ईंधन का ऊष्मीय मान
Energy · Exam Specialईंधन (Fuel) – वह पदार्थ जो दहन (Combustion) पर ऊष्मा एवं
ऊर्जा उत्पन्न करता है – महत्वपूर्ण।
ऊष्मीय मान (Calorific Value) – ईंधन की इकाई मात्रा के
पूर्ण दहन से प्राप्त ऊष्मा – सबसे महत्वपूर्ण।
ऊष्मीय
मान को ऊर्जा घनत्व (Energy Density) भी कहते हैं – बार-बार।
ऊष्मीय
मान का SI मात्रक – J/kg (जूल प्रति किग्रा) – बार-बार।
ऊष्मीय
मान का व्यावहारिक मात्रक – kJ/kg या kcal/kg – महत्वपूर्ण।
1
cal = 4.184 J – महत्वपूर्ण।
बम कैलोरीमीटर (Bomb Calorimeter) – ऊष्मीय मान मापने का यंत्र – बार-बार।
उच्च ऊष्मीय मान (Gross Calorific Value / Higher Heating Value) – जलवाष्प के
संघनन सहित कुल ऊष्मा – महत्वपूर्ण।
निम्न ऊष्मीय मान (Net Calorific Value / Lower Heating Value) – जलवाष्प के
संघनन ऊष्मा को छोड़कर – महत्वपूर्ण।
GCV > NCV
(हमेशा) – बार-बार।
हाइड्रोजन
युक्त ईंधनों में GCV और NCV में अंतर अधिक होता है – महत्वपूर्ण।
विभिन्न ईंधनों का ऊष्मीय मान – परीक्षा में सबसे
अधिक पूछा जाता है।
हाइड्रोजन (H₂) – ≈ 150,000 kJ/kg (सबसे अधिक) – बार-बार।
मीथेन (CH₄) – ≈ 55,500 kJ/kg – महत्वपूर्ण।
LPG (तरलीकृत पेट्रोलियम गैस) – ≈ 55,000 kJ/kg – बार-बार।
CNG (संपीडित प्राकृतिक गैस) – ≈ 50,000 kJ/kg – बार-बार।
पेट्रोल (Gasoline) – ≈ 47,000 kJ/kg – महत्वपूर्ण।
केरोसीन – ≈ 45,000 kJ/kg – महत्वपूर्ण।
डीजल – ≈ 42,000-45,000 kJ/kg – महत्वपूर्ण।
बायोगैस – ≈ 35,000-40,000 kJ/kg – महत्वपूर्ण।
कोयला – ≈ 25,000-35,000 kJ/kg (गुणवत्ता पर निर्भर) – महत्वपूर्ण।
एन्थ्रासाइट – ≈ 33,000-35,000 kJ/kg (सर्वोत्तम कोयला) –
महत्वपूर्ण।
लिग्नाइट – ≈ 15,000-20,000 kJ/kg (निम्न गुणवत्ता) – महत्वपूर्ण।
लकड़ी – ≈ 15,000-20,000 kJ/kg – महत्वपूर्ण।
काउडंग (गोबर) – ≈ 12,000-15,000 kJ/kg – महत्वपूर्ण।
ईंधन दक्षता – ईंधन की ऊर्जा को उपयोगी कार्य में बदलने की
क्षमता – महत्वपूर्ण।
दक्षता = (उपयोगी ऊर्जा / कुल ऊर्जा) × 100 – बार-बार।
तापीय दक्षता – ऊष्मा इंजनों की दक्षता – महत्वपूर्ण।
कार्नोट दक्षता – अधिकतम संभावित दक्षता – η = 1 - (T₂/T₁) – बार-बार।
आंतरिक दहन इंजन की दक्षता – लगभग 20-40% – महत्वपूर्ण।
ताप
विद्युत संयंत्र की दक्षता – लगभग 30-35% – महत्वपूर्ण।
विद्युत मोटर की दक्षता – ≈ 85-95% (सबसे अधिक) – महत्वपूर्ण।
ईंधन के प्रकार (अवस्था के आधार पर) – ठोस, द्रव, गैसीय –
महत्वपूर्ण।
ठोस ईंधन – लकड़ी, कोयला, कोक, काउडंग, पीट – बार-बार।
द्रव ईंधन – पेट्रोल, डीजल, केरोसीन, मिट्टी का तेल, अल्कोहल – बार-बार।
गैसीय ईंधन – LPG, CNG, PNG, बायोगैस, हाइड्रोजन, प्राकृतिक गैस – बार-बार।
अच्छे ईंधन के गुण – परीक्षा में बार-बार पूछे जाते
हैं।
उच्च ऊष्मीय मान – अधिक ऊर्जा उत्पादन – सबसे
महत्वपूर्ण।
सुलभता एवं सस्तापन – आसानी से उपलब्ध हो।
कम विषाक्तता – जलाने पर कम प्रदूषक उत्सर्जित करे।
सुविधाजनक ज्वलन – ज्वलन ताप उचित हो।
अधिक दहन क्षमता – कम राख एवं अवशेष उत्पन्न करे।
सुरक्षित भंडारण एवं परिवहन – आसानी से संभाला जा सके।
ऊष्मीय मान को प्रभावित करने वाले कारक – महत्वपूर्ण।
नमी की मात्रा – नमी अधिक होने पर ऊष्मीय मान कम होता है – बार-बार।
राख की मात्रा – अधिक राख = कम ऊष्मीय मान – महत्वपूर्ण।
कार्बन की मात्रा – अधिक कार्बन = अधिक ऊष्मीय मान – बार-बार।
हाइड्रोजन की मात्रा – हाइड्रोजन का ऊष्मीय मान अधिक होता है।
घनत्व – सघन ईंधनों का ऊष्मीय मान प्रति इकाई आयतन अधिक होता है।
जैव ईंधन (Biofuel) – नवीकरणीय ईंधन – जैविक पदार्थों से प्राप्त – बार-बार।
बायोडीजल – वनस्पति तेल/पशु वसा से – महत्वपूर्ण।
बायोइथेनॉल – गन्ना, मक्का, अनाज से – पेट्रोल के मिश्रण में – महत्वपूर्ण।
हाइड्रोजन – सर्वोच्च ऊष्मीय मान, शून्य CO₂ उत्सर्जन (यदि
हरित विधि से बने) – बार-बार।
अमोनिया – हाइड्रोजन वाहक के रूप में – भविष्य का ईंधन – महत्वपूर्ण।
ईंधनों की ऊर्जा सामग्री तुलना – बार-बार पूछी जाती
है।
हाइड्रोजन > मीथेन > LPG > CNG > पेट्रोल > केरोसीन > डीजल > बायोगैस > कोयला > लकड़ी > काउडंग
– महत्वपूर्ण।
हाइड्रोजन – 150,000 kJ/kg (सर्वोच्च) – बार-बार।
काउडंग – 12,000-15,000 kJ/kg (सबसे कम) – महत्वपूर्ण।
ऊष्मीय
मान की SI इकाई → J/kg
मापन
यंत्र → बम कैलोरीमीटर
सर्वाधिक
ऊष्मीय मान → हाइड्रोजन (150,000 kJ/kg)
LPG
ऊष्मीय मान → 55,000 kJ/kg
CNG
ऊष्मीय मान → 50,000 kJ/kg
पेट्रोल →
47,000 kJ/kg | डीजल → 42,000-45,000 kJ/kg
कोयला →
25,000-35,000 kJ/kg
GCV > NCV
(हमेशा)
कार्नोट
दक्षता → η = 1 - (T₂/T₁)
नमी/राख
अधिक → ऊष्मीय मान कम
हाइड्रोजन
→ भविष्य का ईंधन
परीक्षा हेतु अति महत्वपूर्ण तथ्य (Quick Revision)
ऊष्मीय मान SI – J/kg
मापन यंत्र – बम कैलोरीमीटर
सर्वाधिक – हाइड्रोजन (150,000
kJ/kg)
LPG – 55,000 kJ/kg
CNG – 50,000 kJ/kg
पेट्रोल – 47,000 kJ/kg
डीजल – 42,000-45,000 kJ/kg
कोयला – 25,000-35,000 kJ/kg
GCV > NCV
दक्षता – (उपयोगी/कुल)×100
कार्नोट – η = 1 - T₂/T₁
नमी/राख – ऊष्मीय मान
कम
हाइड्रोजन – भविष्य का ईंधन
ठोस/द्रव/गैस – ईंधन के प्रकार
बायोगैस – 35,000-40,000 kJ/kg
लकड़ी – 15,000-20,000 kJ/kg