दहन: Difference between revisions
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[[File:Et baal.jpg|thumb|upright=1.25|दहन (जलने) के समय [[ ईंधन |ईंधन]] के परिणामस्वरूप अग्नि की ज्वाला]] | [[File:Et baal.jpg|thumb|upright=1.25|दहन (जलने) के समय [[ ईंधन |ईंधन]] के परिणामस्वरूप अग्नि की ज्वाला]] | ||
[[File:Regenerative thermal oxidizer.jpg|thumb|[[ पुनर्योजी थर्मल ऑक्सीडाइज़र ]]औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए दहन नियंत्रण प्रदान करता है।]]दहन, या जलना,<ref>colloquial meaning of burning is combustion accompanied by flames</ref> ईंधन (रिडक्टेंट) और [[ ऑक्सीडेंट |ऑक्सीडेंट,]] सामान्यतः वायुमंडलीय [[ ऑक्सीजन |ऑक्सीजन]] के मध्य उच्च तापमान [[ एक्ज़ोथिर्मिक |एक्ज़ोथिर्मिक]] [[ रेडोक्स |रेडोक्स]] [[ रासायनिक प्रतिक्रिया |रासायनिक प्रतिक्रिया]] है, जो धुएं के रूप में मिश्रण में ऑक्सीकृत, प्रायः गैसीय उत्पादों का उत्पादन करती है। दहन से सदैव [[ आग |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 |कोयला]] दहन प्रारम्भ करने के लिए दूर किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, आग को जलाने के लिए जलती हुई माचिस का उपयोग करना), लौ से निकलने वाली गर्मी पर्याप्त ऊर्जा प्रदान कर सकती है। | [[File:Regenerative thermal oxidizer.jpg|thumb|[[ पुनर्योजी थर्मल ऑक्सीडाइज़र ]]औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए दहन नियंत्रण प्रदान करता है।]]'''दहन''', या जलना,<ref>colloquial meaning of burning is combustion accompanied by flames</ref> ईंधन (रिडक्टेंट) और [[ ऑक्सीडेंट |ऑक्सीडेंट,]] सामान्यतः वायुमंडलीय [[ ऑक्सीजन |ऑक्सीजन]] के मध्य उच्च तापमान [[ एक्ज़ोथिर्मिक |एक्ज़ोथिर्मिक]] [[ रेडोक्स |रेडोक्स]] [[ रासायनिक प्रतिक्रिया |रासायनिक प्रतिक्रिया]] है, जो धुएं के रूप में मिश्रण में ऑक्सीकृत, प्रायः गैसीय उत्पादों का उत्पादन करती है। दहन से सदैव [[ आग |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 |कोयला]] दहन प्रारम्भ करने के लिए दूर किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, आग को जलाने के लिए जलती हुई माचिस का उपयोग करना), लौ से निकलने वाली गर्मी पर्याप्त ऊर्जा प्रदान कर सकती है। | ||
दहन प्रायः [[ प्राथमिक प्रतिक्रिया |प्राथमिक प्रतिक्रिया]] [[ रेडिकल (रसायन विज्ञान) |रेडिकल]] का जटिल अनुक्रम होता है। [[ ठोस ईंधन |ठोस ईंधन,]] जैसे [[ लकड़ी |लकड़ी]] और कोयले, पहले गैसीय ईंधन का उत्पादन करने के लिए [[ एन्दोठेर्मिक |एंडोथर्मिक]] [[ पायरोलिसिस |पायरोलिसिस]] से गुजरते हैं, जिसके दहन के पश्चात उनमें से अधिक उत्पादन के लिए आवश्यक गर्मी की आपूर्ति होती है। दहन प्रायः इतना गर्म होता है कि सुलगने या लौ के रूप में [[ गरमागरम |उद्दीप्त]] प्रकाश उत्पन्न होता है। जल वाष्प में [[ हाइड्रोजन |हाइड्रोजन]] और ऑक्सीजन के दहन में सरल उदाहरण देखा जा सकता है, प्रतिक्रिया जो सामान्यतः [[ रॉकेट इंजन |रॉकेट इंजन]] को ईंधन देने के लिए उपयोग की जाती है। यह प्रतिक्रिया 242 kJ/mol ([[ किलोजूल |किलोजूल]] /[[ मोल (इकाई) | इकाई (इकाई]]) ऊष्मा मुक्त करती है और तदनुसार (स्थिर तापमान और दबाव पर) [[ तापीय धारिता |तापीय धारिता]] को कम करती है: | दहन प्रायः [[ प्राथमिक प्रतिक्रिया |प्राथमिक प्रतिक्रिया]] [[ रेडिकल (रसायन विज्ञान) |रेडिकल]] का जटिल अनुक्रम होता है। [[ ठोस ईंधन |ठोस ईंधन,]] जैसे [[ लकड़ी |लकड़ी]] और कोयले, पहले गैसीय ईंधन का उत्पादन करने के लिए [[ एन्दोठेर्मिक |एंडोथर्मिक]] [[ पायरोलिसिस |पायरोलिसिस]] से गुजरते हैं, जिसके दहन के पश्चात उनमें से अधिक उत्पादन के लिए आवश्यक गर्मी की आपूर्ति होती है। दहन प्रायः इतना गर्म होता है कि सुलगने या लौ के रूप में [[ गरमागरम |उद्दीप्त]] प्रकाश उत्पन्न होता है। जल वाष्प में [[ हाइड्रोजन |हाइड्रोजन]] और ऑक्सीजन के दहन में सरल उदाहरण देखा जा सकता है, प्रतिक्रिया जो सामान्यतः [[ रॉकेट इंजन |रॉकेट इंजन]] को ईंधन देने के लिए उपयोग की जाती है। यह प्रतिक्रिया 242 kJ/mol ([[ किलोजूल |किलोजूल]] /[[ मोल (इकाई) | इकाई (इकाई]]) ऊष्मा मुक्त करती है और तदनुसार (स्थिर तापमान और दबाव पर) [[ तापीय धारिता |तापीय धारिता]] को कम करती है: | ||
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=== पूर्ण और अपूर्ण === | === पूर्ण और अपूर्ण === | ||
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=== पूर्ण === | === पूर्ण === | ||
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==प्रतिक्रिया तंत्र== | ==प्रतिक्रिया तंत्र== | ||
ऑक्सीजन में दहन श्रृंखला प्रतिक्रिया है जिसमें कई भिन्न-भिन्न कण (रसायन विज्ञान) मध्यवर्ती में भाग लेते हैं। प्रारंभ के लिए आवश्यक उच्च ऊर्जा को डाइऑक्सीजन अणु की असामान्य संरचना द्वारा अध्यन किया गया है। [[ डाइअॉॉक्सिन |डाइऑक्सीजन]] अणु का निम्नतम-ऊर्जा विन्यास त्रिगुणित ऑक्सीजन में स्थिर, अपेक्षाकृत अप्रतिक्रियाशील उप- कण है। संबंध को तीन सम्बंधित इलेक्ट्रॉन जोड़े और दो बंधन विरोधी इलेक्ट्रॉनों द्वारा [[स्पिन (भौतिकी)|घुमाव]] के साथ वर्णित किया जा सकता है, जैसे कि अणु में अशून्य कुल कोणीय गति होती है। दूसरी ओर, अधिकांश ईंधन एकल अवस्था में होते हैं, युग्मित घुमाव और शून्य कुल कोणीय गति के साथ होते हैं। दोनों के मध्य परस्पर क्रिया क्वांटम यांत्रिक रूप से [[ निषिद्ध संक्रमण |निषिद्ध संक्रमण]] है, अर्थात अधिक अल्प संभावना के साथ संभव है। दहन प्रारंभ करने के लिए, डाइऑक्सीजन को घुमावदार-जोड़ी अवस्था, या [[ सिंगलेट ऑक्सीजन |सिंगलेट ऑक्सीजन]] में बाध्य करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह मध्यवर्ती अत्यंत प्रतिक्रियाशील होती है। ऊर्जा [[ गर्मी |ऊष्मा]] के रूप में आपूर्ति की जाती है, और प्रतिक्रिया तब अतिरिक्त ऊष्मा उत्पन्न करती है, जो इसे प्रस्तावित रखने की अनुमति देती है। | ऑक्सीजन में दहन श्रृंखला प्रतिक्रिया है जिसमें कई भिन्न-भिन्न कण (रसायन विज्ञान) मध्यवर्ती में भाग लेते हैं। प्रारंभ के लिए आवश्यक उच्च ऊर्जा को डाइऑक्सीजन अणु की असामान्य संरचना द्वारा अध्यन किया गया है। [[ डाइअॉॉक्सिन |डाइऑक्सीजन]] अणु का निम्नतम-ऊर्जा विन्यास त्रिगुणित ऑक्सीजन में स्थिर, अपेक्षाकृत अप्रतिक्रियाशील उप- कण है। संबंध को तीन सम्बंधित इलेक्ट्रॉन जोड़े और दो बंधन विरोधी इलेक्ट्रॉनों द्वारा [[स्पिन (भौतिकी)|घुमाव]] के साथ वर्णित किया जा सकता है, जैसे कि अणु में अशून्य कुल कोणीय गति होती है। दूसरी ओर, अधिकांश ईंधन एकल अवस्था में होते हैं, युग्मित घुमाव और शून्य कुल कोणीय गति के साथ होते हैं। दोनों के मध्य परस्पर क्रिया क्वांटम यांत्रिक रूप से [[ निषिद्ध संक्रमण |निषिद्ध संक्रमण]] है, अर्थात अधिक अल्प संभावना के साथ संभव है। दहन प्रारंभ करने के लिए, डाइऑक्सीजन को घुमावदार-जोड़ी अवस्था, या [[ सिंगलेट ऑक्सीजन |सिंगलेट ऑक्सीजन]] में बाध्य करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह मध्यवर्ती अत्यंत प्रतिक्रियाशील होती है। ऊर्जा [[ गर्मी |ऊष्मा]] के रूप में आपूर्ति की जाती है, और प्रतिक्रिया तब अतिरिक्त ऊष्मा उत्पन्न करती है, जो इसे प्रस्तावित रखने की अनुमति देती है। | ||
अध्यन किया जाता है कि हाइड्रोकार्बन का दहन हाइड्रोजन परमाणु के द्वारा ईंधन से ऑक्सीजन में होता है, जिससे हाइड्रोपरॉक्साइड कण (HOO) मिलता है। यह हाइड्रोपरॉक्साइड देने के लिए आगे प्रतिक्रिया करता है, जो [[ हाइड्रॉक्सिल रेडिकल |हाइड्रॉक्सिल कण]] प्रदान करने के लिए विभक्त हो जाता है। इन प्रक्रियाओं की बड़ी विविधता होती है जो ईंधन कण और ऑक्सीकरण कण उत्पन्न करती है। ऑक्सीकरण करने वाली प्रजातियों में सिंगलेट ऑक्सीजन, हाइड्रॉक्सिल, मोनोएटोमिक ऑक्सीजन और [[ हाइड्रोपरोक्सिल |हाइड्रोपरोक्सिल]] सम्मलित हैं। ऐसे मध्यवर्ती अल्पकालिक होते हैं और उन्हें विभक्त नहीं किया जा सकता है। चूँकि, गैर-कण मध्यवर्ती स्थिर होते हैं और अपूर्ण दहन में उत्पन्न होते हैं। उदाहरण [[ इथेनॉल |इथेनॉल]] के दहन में उत्पादित एसीटैल्डिहाइड होता है। कार्बन और हाइड्रोकार्बन के दहन में मध्यवर्ती, कार्बन-मोनो-ऑक्साइड का विशेष महत्व है क्योंकि यह [[ज़हर|विष]] है, लेकिन [[ सिनगैस |सिनगैस]] के उत्पादन के लिए आर्थिक रूप से भी उपयोगी है। | अध्यन किया जाता है कि हाइड्रोकार्बन का दहन हाइड्रोजन परमाणु के द्वारा ईंधन से ऑक्सीजन में होता है, जिससे हाइड्रोपरॉक्साइड कण (HOO) मिलता है। यह हाइड्रोपरॉक्साइड देने के लिए आगे प्रतिक्रिया करता है, जो [[ हाइड्रॉक्सिल रेडिकल |हाइड्रॉक्सिल कण]] प्रदान करने के लिए विभक्त हो जाता है। इन प्रक्रियाओं की बड़ी विविधता होती है जो ईंधन कण और ऑक्सीकरण कण उत्पन्न करती है। ऑक्सीकरण करने वाली प्रजातियों में सिंगलेट ऑक्सीजन, हाइड्रॉक्सिल, मोनोएटोमिक ऑक्सीजन और [[ हाइड्रोपरोक्सिल |हाइड्रोपरोक्सिल]] सम्मलित हैं। ऐसे मध्यवर्ती अल्पकालिक होते हैं और उन्हें विभक्त नहीं किया जा सकता है। चूँकि, गैर-कण मध्यवर्ती स्थिर होते हैं और अपूर्ण दहन में उत्पन्न होते हैं। उदाहरण [[ इथेनॉल |इथेनॉल]] के दहन में उत्पादित एसीटैल्डिहाइड होता है। कार्बन और हाइड्रोकार्बन के दहन में मध्यवर्ती, कार्बन-मोनो-ऑक्साइड का विशेष महत्व है क्योंकि यह [[ज़हर|विष]] है, लेकिन [[ सिनगैस |सिनगैस]] के उत्पादन के लिए आर्थिक रूप से भी उपयोगी है। | ||
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रासायनिक गतिकी के दृष्टिकोण से दहन प्रक्रियाओं का विस्तृत विवरण, प्राथमिक प्रतिक्रियाओं के बड़े और जटिल विस्तार के निर्माण की आवश्यकता होती है।<ref>{{cite book|last1=Law|first1=C.K.|title=दहन भौतिकी|date=2006|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge, UK|isbn=9780521154215}}</ref> उदाहरण के लिए, हाइड्रोकार्बन ईंधन के दहन में सामान्यतः सैकड़ों रासायनिक प्रजातियां सम्मलित होती हैं जो हजारों प्रतिक्रियाओं के अनुसार प्रतिक्रिया करती हैं। | रासायनिक गतिकी के दृष्टिकोण से दहन प्रक्रियाओं का विस्तृत विवरण, प्राथमिक प्रतिक्रियाओं के बड़े और जटिल विस्तार के निर्माण की आवश्यकता होती है।<ref>{{cite book|last1=Law|first1=C.K.|title=दहन भौतिकी|date=2006|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge, UK|isbn=9780521154215}}</ref> उदाहरण के लिए, हाइड्रोकार्बन ईंधन के दहन में सामान्यतः सैकड़ों रासायनिक प्रजातियां सम्मलित होती हैं जो हजारों प्रतिक्रियाओं के अनुसार प्रतिक्रिया करती हैं। | ||
कम्प्यूटेशनल प्रवाह समाधानकर्ताओं के भीतर इस प्रकार के तंत्र को सम्मलित करना अभी भी मुख्य रूप से दो दिशा में अधिक विकट पूर्ण 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; द्वितीय, प्रतिक्रियाओं के कारण स्रोत शब्द समय के पैमाने की भिन्न संख्या का परिचय देता है जो पूर्ण [[ गतिशील प्रणाली |गतिशील प्रणाली]] को कठोर बनाता है। परिणाम स्वरुप, भारी ईंधन के साथ अशांत प्रतिक्रियाशील प्रवाह का प्रत्यक्ष संख्यात्मक अनुकरण शीघ्र ही आधुनिक उत्तम कंप्यूटरों के लिए भी कठिन हो जाता है।<ref>{{cite book|last1=Goussis|first1=D.|last2=Maas|first2=U.|title=अशांत दहन मॉडलिंग|date=2011|publisher=Springer Science|pages=193–220}}</ref> | कम्प्यूटेशनल प्रवाह समाधानकर्ताओं के भीतर इस प्रकार के तंत्र को सम्मलित करना अभी भी मुख्य रूप से दो दिशा में अधिक विकट पूर्ण 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; द्वितीय, प्रतिक्रियाओं के कारण स्रोत शब्द समय के पैमाने की भिन्न संख्या का परिचय देता है जो पूर्ण [[ गतिशील प्रणाली |गतिशील प्रणाली]] को कठोर बनाता है। परिणाम स्वरुप, भारी ईंधन के साथ अशांत प्रतिक्रियाशील प्रवाह का प्रत्यक्ष संख्यात्मक अनुकरण शीघ्र ही आधुनिक उत्तम कंप्यूटरों के लिए भी कठिन हो जाता है।<ref>{{cite book|last1=Goussis|first1=D.|last2=Maas|first2=U.|title=अशांत दहन मॉडलिंग|date=2011|publisher=Springer Science|pages=193–220}}</ref> | ||
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* जी-योजना।।<ref>{{cite journal|last1=Valorani|first1=M.|last2=Paolucci|first2=S.|title=जी-स्कीम: बहु-स्तरीय अनुकूली मॉडल में कमी के लिए एक ढांचा|journal=J. Comput. Phys.|date=2009|volume=228|issue=13|pages=4665–4701|doi=10.1016/j.jcp.2009.03.011|bibcode = 2009JCoPh.228.4665V }}</ref> | * जी-योजना।।<ref>{{cite journal|last1=Valorani|first1=M.|last2=Paolucci|first2=S.|title=जी-स्कीम: बहु-स्तरीय अनुकूली मॉडल में कमी के लिए एक ढांचा|journal=J. Comput. Phys.|date=2009|volume=228|issue=13|pages=4665–4701|doi=10.1016/j.jcp.2009.03.011|bibcode = 2009JCoPh.228.4665V }}</ref> | ||
* अपरिवर्तनीय ग्रिड (मिग) की विधि।<ref>{{cite journal|last1=Chiavazzo|first1=Eliodoro|last2=Karlin|first2=Ilya|last3=Gorban|first3=Alexander|title=अपरिवर्तनीय ग्रिड का उपयोग करते समय मॉडल में कमी में ऊष्मप्रवैगिकी की भूमिका|journal=Commun. Comput. Phys.|date=2010|volume=8|issue=4|pages=701–734|doi=10.4208/cicp.030709.210110a|bibcode=2010CCoPh...8..701C|url=http://www.math.le.ac.uk/people/ag153/homepage/ChiaKarGor2010.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/http://www.math.le.ac.uk/people/ag153/homepage/ChiaKarGor2010.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live|citeseerx=10.1.1.302.9316}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Chiavazzo|first1=Eliodoro|last2=Karlin|first2=Ilya|last3=Frouzakis|first3=Christos E.|last4=Boulouchos|first4=Konstantinos|title=हाइड्रोजन दहन के मॉडल में कमी के लिए अपरिवर्तनीय ग्रिड की विधि|journal=Proceedings of the Combustion Institute|date=2009|volume=32|doi=10.1016/j.proci.2008.05.014|pages=519–526|arxiv=0712.2386|s2cid=118484479}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Chiavazzo|first1=Eliodoro|last2=Karlin|first2=Ilya|last3=Gorban|first3=Alexander|last4=Boulouchos|first4=Konstantinos|title=दहन सिमुलेशन के लिए जाली बोल्ट्ज़मान विधि के साथ मॉडल कमी तकनीक का युग्मन|journal=Combust. Flame|date=2010|volume=157|issue=10|pages=1833–1849|doi=10.1016/j.combustflame.2010.06.009}}</ref> | * अपरिवर्तनीय ग्रिड (मिग) की विधि।<ref>{{cite journal|last1=Chiavazzo|first1=Eliodoro|last2=Karlin|first2=Ilya|last3=Gorban|first3=Alexander|title=अपरिवर्तनीय ग्रिड का उपयोग करते समय मॉडल में कमी में ऊष्मप्रवैगिकी की भूमिका|journal=Commun. Comput. Phys.|date=2010|volume=8|issue=4|pages=701–734|doi=10.4208/cicp.030709.210110a|bibcode=2010CCoPh...8..701C|url=http://www.math.le.ac.uk/people/ag153/homepage/ChiaKarGor2010.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/http://www.math.le.ac.uk/people/ag153/homepage/ChiaKarGor2010.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live|citeseerx=10.1.1.302.9316}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Chiavazzo|first1=Eliodoro|last2=Karlin|first2=Ilya|last3=Frouzakis|first3=Christos E.|last4=Boulouchos|first4=Konstantinos|title=हाइड्रोजन दहन के मॉडल में कमी के लिए अपरिवर्तनीय ग्रिड की विधि|journal=Proceedings of the Combustion Institute|date=2009|volume=32|doi=10.1016/j.proci.2008.05.014|pages=519–526|arxiv=0712.2386|s2cid=118484479}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Chiavazzo|first1=Eliodoro|last2=Karlin|first2=Ilya|last3=Gorban|first3=Alexander|last4=Boulouchos|first4=Konstantinos|title=दहन सिमुलेशन के लिए जाली बोल्ट्ज़मान विधि के साथ मॉडल कमी तकनीक का युग्मन|journal=Combust. Flame|date=2010|volume=157|issue=10|pages=1833–1849|doi=10.1016/j.combustflame.2010.06.009}}</ref> | ||
=== काइनेटिक मॉडलिंग === | === 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 को ज्ञात लगाया जा सकता है।<ref>{{cite journal|last1=Reyes|first1=J.A.|last2=Conesa|first2=J.A.|last3=Marcilla|first3=A.|title=पॉलीकोटेड कार्टन रीसाइक्लिंग का पायरोलिसिस और दहन। गतिज मॉडल और एमएस विश्लेषण|journal=Journal of Analytical and Applied Pyrolysis|date=2001|volume=58-59|pages=747–763|doi=10.1016/S0165-2370(00)00123-6}}</ref> | उदाहरण के लिए थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण का उपयोग करके विभिन्न सामग्रियों के दहन में थर्मल अपघटन के प्रतिक्रिया तंत्र में अंतर्दृष्टि के लिए गतिज मॉडलिंग को ज्ञात लगाया जा सकता है।<ref>{{cite journal|last1=Reyes|first1=J.A.|last2=Conesa|first2=J.A.|last3=Marcilla|first3=A.|title=पॉलीकोटेड कार्टन रीसाइक्लिंग का पायरोलिसिस और दहन। गतिज मॉडल और एमएस विश्लेषण|journal=Journal of Analytical and Applied Pyrolysis|date=2001|volume=58-59|pages=747–763|doi=10.1016/S0165-2370(00)00123-6}}</ref> | ||
==तापमान == | ==तापमान == | ||
[[File:Zoom lunette ardente.jpg|thumb|[[ एंटोनी लवॉज़िएर ]] प्रवर्धित सूर्य प्रकाश द्वारा उत्पन्न दहन से संबंधित प्रयोग कर रहे हैं।]]पूर्ण दहन स्थितियों का अध्यन करते हुए, जैसे रुद्धोष्म स्थितियों के अंतर्गत पूर्ण दहन, रुद्धोष्म दहन के तापमान द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। यह तापमान उत्पन्न करने वाला सूत्र ऊष्मप्रवैगिकी के प्रथम नियम पर आधारित है और इस तथ्य पर ध्यान देता है कि दहन की ऊष्मा का उपयोग पूर्ण रूप से ईंधन, दहन, हवा या ऑक्सीजन और दहन उत्पाद गैसों द्वारा फ्लू गैस को गर्म करने के लिए किया जाता है। | [[File:Zoom lunette ardente.jpg|thumb|[[ एंटोनी लवॉज़िएर ]] प्रवर्धित सूर्य प्रकाश द्वारा उत्पन्न दहन से संबंधित प्रयोग कर रहे हैं।]]पूर्ण दहन स्थितियों का अध्यन करते हुए, जैसे रुद्धोष्म स्थितियों के अंतर्गत पूर्ण दहन, रुद्धोष्म दहन के तापमान द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। यह तापमान उत्पन्न करने वाला सूत्र ऊष्मप्रवैगिकी के प्रथम नियम पर आधारित है और इस तथ्य पर ध्यान देता है कि दहन की ऊष्मा का उपयोग पूर्ण रूप से ईंधन, दहन, हवा या ऑक्सीजन और दहन उत्पाद गैसों द्वारा फ्लू गैस को गर्म करने के लिए किया जाता है। | ||
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*[[ प्रकाश स्रोतों की सूची ]] | *[[ प्रकाश स्रोतों की सूची ]] | ||
{{col-end}} | {{col-end}} | ||
== संदर्भ == | == संदर्भ == | ||
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==अग्रिम पठन== | ==अग्रिम पठन== | ||
* {{cite book | last1 = Poinsot | first1 = Thierry | last2 = Veynante | first2 = Denis |url=http://elearning.cerfacs.fr/combustion/onlinePoinsotBook/buythirdedition/index.php |title=Theoretical and Numerical Combustion |edition=3rd |publisher=European Centre for Research and Advanced Training in Scientific Computation |year=2012}} | * {{cite book | last1 = Poinsot | first1 = Thierry | last2 = Veynante | first2 = Denis |url=http://elearning.cerfacs.fr/combustion/onlinePoinsotBook/buythirdedition/index.php |title=Theoretical and Numerical Combustion |edition=3rd |publisher=European Centre for Research and Advanced Training in Scientific Computation |year=2012}} | ||
* {{cite book | editor1-last = Lackner | editor1-first = Maximilian | editor2-last = Winter | editor2-first = Franz | editor3-last = Agarwal | editor3-first = Avinash K. | url=http://as.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-3527324496.html |title=Handbook of Combustion, 5 volume set | publisher = [[Wiley-VCH]] | year = 2010 | isbn = 978-3-527-32449-1}} | * {{cite book | editor1-last = Lackner | editor1-first = Maximilian | editor2-last = Winter | editor2-first = Franz | editor3-last = Agarwal | editor3-first = Avinash K. | url=http://as.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-3527324496.html |title=Handbook of Combustion, 5 volume set | publisher = [[Wiley-VCH]] | year = 2010 | isbn = 978-3-527-32449-1}} | ||
| Line 274: | Line 259: | ||
* {{cite book | editor-last = Baukal| editor-first = Charles E. Jr | title = The John Zink Hamworthy Combustion Handbook: Three-Volume Set | edition = Second | contribution = Industrial Combustion | year = 2013}} | * {{cite book | editor-last = Baukal| editor-first = Charles E. Jr | title = The John Zink Hamworthy Combustion Handbook: Three-Volume Set | edition = Second | contribution = Industrial Combustion | year = 2013}} | ||
* {{cite book | last = Gardiner | first = W. C. Jr | title = Gas-Phase Combustion Chemistry | year = 2000 | edition = Revised}} | * {{cite book | last = Gardiner | first = W. C. Jr | title = Gas-Phase Combustion Chemistry | year = 2000 | edition = Revised}} | ||
{{Fire}} | {{Fire}} | ||
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दहन (जलने) के समय ईंधन के परिणामस्वरूप अग्नि की ज्वाला
File:Regenerative thermal oxidizer.jpg
पुनर्योजी थर्मल ऑक्सीडाइज़र औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए दहन नियंत्रण प्रदान करता है।
दहन, या जलना,[1] ईंधन (रिडक्टेंट) और ऑक्सीडेंट, सामान्यतः वायुमंडलीय ऑक्सीजन के मध्य 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 जलती हुई माचिस का उपयोग करना), लौ से निकलने वाली गर्मी पर्याप्त ऊर्जा प्रदान कर सकती है।
दहन प्रायः प्राथमिक प्रतिक्रिया रेडिकल का जटिल अनुक्रम होता है। ठोस ईंधन, जैसे लकड़ी और कोयले, पहले गैसीय ईंधन का उत्पादन करने के लिए एंडोथर्मिक पायरोलिसिस से गुजरते हैं, जिसके दहन के पश्चात उनमें से अधिक उत्पादन के लिए आवश्यक गर्मी की आपूर्ति होती है। दहन प्रायः इतना गर्म होता है कि सुलगने या लौ के रूप में उद्दीप्त प्रकाश उत्पन्न होता है। जल वाष्प में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के दहन में सरल उदाहरण देखा जा सकता है, प्रतिक्रिया जो सामान्यतः रॉकेट इंजन को ईंधन देने के लिए उपयोग की जाती है। यह प्रतिक्रिया 242 kJ/mol (किलोजूल / इकाई (इकाई) ऊष्मा मुक्त करती है और तदनुसार (स्थिर तापमान और दबाव पर) तापीय धारिता को कम करती है:
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। चूँकि, पूर्ण दहन प्राप्त करना लगभग असंभव है, क्योंकि रासायनिक संतुलन आवश्यक 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 सामान्यतः 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 लघु मात्रा भी बनाएगा, जिसे सामान्यतः एनओएक्स कहा जाता है, क्योंकि नाइट्रोजन का दहन थर्मोडायनामिक रूप से उच्च तापमान पर होता है, लेकिन कम तापमान पर नहीं। चूँकि जलाना विरले ही स्वच्छ होता है, इसलिए कानून द्वारा ईंधन गैस की सफाई या उत्प्रेरक परिवर्तन की आवश्यकता हो सकती है।
आग स्वाभाविक रूप से होती है, जो बिजली गिरने या ज्वालामुखीय उत्पादों द्वारा प्रज्वलित होती है। दहन (अग्नि) मानव द्वारा कैम्प फायर और अलाव के रूप में शोध की गई प्रथम नियंत्रित रासायनिक प्रतिक्रिया थी, और मानवता के लिए ऊर्जा उत्पन्न करने की मुख्य विधि बनी हुई है। सामान्यतः, 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 ऊर्जा जैसे विविध उपयोग है। दहन भी वर्तमान में राकेट को शक्ति देने के लिए उपयोग की जाने वाली एकमात्र प्रतिक्रिया है। दहन का उपयोग गैर-अनर्थकारी और अनर्थकारी दोनों प्रकार के कचरे को नष्ट (भस्म) करने के लिए भी किया जाता है।
दहन के लिए ऑक्सीडेंट में उच्च ऑक्सीकरण क्षमता होती है और इसमें वायुमंडलीय या शुद्ध ऑक्सीजन, क्लोरीन, एक अधातु तत्त्व, क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड, नाइट्रस ऑक्साइड और नाइट्रिक एसिड सम्मलित 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। चूँकि सामान्यतः उत्प्रेरित नहीं होता, दहन को प्लैटिनम या वैनेडियम द्वारा उत्प्रेरित किया जा सकता है, जैसा कि संपर्क प्रक्रिया में होता है।
प्रकार
पूर्ण और अपूर्ण
पूर्ण
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मीथेन हाइड्रोकार्बन का दहन।
पूर्ण दहन में, अभिकारक ऑक्सीजन में जलता है और सीमित संख्या में उत्पाद बनाता है। जब 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 सामान्य ऑक्साइड होते हैं। कार्बन से कार्बन-डाइ-ऑक्साइड, सल्फर से सल्फर-डाइ-ऑक्साइड और आयरन से आयरन (III) ऑक्साइड निकलेगा। जब ऑक्सीजन ऑक्सीकरण होने पर नाइट्रोजन को दहनशील पदार्थ नहीं माना जाता है। ऐसा होने पर, विभिन्न नाइट्रोजन ऑक्साइड की अल्प मात्रा (सामान्यतः नामित NOx|NO
xप्रजातियां) तब बनती हैं जब हवा ऑक्सीडेटिव होती है।
दहन अनिवार्य 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 ट्राइऑक्साइड मात्रात्मक रूप से उत्पन्न नहीं