दहन: Difference between revisions

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[[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) | मोल (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:


: <ce>2H_2(g){+}O_2(g)\rightarrow 2H_2O\uparrow</ce>
: <ce>2H_2(g){+}O_2(g)\rightarrow 2H_2O\uparrow</ce>
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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 ट्रायऑक्साइड |सल्फर ट्राइऑक्साइड]] मात्रात्मक रूप से उत्पन्न नहीं होता है। {{NOx}} प्रजातियां लगभग {{convert|2800|F|C}} (डिग्री फारेनहाइट) (1,540 डिग्री सेल्सियस) से ऊपर महत्वपूर्ण मात्रा में प्रदर्शित होती है, और उच्च तापमान पर अधिक उत्पादन होता है। {{NOx}} की मात्रा भी ऑक्सीजन की अधिकता का कार्य है।<ref name="NOx formation">[http://www.alentecinc.com/papers/NOx/The%20formation%20of%20NOx_files/The%20formation%20of%20NOx.htm The formation of NOx]. Alentecinc.com. Retrieved on 2010-09-28.</ref>
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 ट्रायऑक्साइड |सल्फर ट्राइऑक्साइड]] मात्रात्मक रूप से उत्पन्न नहीं होता है। {{NOx}} प्रजातियां लगभग {{convert|2800|F|C}} (डिग्री फारेनहाइट) (1,540 डिग्री सेल्सियस) से ऊपर महत्वपूर्ण मात्रा में प्रदर्शित होती है, और उच्च तापमान पर अधिक उत्पादन होता है। {{NOx}} की मात्रा भी ऑक्सीजन की अधिकता का कार्य है।<ref name="NOx formation">[http://www.alentecinc.com/papers/NOx/The%20formation%20of%20NOx_files/The%20formation%20of%20NOx.htm The formation of NOx]. Alentecinc.com. Retrieved on 2010-09-28.</ref>


अधिकांश औद्योगिक अनुप्रयोगों और आग में, वायु ऑक्सीजन ({{chem|O|2}}) का स्रोत है I हवा में, ऑक्सीजन का प्रत्येक मोल लगभग {{val|3.71|ul=मोल}} नाइट्रोजन के साथ मिश्रित होता है। नाइट्रोजन दहन में भाग नहीं लेता है, लेकिन उच्च तापमान पर कुछ नाइट्रोजन NOx थर्मल में परिवर्तित हो जाएगा I {{chem|NO|''x''}} (अधिकतम नाइट्रिक ऑक्साइड {{chem|NO}}, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड की बहु अल्प मात्रा के {{chem|NO|2}} साथ ) दूसरी ओर, जब ईंधन को पूर्ण रूप से  जलाने के लिए अपर्याप्त ऑक्सीजन होती है, तो कुछ ईंधन कार्बन मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है, और कुछ हाइड्रोजन अप्रतिक्रियाशील रहते हैं। इसलिए, हवा में हाइड्रोकार्बन के दहन के लिए समीकरणों के  पूर्ण समुच्चय को ईंधन में कार्बन और हाइड्रोजन के मध्य ऑक्सीजन के वितरण के लिए अतिरिक्त गणना की आवश्यकता होती है।
अधिकांश औद्योगिक अनुप्रयोगों और आग में, वायु ऑक्सीजन ({{chem|O|2}}) का स्रोत है I हवा में, ऑक्सीजन का प्रत्येक इकाई लगभग {{val|3.71|ul=मोल}} नाइट्रोजन के साथ मिश्रित होता है। नाइट्रोजन दहन में भाग नहीं लेता है, लेकिन उच्च तापमान पर कुछ नाइट्रोजन NOx थर्मल में परिवर्तित हो जाएगा I {{chem|NO|''x''}} (अधिकतम नाइट्रिक ऑक्साइड {{chem|NO}}, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड की बहु अल्प मात्रा के {{chem|NO|2}} साथ ) दूसरी ओर, जब ईंधन को पूर्ण रूप से  जलाने के लिए अपर्याप्त ऑक्सीजन होती है, तो कुछ ईंधन कार्बन मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है, और कुछ हाइड्रोजन अप्रतिक्रियाशील रहते हैं। इसलिए, हवा में हाइड्रोकार्बन के दहन के लिए समीकरणों के  पूर्ण समुच्चय को ईंधन में कार्बन और हाइड्रोजन के मध्य ऑक्सीजन के वितरण के लिए अतिरिक्त गणना की आवश्यकता होती है।


पूर्ण दहन के लिए आवश्यक वायु की मात्रा को शुद्ध वायु के रूप में जाना जाता है{{Citation needed|date=May 2020}}. चूँकि, व्यवहार में, उपयोग की जाने वाली हवा शुद्ध हवा की तुलना में 2-3 गुना अधिक होती है।
पूर्ण दहन के लिए आवश्यक वायु की मात्रा को शुद्ध वायु के रूप में जाना जाता है{{Citation needed|date=May 2020}}. चूँकि, व्यवहार में, उपयोग की जाने वाली हवा शुद्ध हवा की तुलना में 2-3 गुना अधिक होती है।
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सामान्यतः, ऑक्सीजन में हाइड्रोकार्बन के[[ स्तुईचिओमेटरी | स्टोइकोमेट्रिक]] दहन के लिए [[ रासायनिक समीकरण |रासायनिक समीकरण]] है:
सामान्यतः, ऑक्सीजन में हाइड्रोकार्बन के[[ स्तुईचिओमेटरी | स्टोइकोमेट्रिक]] दहन के लिए [[ रासायनिक समीकरण |रासायनिक समीकरण]] है:


 C<sub>x</sub>H<sub>Y</sub> + zO<sub>2</sub>  -> XCO<sub>2</sub> + y/2 H<sub>2</sub>O
 '''<big>C<sub>x</sub>H<sub>Y</sub> + zO<sub>2</sub>  -> XCO<sub>2</sub> + y/2 H<sub>2</sub>O</big>'''


जहाँ, <math>z = x + \frac{y}{4}</math>.
जहाँ, <math>z = x + \frac{y}{4}</math>.
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उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन में [[ प्रोपेन |प्रोपेन]] का स्टोइकोमेट्रिक जलना है:
उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन में [[ प्रोपेन |प्रोपेन]] का स्टोइकोमेट्रिक जलना है:


C<sub>3</sub>H<sub>8</sub> + 5O<sub>2</sub>   -> 3O<sub>2</sub>  + 4H<sub>2</sub>O
'''<big>C<sub>3</sub>H<sub>8</sub> + 5O<sub>2</sub>   -> 3O<sub>2</sub>  + 4H<sub>2</sub>O</big>'''


=== हवा में हाइड्रोकार्बन का स्टोइकोमेट्रिक दहन ===
=== हवा में हाइड्रोकार्बन का स्टोइकोमेट्रिक दहन ===
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उदाहरण के लिए, जब {{val|1|ul=मोल}} को {{val|28.6|ul=मोल}} हवा (स्टोइकोमेट्रिक मात्रा का 120%) के साथ जलाया जाता है, तो दहन उत्पादों में 3.3% {{chem|O|2}} होता है I {{val|1400|ul=K}} पर, रासायनिक संतुलन दहन उत्पादों में 0.03% {{chem|NO}} और 0.002% {{chem|OH}}. होता है I {{val|1800|ul=K}} पर, दहन उत्पादों में 0.17% {{chem|NO}}, 0.05% {{chem|OH}}, 0.01% {{chem|CO}}, और 0.004% {{chem|H|2}}. होता हैI<ref name="EquiWeb">[http://www.crct.polymtl.ca/equiweb.php] Equilib-Web</ref>  
उदाहरण के लिए, जब {{val|1|ul=मोल}} को {{val|28.6|ul=मोल}} हवा (स्टोइकोमेट्रिक मात्रा का 120%) के साथ जलाया जाता है, तो दहन उत्पादों में 3.3% {{chem|O|2}} होता है I {{val|1400|ul=K}} पर, रासायनिक संतुलन दहन उत्पादों में 0.03% {{chem|NO}} और 0.002% {{chem|OH}}. होता है I {{val|1800|ul=K}} पर, दहन उत्पादों में 0.17% {{chem|NO}}, 0.05% {{chem|OH}}, 0.01% {{chem|CO}}, और 0.004% {{chem|H|2}}. होता हैI<ref name="EquiWeb">[http://www.crct.polymtl.ca/equiweb.php] Equilib-Web</ref>  


[[ डीजल इंजन |डीजल इंजनों]] के छोटे कणों का दहन करने के लिए ऑक्सीजन की अधिकता के साथ चलते हैं जो केवल ऑक्सीजन की स्टोइकोमेट्रिक मात्रा के साथ बनते हैं, आवश्यक रूप से नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन का उत्पादन करते हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोपीय संघ दोनों वाहन नाइट्रोजन ऑक्साइड [[ उत्सर्जन मानक |उत्सर्जन]] की सीमा लागू करते हैं, जिसके लिए विशेष उत्प्रेरक परिवर्तन या [[ यूरिया |यूरिया]] के साथ निकास के उपचार की आवश्यकता होती है। ([[ डीजल निकास द्रव | डीजल निकास द्रव]] देखें)।
[[ डीजल इंजन |डीजल इंजनों]] के छोटे कणों का दहन करने के लिए ऑक्सीजन की अधिकता के साथ चलते हैं जो केवल ऑक्सीजन की स्टोइकोमेट्रिक मात्रा के साथ बनते हैं, आवश्यक रूप से नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन का उत्पादन करते हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोपीय संघ दोनों वाहन नाइट्रोजन ऑक्साइड [[ उत्सर्जन मानक |उत्सर्जन]] की सीमा लागू करते हैं, जिसके लिए विशेष उत्प्रेरक परिवर्तन या [[ यूरिया |यूरिया]] के साथ निकास के उपचार की आवश्यकता होती है। ([[ डीजल निकास द्रव |डीजल निकास द्रव]] देखें)।


=== ऑक्सीजन में हाइड्रोकार्बन का अपूर्ण दहन ===
=== ऑक्सीजन में हाइड्रोकार्बन का अपूर्ण दहन ===


ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोकार्बन का अपूर्ण (आंशिक) दहन मुख्य रूप से {{chem|CO}} युक्त गैस मिश्रण उत्पन्न करता है I {{chem|CO|2}}, {{H2O}}, तथा {{chem|H|2}}. इस तरह के गैस मिश्रण सामान्यतः धातुओं के [[ गर्मी से निजात | गर्मी से मुक्ति]], हीट-ट्रीटमेंट और [[ carburizing | कार्बराइजिंग]] के लिए सुरक्षात्मक वातावरण के रूप में उपयोग के लिए तैयार किए जाते हैं।<ref>ASM Committee on Furnace Atmospheres, ''Furnace atmospheres and carbon control'', Metals Park, OH [1964].</ref> ऑक्सीजन में एक हाइड्रोकार्बन के एक मोल (इकाई) के अपूर्ण दहन के लिए सामान्य प्रतिक्रिया समीकरण है:
ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोकार्बन का अपूर्ण (आंशिक) दहन मुख्य रूप से {{chem|CO}} युक्त गैस मिश्रण का उत्पन्न करता है I जैसे- {{chem|CO|2}}, {{H2O}}, तथा {{chem|H|2}} इत्यादिI इस प्रकार के गैस मिश्रण सामान्यतः धातुओं के [[ गर्मी से निजात |ताप-उपचार]], और गैस [[ carburizing |कार्बराइजिंग]] के लिए सुरक्षात्मक वातावरण के रूप में उपयोग के लिए तैयार किए जाते हैं।<ref>ASM Committee on Furnace Atmospheres, ''Furnace atmospheres and carbon control'', Metals Park, OH [1964].</ref> ऑक्सीजन में हाइड्रोकार्बन के इकाई के अपूर्ण दहन के लिए सामान्य प्रतिक्रिया समीकरण है:


: <केम> \ 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}</ रसायन>
:    '''<big>C<sub>x</sub>H<sub>Y</sub> + zO<sub>2</sub>  ->  aCO<sub>2</sub> + bCO + cH<sub>2</sub>O + dH<sub>2</sub></big>'''    


जब z स्टोइकोमेट्रिक मान के लगभग 50% से नीचे गिर जाता है, तो मीथेन {{chem|CH|4}} 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।
जब z स्टोइकोमेट्रिक मान के लगभग 50% से अल्प हो जाता है, तो मीथेन ({{chem|CH|4}}) महत्वपूर्ण दहन उत्पाद बन सकता है; जब z स्टोइकोमेट्रिक मान के लगभग 35% से अल्प हो जाता है, तो तात्विक 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।<ref>{{cite journal | title = एक्ज़ोथिर्मिक वायुमंडल| journal = Industrial Heating | page = 22 | date = June 2013 | url = http://www.industrialheating.com/articles/91142-exothermic-atmospheres  | access-date = 5 July 2013}}</ref><ref name="ExoCalc">[http://www.industrialheating.com/ExoCalc] ExoCalc</ref> उदाहरण के लिए, प्रोपेन के एक मोल (इकाई) के दहन में ({{chem|C|3|H|8}}) के चार मोल के साथ {{chem|O|2}}, दहन गैस के सात मोल बनते हैं, और z स्टोइकोमेट्रिक मान का 80% है। तीन मौलिक संतुलन समीकरण हैं:
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।<ref>{{cite journal | title = एक्ज़ोथिर्मिक वायुमंडल| journal = Industrial Heating | page = 22 | date = June 2013 | url = http://www.industrialheating.com/articles/91142-exothermic-atmospheres  | access-date = 5 July 2013}}</ref><ref name="ExoCalc">[http://www.industrialheating.com/ExoCalc] ExoCalc</ref> उदाहरण के लिए, प्रोपेन इकाई के दहन में ({{chem|C|3|H|8}}) के चार इकाई के साथ {{chem|O|2}}, दहन गैस के सात इकाई बनते हैं, और z स्टोइकोमेट्रिक मान का 80% है। तीन मौलिक संतुलन समीकरण हैं:
* कार्बन: <math>a + b = 3</math>
* '''कार्बन:'''  <math>a + b = 3</math>
* हाइड्रोजन: <math>2c + 2d = 8</math>
* '''हाइड्रोजन:'''  <math>2c + 2d = 8</math>
* ऑक्सीजन: <math>2a + b + c = 8</math>
* '''ऑक्सीजन:'''  <math>2a + b + c = 8</math>
दहन गैस संरचना की गणना करने के लिए ये तीन समीकरण अपने आप में अपर्याप्त हैं। चूँकि, संतुलन की स्थिति में, [[ जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया |जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया]] और समीकरण देती है:
दहन गैस संरचना की गणना करने के लिए तीन समीकरण स्वयं में अपर्याप्त हैं। चूँकि, संतुलन की स्थिति में, [[ जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया |जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया]] समीकरण देती है:


: <केम>CO + H2O -> CO2 + H2</केम>; <math>K_{eq} = \frac{a \times d}{b \times c}</math>
: CO + <big>H<sub>2</sub>O</big> -> CO2 + <big>H<sub>2</sub></big> <math>K_{eq} = \frac{a \times d}{b \times c}</math>
उदाहरण के लिए, एट {{val|1200|ul=K}} का मान K{{sub|eq}}0.728 है।<ref name="ReacWeb">{{cite web|url=http://www.crct.polymtl.ca/reacweb.htm |title=प्रतिक्रिया-वेब|publisher=Crct.polymtl.ca |access-date=2018-07-12}}</ref> दहन गैस में 42.4% {{H2O}}, 29.0% {{CO2}}, 14.7% {{chem|H|2}} होता है और 13.9% {{chem|CO}}. कार्बन स्थिर अवस्था बन जाता है {{val|1200|ul=K}} तथा {{val|1|ul=atm}} दबाव जब z स्टोइकोमेट्रिक मान के 30% से कम हो, जिस बिंदु पर दहन उत्पादों में 98% {{chem|H|2}} से अधिक होता है तथा {{chem|CO}} और लगभग 0.5% {{chem|CH|4}}.
उदाहरण के लिए, {{val|1200|ul=K}} पर K{{sub|eq}} का मान 0.728 है।<ref name="ReacWeb">{{cite web|url=http://www.crct.polymtl.ca/reacweb.htm |title=प्रतिक्रिया-वेब|publisher=Crct.polymtl.ca |access-date=2018-07-12}}</ref> दहन गैस में 42.4% {{H2O}}, 29.0% {{CO2}}, 14.7% {{chem|H|2}} और 13.9% {{chem|CO}} होता है। कार्बन {{val|1200|ul=K}} तथा {{val|1|ul=atm}} दबाव पर स्थिर अवस्था बन जाती है जब z स्टोइकोमेट्रिक मान के 30% से अल्प होता है, जिस बिंदु पर दहन उत्पादों में 98% {{chem|H|2}} से अधिक होता है तथा {{chem|CO}} का लगभग 0.5% {{chem|CH|4}} होता है।


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


===[[ तरल ईंधन ]] ===
===[[ तरल ईंधन ]] ===


एक ऑक्सीकरण वातावरण में एक तरल ईंधन का दहन वास्तव में गैस चरण में होता है। यह वाष्प जो जलती है, तरल नहीं है। इसलिए, एक तरल सामान्यतः एक निश्चित तापमान से ऊपर ही आग पकड़ लेगा: इसका [[ फ़्लैश प्वाइंट ]]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।
ऑक्सीकरण वाले वातावरण में तरल ईंधन का दहन वास्तव में गैस चरण में होता है। वाष्प जलती है, जबकि तरल जलता नहीं है। इसलिए, तरल सामान्य रूप से निश्चित तापमान से ऊपर ही आग पकड़ लेगा: और तरल ईंधन  [[ फ़्लैश प्वाइंट |फ़्लैश बिंदु]] का न्यूनतम तापमान होता है जिस पर वह हवा के साथ ज्वलनशील मिश्रण बना सकता है। यह न्यूनतम तापमान है जिस पर दहन प्रारम्भ करने के लिए हवा में पर्याप्त वाष्पित ईंधन होता है।


=== गैसीय ईंधन ===
=== गैसीय ईंधन ===
गैसीय ईंधन का दहन चार विशिष्ट प्रकार के जलने में से एक के माध्यम से हो सकता है: [[ प्रसार लौ |प्रसार लौ,]] [[ पूर्व मिश्रित लौ |पूर्व मिश्रित लौ]] ,ऑटो [[ ऑटोइग्निटिव रिएक्शन फ्रंट |ऑटोइग्निटिव रिएक्शन फ्रंट]] , या [[ विस्फोट |विस्फोट]] के रूप में।<ref name=":0">{{Cite journal|last=Bradley|first=D|date=2009-06-25|title=दहन और भविष्य के इंजन ईंधन का डिजाइन|journal=Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science|language=en|volume=223|issue=12|pages=2751–2765|doi=10.1243/09544062jmes1519|s2cid=97218733}}</ref> वास्तव में जलने का प्रकार इस बात पर निर्भर करता है कि हीटिंग से पहले ईंधन और ऑक्सीडाइज़र किस सीमा तक मिश्रित होते हैं: उदाहरण के लिए, यदि ईंधन और ऑक्सीडाइज़र प्रारम्भ में अलग हो जाते हैं, तो प्रसार लौ बनती है, अन्यथा पूर्व मिश्रित लौ बनती है। इसी तरह, जलने का प्रकार भी दबाव पर निर्भर करता है: एक विस्फोट, उदाहरण के लिए, मजबूत शॉक वेव के साथ मिलकर एक ऑटोइग्निटिव रिएक्शन फ्रंट है जो इसे इसकी विशेषता उच्च दबाव शिखर और उच्च[[ विस्फोट वेग ]]देता है।<ref name=":0" />
गैसीय ईंधन का दहन चार विशिष्ट प्रकार के जलने के माध्यम से हो सकता है: [[ प्रसार लौ |प्रसार लौ,]] [[ पूर्व मिश्रित लौ |पूर्व मिश्रित लौ]], [[ ऑटोइग्निटिव रिएक्शन फ्रंट |स्वत: प्रज्वलित प्रतिक्रिया]], या [[ विस्फोट |विस्फोट]] के रूप में<ref name=":0">{{Cite journal|last=Bradley|first=D|date=2009-06-25|title=दहन और भविष्य के इंजन ईंधन का डिजाइन|journal=Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science|language=en|volume=223|issue=12|pages=2751–2765|doi=10.1243/09544062jmes1519|s2cid=97218733}}</ref> वास्तव में जलने का प्रकार इस पर निर्भर करता है कि ऊष्मा होने से पहले ईंधन और ऑक्सीडाइज़र को कितनी मात्रा में मिश्रित किया जाता है: उदाहरण के लिए, यदि ईंधन और ऑक्सीडाइज़र प्रारम्भ में भिन्न हो जाते हैं, तो प्रसार लौ बनती है, अन्यथा पूर्व मिश्रित लौ बनती है। इसी प्रकार, जलने का प्रकार भी दबाव पर निर्भर करता है: विस्फोट, उदाहरण के लिए, हवा के साथ युग्मित स्वत: प्रतिक्रियात्मक प्रतिक्रिया है जो इसे अपनी विशेषता उच्च दबाव शिखर और [[ विस्फोट वेग |विस्फोट वेग]] प्रदान करता है <ref name=":0" />




Revision as of 12:56, 21 January 2023

"जलता हुआ" redirects here. For क्षति का प्रकार, see जलाना. For बाहरी प्रज्वलन के बिना दहन, see स्वयमेव जल उठना. For वाहन का इंजन, see आंतरिक दहन इंजन. For अन्य उपयोग, see जलन (बहुविकल्पी). For और, see दहन (बहुविकल्पी). For और, see फायरिंग (बहुविकल्पी).
File:Et baal.jpg
दहन (जलने) के दौर से गुजर रहे ईंधन के परिणामस्वरूप आग की लपटें
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

See also: पायरोलिसिस


पूर्ण

File:Combustion reaction of methane.jpg
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