Хийн түлш: тодорхойлолт, шинж чанар, үйлдвэрлэлийн арга, хэрэглээ

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-02 13:59

Хийн түлшийг 19-р зууны дунд үеэс мэддэг болсон. Тэр үед алдарт инженер Ленуар анхны хийн дотоод шаталтат хөдөлгүүрийг бүтээжээ. Энэхүү төхөөрөмж нь анхдагч байсан бөгөөд шатаах камерыг урьдчилан шахахгүйгээр ажилладаг байв. Орчин үеийн хөдөлгүүрүүд үүнд тохирохгүй. Өнөөдөр хийн түлшний хэрэглээ зөвхөн автомашинаар хязгаарлагдахгүй. Энэхүү байгаль орчинд ээлтэй, хямд, боломжийн түлш нь улам олон шинэ салбаруудыг идэвхтэй байлдан дагуулж, үндэсний эдийн засгийн бүх салбарт идэвхтэй ашиглагдаж байна. Энэ нийтлэлд түлшний тодорхойлолт, шинж чанарыг тусгасан болно. Ерөнхийдөө энэ нь тэдгээрийг хэрхэн үйлдвэрлэж, ашиглаж байгааг тайлбарладаг.

Ерөнхий мэдээлэл

Хийн түлш нь шатамхай бодис юм. Энэхүү чанар, ашигтай шинж чанарыг шинжлэх ухааны янз бүрийн салбарт ашигладагтехнологи. Тухайлбал, хүн ам, аж үйлдвэр нь хийн түлшний бойлерыг улам бүр ашиглаж байна. Энэ түлшинд нүүрстөрөгчийн исэл (диоксид), нүүрстөрөгчийн давхар ислийн уур, түүнчлэн азот, устөрөгч, хүчилтөрөгч болон бусад хольц зэрэг элементүүд янз бүрийн хэмжээгээр агуулагдаж болно. Хийн түлшээр ажилладаг орчин үеийн төхөөрөмжүүд нь ажлын хийн химийн найрлагад маш мэдрэмтгий байдаг. Хэрэв энэ нь үйлдвэрлэгчийн санал болгосон стандартад нийцэхгүй бол тоног төхөөрөмж эвдэрч, өндөр өртөгтэй засвар хийх шаардлагатай болно.

Хий бүрдүүлдэг бүх бодисыг шатамхай ба шатдаггүй гэж хувааж болно. Эхнийх нь метанаас гадна этан, пропан, бутан юм. Тэсрэх чадвартай, үүний дагуу шатамхай бодис нь нүүрстөрөгчийн дутуу исэл ба устөрөгч юм. Устөрөгч нь ялангуяа аюултай. Ийм учраас хийн цилиндрт хадгалахыг зөвлөдөггүй. Хамгийн сайн шийдэл бол устөрөгчийн генератор худалдаж авах явдал юм. Энэ төхөөрөмж нь шаардлагатай бол нэрмэл уснаас устөрөгчийг гаргаж авдаг. Ингэснээр их хэмжээний хий дэлбэрэх аюул арилна.

Төр нь шингэн болон хийн түлшний бөөний худалдаанд монополь эрх мэдэлтэй. Энэ нь энэ төрлийн түүхий эдийн стратегийн ач холбогдлыг харуулж байна.

Шатахууны гарал үүслээр нь ангилах

Шингэн түлшний нэгэн адил хийн түлшийг ашигт малтмал хэлбэрээр олборлох эсвэл хиймэл нөхцөлд үйлдвэрлэж болно. Эхний тохиолдолд ийм түлшийг байгалийн гэж нэрлэдэг, хоёрдугаарт -хиймэл.

Мэргэжилтнүүд өөр өөр бүс нутгаас гаргаж авсан шингэн болон хийн түлшний найрлага дахь ялгааг тэмдэглэжээ. Химийн найрлагын ялгаатай байдлаас шалтгаалан шаталтын явцад ялгарах дулааны хэмжээ бага зэрэг ялгаатай байдаг. Байгалийн хийн түлш нь бараг бүхэлдээ (талбараас хамааран 95-99%) метан гэж нэрлэгддэг (химийн томъёо - CH_{4) -аас бүрддэг. Энэ түлшийг байгалийн хий гэж нэрлэдэг. Мөн энэ нь өнөөдөр хамгийн хямд эрчим хүчний эх үүсвэр юм. Ийм учраас энэ төрлийн эрчим хүчний нөөцийг үндэсний эдийн засгийн бүх салбарт идэвхтэй ашиглаж байна. Гэсэн хэдий ч бүх давуу талууд нь хийн түлшээр ажилладаг төхөөрөмжүүдийн аюулгүй байдлын бага түвшинд сүүдэрлэдэг. Хийн төхөөрөмж ашиглах журам зөрчсөний улмаас осол, хүний амь нас хохирсон тухай сэтгэл түгшээсэн мэдээ хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр тогтмол гарч байна.}

Хиймэл хийн түлш гэдэгт хатуу болон шингэн түлшийг боловсруулан гаргаж авсан бодисууд орно. Үүний хамгийн түгээмэл бөгөөд түгээмэл төрөл нь коксыг хагардаг хий юм. Гэрэлтүүлэг, ус, холимог түлшийг мөн энэ бүлэгт багтааж болно. Тодорхой хийн химийн найрлагаас хамааран шаталтын явцад ялгарах дулааны түвшин өргөн хүрээний хувьд өөр өөр байдаг. Ийм бодис нь тэсрэх аюултай. Энэ шалтгааны улмаас тэдгээрийг шатаахаас өмнө байгалийн хийтэй холихыг зөвлөж байна. Энэхүү арга хэмжээ нь хийн түлшээр ажилладаг төхөөрөмжүүдийн ашиглалтын аюулгүй байдлыг дарааллаар нь нэмэгдүүлдэг. Эдгээр залруулга нь тусгайлан тоноглогдсон суурин дээр хийгддэг. Дараа нь иймхийг эцсийн хэрэглэгчдэд цилиндрт эсвэл өөр хэлбэрээр нийлүүлдэг. Гэсэн хэдий ч ийм хольц нь аюултай биш боловч даралтат савтай ажиллах бүх дүрэм журам, аюулгүй ажиллагааны дүрмийг дагаж мөрдөх шаардлагатай хэвээр байна. Мөн энэ нь цорын ганц аюул биш юм. Энэ бодис нь хортой бөгөөд амьсгалах нь ноцтой үр дагавар, бүр үхэлд хүргэж болзошгүй.

Зориулалтын дагуу түлшний ангилал

Хий хэлбэрийн түлшийг дулааны суурилуулалт болон дотоод шаталтат хөдөлгүүрт хоёуланг нь ашигладаг. Үүний дагуу моторын түлш, зуухны түлш гэж хувааж болно.

Байгалийн хийг уурын зуух болон зуухны түлш болгон ашигладаг. Ховор тохиолдолд хиймэл түлш хэрэглэдэг. Зөвхөн зарим нэмэлтүүдтэй ижил төрлийн түлшийг машиныг цэнэглэхэд ашигладаг.

Байгалийн хийн тодорхойлолт

Энэхүү ашигт малтмалын манай улсын эдийн засаг, дэлхийн эдийн засгийн хөгжилд чухал ач холбогдлыг хэт үнэлэхэд хэцүү байдаг. Олон тооны машин, хийн түлшний бойлер, цахилгаан станц, дулааны болон хосолсон цахилгаан станцууд үүнийг ашигладаг. Цэнхэр түлшний (байгалийн хийг заримдаа ингэж нэрлэдэг) төсөөлж буй үнэд үндэслэн улсын төсвийг гаргадаг.

Энэ хийн 90 гаруй хувь нь метан молекулуудаас бүрддэг (CH_{4). Метанаас гадна байгалийн хий нь пропан, азот, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усны уур болон бусад хольцтой бутан агуулдаг (тэдгээрийг хортой гэж үздэг). ATБага хэмжээгээр байгалийн хий нь инертийн хий (гели болон бусад) агуулдаг. Сүүлийнх нь хий дээр ажилладаг машин, төхөөрөмж, механизмд сайнаар нөлөөлж, түлшний шаталтын үйл явцын физикийг сайжруулдаг гэж үздэг. Түлшний хэрэглээ, түүний чанарыг нүүрсустөрөгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувиар үнэлдэг.}

Байгалийн хий нь үнэ цэнэтэй түлш төдийгүй хэд хэдэн үйлдвэрийн түүхий эд юм. Тэгэхээр түүнд агуулагдах метанаас химийн томоохон үйлдвэрүүд устөрөгч гаргаж авдаг. Энэ урвал явагдахын тулд энэ нь исэлдсэн байх ёстой. Үүнээс устөрөгчөөс гадна ацетилен үүсдэг. Эдгээр бодисууд дээр үндэслэн бүх төрлийн альдегид, метилийн спирт (маш хортой, аюултай бодис), аммиак, ацетон, цууны хүчил гэх мэт бодисууд үүсдэг. Гэсэн хэдий ч байгалийн хийн хэрэглээний гол талбар нь янз бүрийн жолоодлогын механизм (машины хөдөлгүүр) болон бойлерийн төхөөрөмжүүдийн зориулалтаар хийн түлш шатаах явдал хэвээр байна.

Хийн үндсэн шинж чанарууд

Бүх хий (зөвхөн түлш биш) харьцангуй бага нягтын индексээр нэгддэг. Байгалийн хий болон түүний хиймэл аналогуудын хувьд түүний үнэ цэнийг нэг шоо метр тутамд 0.8 килограммаар тооцдог. Шингэрүүлсэн хийн түлшний нягт бага зэрэг өндөр бөгөөд нэг шоо метрт ойролцоогоор 2.3 килограмм байна.

Хий нь ихэвчлэн хортой бодис юм. Нүүрстөрөгчийн ислийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр хоруу чанар нэмэгддэг бахий дэх устөрөгчтэй хүхрийн нэгдлүүд. Агаар мандалд тодорхойлсон хортой хийн нэг буюу түүнээс дээш хувийг агуулсан хүн гурван минутын дотор үхлийн тунгаар хортой бодисоор амьсгалах болно.

Энэ хий нь тэсрэх аюултай. Үүнээс гадна нүүрстөрөгчийн дутуу исэл ба устөрөгчийн хувь хэмжээ нэмэгдэх тусам дэлбэрэлт үүсэх эрсдэл нэмэгддэг. Сонирхолтой шинж чанар: эдгээр бодисын агууламж 74% -иас их байвал хийн тэсрэх магадлал бараг тэг болно.

Түлшний гол шинж чанарууд

Тухайн төрлийн түлшний харьцуулсан дүн шинжилгээ хийхдээ мэргэжилтнүүд түлшний чийг, хүхрийн агууламж, үнс (үлдэгдэл), илчлэг, дулааны гаралт гэсэн ойлголтыг баримталдаг.

Халаалтын хүчин чадал гэдэг нь хүчилтөрөгчийн хамгийн бага агууламжтай шаталтын процесст хүрэлцэхүйц температурыг хэлнэ. Үүний зэрэгцээ агаар болон шатамхай хольцыг нэмж халаахгүй.

Шаталтын талбайн хатуу үлдэгдлийг үнс гэж нэрлэдэг. Тэр цаашид шатаж чадахгүй. Шаар нь хайлсаны дараа л адилхан үнс юм. Энэ бодис үүсэх нь бүхэл системийн үйл ажиллагаанд сөргөөр нөлөөлж, түлшний төхөөрөмжийг бөглөрүүлдэг. Тиймээс энэ үзүүлэлтийг зураг төслийн ажлын явцад анхаарч үзэх нь чухал юм.

Чухал үзүүлэлт бол чийг юм. Энэ нь түлшний шинж чанарт сөргөөр нөлөөлдөг. Түүний байгаа нь яндангийн хэмжээг ихэсгэж, суурилуулалтын үр ашгийг бууруулдаг.

Хүхэр болон түүний нэгдлүүдийн шаталтын бүтээгдэхүүнүүд нь гадаргуу дээр зэврэлт үүсгэдэг, идэвхжүүлдэг.хөдөлгүүр ба яндангийн системийн ган эд анги. Үүнээс гадна байгаль орчин, хүний эрүүл мэндэд сөрөг нөлөө үзүүлдэг. Тиймээс энэ үзүүлэлтийг анхаарч үзэх нь маш чухал юм.

Илчлэг нь маш чухал шинж чанар юм. Тоног төхөөрөмжийн тооцоо, дизайныг харгалзан үздэг бөгөөд түлшний зарцуулалтыг тодорхойлох боломжийг танд олгоно. Энэ утгыг туршилтаар тодорхойлно. Эдгээр зорилгоор тусгай калориметрийг ашигладаг. Мэдэгдэж буй түлшний хэмжээ (масс) шатаж, калориметрийн усны температурын өөрчлөлтийг тэмдэглэнэ. Дараа нь олж авсан мэдээллийг томъёонд орлуулж, шаталтын дулааныг тооцоолоход хангалттай.

Холбоотой хий

Цооногоос байгалийн хий гаргаж авдаг бол дагалдах хий нь газрын тосны үйлдвэрлэлийн дайвар бүтээгдэхүүн юм. Ийм хий дэх метаны агууламж нь уламжлалт байгалийн хийтэй харьцуулахад арай бага байдаг. Гэсэн хэдий ч хийн түлшийг шатаах нь ижил төстэй дулааныг үүсгэдэг.

Дагалдах хий (холбогдох) мөн металлургийн үйлдвэрүүд үйлдвэрлэдэг. Эдгээр аж ахуйн нэгжүүдэд түлшийг зууханд ялгаруулдаг. Эдгээр нь коксын зуух ба тэсэлгээний хий гэж нэрлэгддэг хий юм. Дүрмээр бол эдгээр хий нь газар дээр нь шатдаг (зуух эсвэл бойлерийн станц руу тэжээгддэг). Үүнтэй төстэй дайвар бүтээгдэхүүн нь гүний уурхайнуудад гардаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн гамшигт хүргэдэг.

Хуурай нэрэх аргаар хий үйлдвэрлэх

Хиймэл хий нь хатуу (шингэн) түлшийг нэмэлт боловсруулалтаар гаргаж авдаг. Ингэснээр үйлдвэрлэгчийн хий гэж нэрлэгддэг, хуурай нэрэх хийг авах боломжтой.

Хуурай үеднэрэх түлш нь өндөр температурын нөлөөн дор задардаг. Энэ тохиолдолд исэлдүүлэгч бодис (агаар) орохоос зайлсхийх шаардлагатай. Хэд хэдэн алхам хийсний дараа анхны түлш нь өөрийн хий, давирхайн нэгдэл, кокс болж задардаг. Үүссэн бүтээгдэхүүний нарийн найрлага нь түлшний анхны найрлага, үйл явцын нөхцөл байдлаас (үндсэндээ температураас) хамаарна.

Өндөр температурт (1000 - 1100 хэмийн бүсэд) явагддаг нэрэх процессыг коксжих гэж нэрлэдэг. Энэ тохиолдолд задралын бүтээгдэхүүн нь бодит хий (кокс) ба кокс юм. Үүссэн хийн нягтрал ба шаталтын дулаан харьцангуй бага (куб метр тутамд 0.5 кг ба 16000 киложоуль тус тус). Энэ боловсруулалтын явцад нэг тонн нүүрс 350 шоо метр хий болж хувирдаг. Энэ үзүүлэлт нь өөр өөр байж болох бөгөөд үйл явцын нөхцөл, түүхий эд (нүүрсний) химийн найрлага, гарал үүслээс хамаарна.

Бага температурт хуурай нэрэлт бас бий. Энэ нь Цельсийн 500 градусын температуртай хатуу түлш боловсруулахаас бүрдэнэ. Энэ аргын тусламжтайгаар хийн хамгийн бага хэмжээ (түүхий эдэд 30 шоо метрээс ихгүй) үүсдэг. Энэ тохиолдолд гол бүтээгдэхүүн нь давирхай бөгөөд цаашид моторын тос, түлш үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Хатуу түлшийг хийжүүлэх замаар хий авах

Хийн түлш гаргаж авах нийтлэг аргуудын нэг бол хийжүүлэх арга юм. Энэ нь хатуу түлшний химийн дулааны боловсруулалтаас бүрддэг (өндөр температурын хосолсон нөлөө).болон химийн эмчилгээ). Хатуу түлшинд агуулагдах нүүрстөрөгчийн атомууд нь ус, ууртай харилцан үйлчилж, урвалд орж хий (түлш) үүсгэдэг. Хийжүүлэх явцад хуурай нэрэлт бас явагддаг. Хийн генератор нь хатуу түлшийг (ялангуяа нүүрс) хийжүүлэх төхөөрөмж юм. Энэ төхөөрөмж нь метан, устөрөгч, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл гэсэн бодисыг үйлдвэрлэдэг. Дуут хийнээс гадна шатдаггүй бодисууд (нүүрстөрөгчийн давхар исэл, азот бүхий хүчилтөрөгч, усны уур) үүсдэг.

Хийн генераторын загвар - асар олон төрөл. Схем ба зангилааны жагсаалт нь үндсэндээ түүхий эдийн төрлөөс хамаарна. Ерөнхийдөө энэ нь металл ханатай цилиндр юм. Энэ нь агааржуулалт (агаар орох) болон үүссэн хий гарах нүхтэй байдаг. Хүчтэй сэнс ашиглан агаарын хангамжийг албадан хийдэг. Загвар нь операторын бөглөөтэй байх ёстой. Шатахууныг дээврээр нь ачдаг. Тиймээс, гадна талаасаа энэ төхөөрөмж нь алдартай "хоолны зуух" -тай төстэй юм. Гэхдээ нэг ялгаа бий - яндан байхгүй.

Хийн үүсгүүр нь бүхэл бүтэн угсралтын суурь, өөрөөр хэлбэл цөм юм. Хэрэв та ийм тоног төхөөрөмжийн диаграммыг харвал бусад бүх эд анги, төхөөрөмжүүд нь хийн хэвийн байдалд (цэвэрлэх, хөргөх гэх мэт) зориулагдсан болох нь тодорхой болно.

Газ ашиглах, ашиглахын давуу тал

Хийн түлшний найрлага нь түүнийг уламжлалт бензин, мазут, мазут зэрэгт үр дүнтэй ашиглах боломжийг олгодог.дизель. Газрын тосны нөөц дуусч байна. Шинжээчдийн үзэж байгаагаар энэ нь хэдэн арван жил үргэлжилнэ. Илүү их хийн нөөц бий. Тиймээс үндэсний эдийн засгийн бүх салбарт хийн төхөөрөмжийг идэвхтэй нэвтрүүлж, ашиглах нь нүүрсустөрөгчийн түүхий эдийн хомсдолтой холбоотой хурц асуудлыг шийдвэрлэхгүй бол ядаж хойшлуулах болно.

Хоёр дахь бөгөөд маш чухал давуу тал бол бензин хөдөлгүүрийн утаатай харьцуулахад хийн шаталтын бүтээгдэхүүний харьцангуй цэвэр байдал юм. Өөрөөр хэлбэл, хийн түлшээр ажилладаг машин механизмууд нь байгаль орчинд ээлтэй, байгаль орчныг тийм ч их бохирдуулдаггүй. Нийслэл болон томоохон хотуудад энэ асуудал ялангуяа хурцаар тавигдаж байна. Тиймээс эрх баригчид хотын нийтийн тээврийн паркийг бүхэлд нь байгаль орчны шинэ стандартад шилжүүлэхээр чармайж байна.

Гурав дахь давуу тал нь хольцын найрлагыг тохируулах замаар хөдөлгүүрийг хувийн хэрэгцээ, сонголтоор тохируулах чадвар юм. Ирээдүйд энэ нь танд илүү мөнгө төлөхгүй байх боломжийг олгоно.

Дөрөв дэх давуу тал нь хөдөлгүүрийн ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлж, хөдөлгүүрийн тосыг бүрэн солих хоорондох хугацааг уртасгах явдал юм. Эцсийн эцэст хий нь газрын тосны бүтээгдэхүүнээс ялгаатай нь механизмын (хөдөлгүүрийн) үрэлтийн хэсгүүдийн гадаргуугаас өөх тосыг (тос) арилгадаггүй.

Тавдугаарт - хийн хольц нь уламжлалт түлштэй харьцуулахад тэсрэх чадвартай. Энэ нь танд машины хөдөлгүүрийн хүчийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжийг олгоно.

Зургаадугаарт - хатуу болон шингэн түлшнээс ялгаатай нь хийн түлшийг шахахаас өмнө халаах шаардлагагүй. Эерэг байнабүхэл системийн найдвартай байдал болон гүйцэтгэлийн бүх үзүүлэлтүүдэд онцгой нөлөө үзүүлдэг.

Долоо дахь давуу тал: цилиндрт хий шахах нь илүү жигд болдог. Тиймээс хөдөлгөөний жигд байдал, жолоодлогын механизмын ажиллагаа нэмэгдэж, ачаалал ихтэй хэсгүүдийн элэгдэл багасдаг.

Харамсалтай нь тайлбарласан бүх үр өгөөжид үргэлж хүрдэггүй. Ихэнхдээ тээврийн хэрэгслийн эзэд түлшний зардлын зөрүүг хэмнэхийн тулд бензин хөдөлгүүрийг хийн түлш болгон хувиргадаг. Гэсэн хэдий ч хөдөлгүүр нь бензин эсвэл дизель түлшинд зориулагдсан. Тиймээс бүх хэсгүүдийн ажил тийм ч сайн зохицуулагддаггүй. Инженерүүд машиныг бензинээс хийд шилжүүлэхэд хөдөлгүүрийн хүч чадлынхаа 20 орчим хувийг алддаг болохыг тооцоолжээ. Алдагдлыг нөхөхийн тулд олон эзэд шатаах камерын зайны шахалтын харьцааг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь хөдөлгүүрийн ашиглалтын хугацааг ихээхэн бууруулдаг. Өөр нэг арга хэмжээ бол турбо цэнэглэх системийг суурилуулах явдал юм. Гэхдээ энэ арга хэмжээнд маш их хөрөнгө оруулалт хийх шаардлагатай болно. Шингэн ба хийн түлшээр ажилладаг хөдөлгүүр эсвэл бойлерийн үйл ажиллагаа нь гүйцэтгэлийн тэс өөр үзүүлэлтүүдийг харуулж байна. Тэгээд ч хатуу түлшний талд байхаас хол давуу талтай.