये तीन समीकरण अपने आप में अपर्याप्त हैं। हालाँकि, संतुलन की स्थिति में, जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया  एक और समीकरण देती है:
 * कार्बन: $$a + b = 3$$
 * हाइड्रोजन: $$2c + 2d = 8$$
 * ऑक्सीजन: $$2a + b + c = 8$$


 * CO + H2O -> CO2 + H2; $$K_{eq} = \frac{a \times d}{b \times c}$$

उदाहरण के लिए, एट $1,200 K$ K. का मान$eq$0.728 है। हल करना, दहन गैस में 42.4% होता है, 29.0% , 14.7% , और 13.9%. कार्बन एक स्थिर अवस्था बन जाता है $1,200 K$ तथा $1 atm$ दबाव जब z स्टोइकोमेट्रिक मान के 30% से कम हो, जिस बिंदु पर दहन उत्पादों में 98% से अधिक होता है तथा  और लगभग 0.5%.

वे पदार्थ या पदार्थ जिनका दहन होता है, ईंधन कहलाते हैं। सबसे आम उदाहरण प्राकृतिक गैस, प्रोपेन, मिट्टी का तेल, डीजल, पेट्रोल, लकड़ी का कोयला, कोयला, लकड़ी आदि हैं।

तरल ईंधन
एक ऑक्सीकरण वातावरण में एक तरल ईंधन का दहन वास्तव में गैस चरण में होता है। यह वाष्प है जो जलती है, तरल नहीं। इसलिए, एक तरल आम तौर पर एक निश्चित तापमान से ऊपर ही आग पकड़ लेगा: इसका फ़्लैश प्वाइंट  एक तरल ईंधन का फ्लैश बिंदु वह न्यूनतम तापमान होता है जिस पर वह हवा के साथ एक ज्वलनशील मिश्रण बना सकता है। यह न्यूनतम तापमान है जिस पर दहन शुरू करने के लिए हवा में पर्याप्त वाष्पित ईंधन होता है।

गैसीय ईंधन
गैसीय ईंधन का दहन चार विशिष्ट प्रकार के जलने में से एक के माध्यम से हो सकता है: प्रसार लौ,  पूर्व मिश्रित लौ , ऑटो  ऑटोइग्निटिव रिएक्शन फ्रंट , या  विस्फोट  के रूप में। वास्तव में जलने का प्रकार इस बात पर निर्भर करता है कि हीटिंग से पहले ईंधन और ऑक्सीडाइज़र किस हद तक मिश्रित होते हैं: उदाहरण के लिए, यदि ईंधन और ऑक्सीडाइज़र शुरू में अलग हो जाते हैं, तो एक प्रसार लौ बनती है, जबकि एक पूर्व मिश्रित लौ बनती है अन्यथा। इसी तरह, जलने का प्रकार भी दबाव पर निर्भर करता है: एक विस्फोट, उदाहरण के लिए, एक मजबूत शॉक वेव के साथ मिलकर एक ऑटोइग्निटिव रिएक्शन फ्रंट है जो इसे इसकी विशेषता उच्च दबाव शिखर और उच्च  विस्फोट वेग  देता है।

ठोस ईंधन
दहन के कार्य में तीन अपेक्षाकृत अलग लेकिन अतिव्यापी चरण होते हैं:
 * प्रीहीटिंग चरण, जब बिना जले ईंधन को उसके फ्लैश प्वाइंट और फिर आग बिंदु  तक गर्म किया जाता है। ज्वलनशील गैसें  शुष्क आसवन  के समान प्रक्रिया में विकसित होने लगती हैं।
 * आसवन चरण या गैसीय चरण, जब ऑक्सीजन के साथ विकसित ज्वलनशील गैसों का मिश्रण प्रज्वलित होता है। ऊर्जा ऊष्मा और प्रकाश के रूप में उत्पन्न होती है। आग की लपटें अक्सर दिखाई देती हैं। दहन से ठोस में ऊष्मा का स्थानांतरण ज्वलनशील वाष्पों के विकास को बनाए रखता है।
 * चारकोल चरण या ठोस चरण, जब सामग्री से ज्वलनशील गैसों का उत्पादन लौ की लगातार उपस्थिति के लिए बहुत कम होता है और जलता हुआ ईंधन तेजी से नहीं जलता है और केवल चमकता है और बाद में केवल सुलगता है।

दहन प्रबंधन
कुशल औद्योगिक भट्टी  को संसाधित होने वाली सामग्री में दहन की ईंधन की गर्मी के सबसे बड़े संभावित हिस्से की वसूली की आवश्यकता होती है। हीटिंग प्रक्रिया के संचालन में नुकसान के कई रास्ते हैं। आमतौर पर, प्रमुख नुकसान एग्जॉस्ट गैस (यानी, ग्रिप गैस) के साथ निकलने वाली  समझदार गर्मी  है। ऑफगैस का तापमान और मात्रा इसकी ऊष्मा सामग्री (एंथैल्पी) को इंगित करती है, इसलिए इसकी मात्रा कम रखने से गर्मी का नुकसान कम से कम होता है।

एक आदर्श भट्टी में, प्रत्येक ईंधन अणु को पूर्ण दहन के लिए आवश्यक ऑक्सीजन की सटीक मात्रा देने के लिए दहन वायु प्रवाह का ईंधन प्रवाह से मिलान किया जाएगा। हालांकि, वास्तविक दुनिया में, दहन सही तरीके से आगे नहीं बढ़ता है। बिना जला हुआ ईंधन (आमतौर पर तथा ) सिस्टम से डिस्चार्ज किया गया एक हीटिंग वैल्यू लॉस (साथ ही एक सुरक्षा खतरा) का प्रतिनिधित्व करता है। चूंकि दहनशील पदार्थ ऑफगैस में अवांछनीय होते हैं, जबकि वहां अप्रतिबंधित ऑक्सीजन की उपस्थिति न्यूनतम सुरक्षा और पर्यावरणीय चिंताओं को प्रस्तुत करती है, दहन प्रबंधन का पहला सिद्धांत सैद्धांतिक रूप से आवश्यक से अधिक ऑक्सीजन प्रदान करना है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सभी ईंधन जलते हैं। मीथेन के लिए  दहन, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन के दो से अधिक अणुओं की आवश्यकता होती है।

हालांकि, दहन प्रबंधन का दूसरा सिद्धांत बहुत अधिक ऑक्सीजन का उपयोग नहीं करना है। ऑक्सीजन की सही मात्रा के लिए तीन प्रकार के माप की आवश्यकता होती है: पहला, वायु और ईंधन प्रवाह का सक्रिय नियंत्रण; दूसरा, ऑफगैस ऑक्सीजन माप; और तीसरा, ऑफगैस ज्वलनशील पदार्थों का मापन। प्रत्येक हीटिंग प्रक्रिया के लिए, दहनशील सांद्रता के स्वीकार्य स्तरों के साथ न्यूनतम ऑफगैस गर्मी के नुकसान की एक इष्टतम स्थिति मौजूद है। अतिरिक्त ऑक्सीजन को कम करने से एक अतिरिक्त लाभ मिलता है: किसी दिए गए ऑफगैस तापमान के लिए, अतिरिक्त ऑक्सीजन को न्यूनतम रखने पर NOx का स्तर सबसे कम होता है।

दहन प्रक्रिया पर सामग्री और गर्मी संतुलन बनाकर इन दो सिद्धांतों का पालन किया जाता है। भौतिक संतुलन सीधे वायु/ईंधन अनुपात को के प्रतिशत से संबंधित करता है  दहन गैस में। ऊष्मा संतुलन ईंधन के दहन द्वारा उत्पादित कुल शुद्ध ऊष्मा के लिए उपलब्ध ऊष्मा से संबंधित है। दहन हवा को पहले से गरम करने से थर्मल लाभ को मापने के लिए अतिरिक्त सामग्री और गर्मी संतुलन बनाया जा सकता है, या इसे ऑक्सीजन में समृद्ध करना।

प्रतिक्रिया तंत्र
ऑक्सीजन में दहन एक श्रृंखला प्रतिक्रिया है जिसमें कई अलग-अलग रेडिकल (रसायन विज्ञान) मध्यवर्ती भाग लेते हैं। दीक्षा के लिए आवश्यक उच्च ऊर्जा को डाइऑक्सीजन अणु की असामान्य संरचना द्वारा समझाया गया है। डाइअॉॉक्सिन  अणु का निम्नतम-ऊर्जा विन्यास एक त्रिगुणित ऑक्सीजन में एक स्थिर, अपेक्षाकृत अप्रतिक्रियाशील डायराडिकल है। बॉन्डिंग को तीन बॉन्डिंग इलेक्ट्रॉन जोड़े और दो एंटीबॉन्डिंग इलेक्ट्रॉनों के साथ  स्पिन (भौतिकी)  गठबंधन के साथ वर्णित किया जा सकता है, जैसे कि अणु में गैर-शून्य कुल कोणीय गति होती है। दूसरी ओर, अधिकांश ईंधन एकल अवस्था में होते हैं, युग्मित स्पिन और शून्य कुल कोणीय गति के साथ। दोनों के बीच बातचीत क्वांटम यांत्रिक रूप से एक  निषिद्ध संक्रमण  है, यानी बहुत कम संभावना के साथ संभव है। दहन शुरू करने के लिए, डाइअॉॉक्सिन को स्पिन-पेयर अवस्था, या  सिंगलेट ऑक्सीजन  में बाध्य करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह मध्यवर्ती अत्यंत प्रतिक्रियाशील है। ऊर्जा  गर्मी  के रूप में आपूर्ति की जाती है, और प्रतिक्रिया तब अतिरिक्त गर्मी पैदा करती है, जो इसे जारी रखने की अनुमति देती है।

माना जाता है कि हाइड्रोकार्बन का दहन हाइड्रोजन परमाणु अमूर्तन (प्रोटॉन अबास्ट्रक्शन नहीं) से ईंधन से ऑक्सीजन में होता है, जिससे हाइड्रोपरॉक्साइड रेडिकल (HOO) मिलता है। यह हाइड्रोपरॉक्साइड देने के लिए आगे प्रतिक्रिया करता है, जो हाइड्रॉक्सिल रेडिकल  देने के लिए टूट जाता है। इन प्रक्रियाओं की एक बड़ी विविधता है जो ईंधन रेडिकल और ऑक्सीकरण रेडिकल उत्पन्न करती है। ऑक्सीकरण करने वाली प्रजातियों में सिंगलेट ऑक्सीजन, हाइड्रॉक्सिल, मोनोएटोमिक ऑक्सीजन और  हाइड्रोपरोक्सिल  शामिल हैं। ऐसे मध्यवर्ती अल्पकालिक होते हैं और उन्हें अलग नहीं किया जा सकता है। हालांकि, गैर-कट्टरपंथी मध्यवर्ती स्थिर होते हैं और अपूर्ण दहन में उत्पन्न होते हैं। एक उदाहरण  इथेनॉल  के दहन में उत्पादित एसीटैल्डिहाइड है। कार्बन और हाइड्रोकार्बन के दहन में एक मध्यवर्ती, कार्बन मोनोऑक्साइड का विशेष महत्व है क्योंकि यह एक  ज़हर  है, लेकिन  सिनगैस  के उत्पादन के लिए आर्थिक रूप से भी उपयोगी है।

ठोस और भारी तरल ईंधन भी बड़ी संख्या में पायरोलिसिस प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं जो अधिक आसानी से ऑक्सीकृत, गैसीय ईंधन देते हैं। ये प्रतिक्रियाएं एंडोथर्मिक हैं और चल रहे दहन प्रतिक्रियाओं से निरंतर ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है। ऑक्सीजन की कमी या अन्य अनुचित तरीके से डिजाइन की गई स्थितियों के परिणामस्वरूप ये हानिकारक और कार्सिनोजेनिक पायरोलिसिस उत्पाद घने, काले धुएं के रूप में उत्सर्जित होते हैं।

दहन की दर उस सामग्री की मात्रा है जो समय की अवधि में दहन से गुजरती है। इसे ग्राम प्रति सेकंड (g/s) या किलोग्राम प्रति सेकंड (kg/s) में व्यक्त किया जा सकता है।

रासायनिक गतिकी के दृष्टिकोण से दहन प्रक्रियाओं का विस्तृत विवरण, प्राथमिक प्रतिक्रियाओं के बड़े और जटिल जाले के निर्माण की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोकार्बन ईंधन के दहन में आमतौर पर सैकड़ों रासायनिक प्रजातियां शामिल होती हैं जो हजारों प्रतिक्रियाओं के अनुसार प्रतिक्रिया करती हैं।

कम्प्यूटेशनल फ्लो सॉल्वर के भीतर इस तरह के तंत्र को शामिल करना अभी भी मुख्य रूप से दो पहलुओं में एक बहुत ही चुनौतीपूर्ण कार्य का प्रतिनिधित्व करता है। सबसे पहले, स्वतंत्रता की डिग्री की संख्या (रासायनिक प्रजातियों की संख्या के अनुपात में) नाटकीय रूप से बड़ी हो सकती है; दूसरा, प्रतिक्रियाओं के कारण स्रोत शब्द समय के पैमाने की एक अलग संख्या का परिचय देता है जो पूरे गतिशील प्रणाली  को कठोर बनाता है। नतीजतन, भारी ईंधन के साथ अशांत प्रतिक्रियाशील प्रवाह का प्रत्यक्ष संख्यात्मक अनुकरण जल्द ही आधुनिक सुपर कंप्यूटरों के लिए भी कठिन हो जाता है। इसलिए, उच्च विस्तार स्तर का सहारा लिए बिना दहन तंत्र की जटिलता को कम करने के लिए कई तरीके तैयार किए गए हैं। उदाहरण द्वारा प्रदान किया जाता है:
 * आराम पुनर्वितरण विधि (आरआरएम)
 * आंतरिक निम्न-आयामी मैनिफोल्ड (ILDM) दृष्टिकोण और आगे के विकास
 * अपरिवर्तनीय विवश संतुलन एज प्रीइमेज कर्व विधि।
 * कुछ परिवर्तनशील दृष्टिकोण
 * कम्प्यूटेशनल एकवचन गड़बड़ी (सीएसपी) विधि और आगे के विकास।
 * दर नियंत्रित प्रतिबंधित संतुलन (आरसीसीई) और अर्ध संतुलन मैनिफोल्ड (क्यूईएम) दृष्टिकोण।
 * जी-स्कीम।
 * अपरिवर्तनीय ग्रिड (MIG) की विधि।

काइनेटिक मॉडलिंग
उदाहरण के लिए थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण का उपयोग करके विभिन्न सामग्रियों के दहन में थर्मल अपघटन के प्रतिक्रिया तंत्र में अंतर्दृष्टि के लिए गतिज मॉडलिंग का पता लगाया जा सकता है।

तापमान
पूर्ण दहन स्थितियों को मानते हुए, जैसे कि रुद्धोष्म परिस्थितियों में पूर्ण दहन (अर्थात, कोई ऊष्मा हानि या लाभ नहीं), रुद्धोष्म दहन तापमान निर्धारित किया जा सकता है। इस तापमान को उत्पन्न करने वाला सूत्र थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम पर आधारित है और इस तथ्य पर ध्यान देता है कि दहन की गर्मी पूरी तरह से ईंधन, दहन हवा या ऑक्सीजन, और दहन उत्पाद गैसों (आमतौर पर के रूप में संदर्भित) को गर्म करने के लिए उपयोग की जाती है। फ्लू गैस)।

हवा में जलाए गए जीवाश्म ईंधन के मामले में, दहन तापमान निम्नलिखित सभी पर निर्भर करता है:
 * दहन की गर्मी;
 * वायु-ईंधन अनुपात $${\lambda}$$;
 * ईंधन और वायु की विशिष्ट ताप क्षमता;
 * हवा और ईंधन इनलेट तापमान।

रुद्धोष्म दहन तापमान (जिसे रुद्धोष्म ज्वाला तापमान के रूप में भी जाना जाता है) उच्च ताप मूल्यों और प्रवेश वायु और ईंधन तापमान के लिए और स्टोइकोमीट्रिक वायु अनुपात के निकट आने के लिए बढ़ता है।

आमतौर पर, कोयले के लिए रुद्धोष्म दहन तापमान लगभग होता है 2200 C (परिवेश के तापमान पर इनलेट हवा और ईंधन के लिए और के लिए $$\lambda = 1.0$$), चारों ओर 2150 C तेल और के लिए 2000 C प्राकृतिक गैस  के लिए। औद्योगिक औद्योगिक भट्टी, बिजलीघर   स्टीम जनरेटर, और बड़े गैस टरबाइन | गैस से चलने वाले टर्बाइनों में, स्टोइकोमेट्रिक दहन हवा से अधिक के उपयोग को व्यक्त करने का अधिक सामान्य तरीका प्रतिशत अतिरिक्त दहन हवा है। उदाहरण के लिए, 15 प्रतिशत की अधिक दहन हवा का मतलब है कि आवश्यक स्टोइकोमेट्रिक हवा से 15 प्रतिशत अधिक उपयोग किया जा रहा है।

अस्थिरता
दहन अस्थिरता आमतौर पर एक दहन कक्ष में हिंसक दबाव दोलन होते हैं। ये दबाव दोलन 180. जितना ऊंचा हो सकता हैdB, और इन चक्रीय दबाव और थर्मल भार के लंबे समय तक संपर्क में रहने से इंजन के घटकों का जीवन कम हो जाता है। रॉकेट में, जैसे कि सैटर्न वी कार्यक्रम में प्रयुक्त F1, अस्थिरताओं ने दहन कक्ष और आसपास के घटकों को भारी नुकसान पहुंचाया। ईंधन इंजेक्टर को फिर से डिजाइन करके इस समस्या को हल किया गया था। तरल जेट इंजन में, बूंदों के आकार और वितरण का उपयोग अस्थिरता को कम करने के लिए किया जा सकता है। भू-आधारित गैस टर्बाइन इंजनों में दहन अस्थिरता एक प्रमुख चिंता का विषय है क्योंकि उत्सर्जन दहन तापमान को कम करने और इस प्रकार कम करने के लिए प्रवृत्ति दुबला चलाने की है, एक तुल्यता अनुपात 1 से कम है  उत्सर्जन; हालांकि, कम्बशन लीन चलाने से यह दहन अस्थिरता के लिए अतिसंवेदनशील हो जाता है।

थर्मोअकॉस्टिक हॉट एयर इंजन थर्मोअकॉस्टिक दहन अस्थिरता के विश्लेषण का आधार है और अस्थिरता के एक चक्र पर रेले इंडेक्स का उपयोग करके मूल्यांकन किया जाता है। $$G(x)=\frac{1}{T}\int_{T}q'(x,t)p'(x,t)dt$$

जहाँ q' ऊष्मा विमोचन दर में गड़बड़ी है और p' दाब में उतार-चढ़ाव है। जब गर्मी रिलीज दोलन दबाव दोलनों के साथ चरण में होते हैं, तो रेले सूचकांक सकारात्मक होता है और थर्मो ध्वनिक अस्थिरता का परिमाण अधिकतम होता है। दूसरी ओर, यदि रेले सूचकांक नकारात्मक है, तो थर्मोअकॉस्टिक भिगोना होता है। रेले मानदंड का तात्पर्य है कि एक ही आवृत्ति पर दबाव दोलनों के साथ चरण से 180 डिग्री गर्मी रिलीज दोलन होने से थर्मोअकॉस्टिक अस्थिरता को बेहतर ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है। यह रेले इंडेक्स को कम करता है।

यह भी देखें
संबंधित अवधारणाएं
 * वायु-ईंधन अनुपात
 * ऑटो ज्वलन ताप
 * रासायनिक लूपिंग दहन
 * अपस्फीति
 * विस्फोट
 * विस्फोट
 * आग
 * ज्योति
 * विषम दहन
 * मील का पत्थर संख्या
 * फ्लॉजिस्टन सिद्धांत (ऐतिहासिक)
 * स्वयमेव जल उठना

मशीनें और उपकरण
 * बायलर
 * लेम्प बर्नर
 * बाहरी दहन इंजन
 * भट्टी (घर का ताप)
 * गैस टर्बाइन
 * आंतरिक दहन इंजन
 * रॉकेट इंजन

वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग सोसायटी
 * इंटरनेशनल फ्लेम रिसर्च फाउंडेशन *
 * द दहन संस्थान

अन्य
 * प्रकाश स्रोतों की सूची