درجة حرارة اللهب الكظيمة

في دراسة الاحتراق، تُعرَّف درجة حرارة اللهب الكظيمةمجلة اللسان العربي، المجلد الثامن، الجزء الثالث، صفحة 137. المكتب الدائم لتنسيق التعريب في الوطن العربي، جامعة الدول العربية، الرباط، المغرب. أو (الكَظُومَة أو الأديباتيكية أو اللاتبادلية) بأنها درجة الحرارة التي يصل إليها اللهب في ظل ظروف مثالية، وهي تمثل الحد الأعلى لدرجة الحرارة التي يمكن بلوغها في العمليات الفعلية.

يوجد نوعان من درجة حرارة اللهب الكظيمة، هما درجة حرارة اللهب عند الحجم الثابت ودرجة حرارة اللهب عند الضغط الثابت، وذلك تبعًا لكيفية إتمام العملية. فدرجة حرارة اللهب الكظيمة عند الحجم الثابت هي درجة الحرارة الناتجة عن عملية احتراق تام تحدث من دون أي شغل أو انتقال للحرارة أو تغير في طاقتي الحركة أو الوضع. وتكون هذه الدرجة أعلى من تلك الخاصة بعملية الضغط الثابت، لأن الطاقة لا تُستهلك في تغيير حجم النظام (أي في توليد شغل).

 أنواع اللهب 
الغالبية العظمى من اللهب الذي نمر به في حياتنا اليومية ناتج عن الأكسدة السريعة للمواد الهيدروكربونية، مثل الخشب والشمع والدهون والبلاستيك والبروبان والبنزين. وتتراوح درجة حرارة اللهب الكظومة (تحت ضغط ثابت) لهذه المواد عند احتراقها في الهواء ضمن نطاق ضيق نسبياً حول 1,950 درجة مئوية. ويعود السبب الرئيسي في ذلك إلى أن حرارة الاحتراق لهذه المركبات تتناسب طردياً مع كمية الأكسجين المستهلكة، والتي تزيد بدورها وبشكل تناسبي من كمية الهواء المطلوب تسخينه؛ مما يؤدي إلى موازنة أثر حرارة الاحتراق العالية على درجة حرارة اللهب. كما أن التفاعلات غير المكتملة عند درجات الحرارة المرتفعة تساهم بشكل إضافي في الحد من تأثير حرارة الاحتراق الكبيرة.

ونظراً لأن معظم عمليات الاحتراق الطبيعية تحدث في الهواء الطلق، فلا يوجد ما يحصر الغاز في حجم معين مثلما يحدث داخل أسطوانة المحرك. ونتيجة لذلك، تحترق هذه المواد تحت ضغط ثابت، مما يسمح للغازات بالتمدد بحرية خلال عملية الاحتراق.

 درجات حرارة اللهب الشائعة 
بافتراض الظروف الجوية الأولية (ضغط يعادل 1 بار ودرجة حرارة 20 درجة مئوية)، تسرد الجداول العلمية درجات حرارة اللهب لمختلف أنواع الوقود تحت ظروف الضغط الثابت. وتخص درجات الحرارة المذكورة هنا خليطاً "تكافؤياً" من الوقود والمؤكسد (أي عندما تكون نسبة التكافؤ =1). هذه القيم هي درجات حرارة نظرية وليست واقعية، حيث تفترض وجود لهب لا يفقد أي حرارة (لهب كظوم). وتكون أقرب نقطة لهذه القيم هي الجزء الأكثر سخونة في اللهب، حيث تصل كفاءة تفاعل الاحتراق إلى ذروتها. كما تفترض هذه الحسابات حدوث احتراق كامل (مثل اللهب الأزرق المتوازن تماماً والخالي من الدخان). ومن الملاحظ أن بعض القيم الواردة في المراجع قد تختلف بشكل كبير فيما بينها أو عما تقدمه أدوات الحساب عبر الإنترنت.
+درجة حرارة اللهب الكظيمة (عند ضغط ثابت) للوقود الشائعالوقودالمؤكسدTₐd (°م)Tₐd (°ف)الأسيتيلين (C₂H₂)الهواء2,5004,532الأكسجين3,4806,296البيوتان (C₄H₁₀)الهواء2,2314,074السيانوجين (C₂N₂)الأكسجين4,5258,177ثنائي سيانو الأسيتيلين (C₄N₂)الأكسجين4,9909,010الإيثان (C₂H₆)الهواء1,9553,551الإيثانول (C₂H₅OH)Flame Temperature Analysis and NOx Emissions for Different Fuels الهواء2,0823,779البنزين (Gasoline)الهواء2,1383,880الهيدروجين (H₂)الهواء2,2544,089المغنيسيوم (Mg)الهواء1,9823,600الميثان (CH₄)الهواء1,9633,565الميثانول (CH₃OH)الهواء1,9493,540الغاز الطبيعيالهواء1,9603,562البنتان (C₅H₁₂)الهواء1,9773,591البروبان (C₃H₈)الهواء1,9803,596ميثيل أسيتيلين (CH₃CCH)الهواء2,0103,650ميثيل أسيتيلين (CH₃CCH)الأكسجين2,9275,301التولوين (C₇H₈)الهواء2,0713,760الخشبالهواء1,9803,596الكيروسينالهواء2,0933,801زيت الوقود الخفيفالهواء2,1043,820زيت الوقود المتوسطالهواء2,1013,815زيت الوقود الثقيلالهواء2,1023,817الفحم الحجري (بيتوميني)الهواء2,1723,943فحم الأنثراسيتالهواءPower Point Presentation: Flame Temperature , Hsin Chu, Department of Environmental Engineering, National Cheng Kung University، تايوان2,1803,957الأكسجينAnalysis of oxy-fuel combustion power cycle utilizing a pressurized coal combustor by Jongsup Hong et al., MIT, which cites . But the IPCC report actually gives a much less precise statement: "The direct combustion of fuel and oxygen has been practised for many years in the metallurgical and glass industries where burners operate at near stoichiometric conditions with flame temperatures of up to 3500 °C." The temperature may depend on pressure, because at lower pressure there will be more dissociation of the combustion products, implying a lower adiabatic temperature.≈3,500≈6,332الألومنيومالأكسجين3,7326,750الليثيومالأكسجين2,4384,420الفوسفور الأبيضالأكسجين2,9695,376الزركونيومCRC Handbook of Chemistry and Physics, 96th Edition, p. 15-51الأكسجين4,0057,241

 مراجع 

تصنيف:احتراق
تصنيف:درجة الحرارة