Katı, sıvı ve gaz yakıtlar nelerdir?

Katı, sıvı ve gaz yakıtlar nelerdir? Katı, sıvı ve gaz yakıtlar hakkında bilgi ve örnekler verir misiniz?

Yakıt ile ilgili detaylı bilgilerin yer aldığı sayfa: Enerji üretmek için yakılabilen herhangi bir madde. Havada yanarak veya nükleer reaksiyonlarla ısı elde etmeye elverişli madde. Yakıtların çoğunluğu hava veya hava içerisindeki oksijenle yanabilen karbon türü maddeler ihtiva eder. Uranyum gibi nükleer reaksiyonla ısı açığa çıkaran maddelerde hadiseler daha farklıdır. İnsanlar daha rahat yaşıyabilmek için çeşitli yakıt cinsleri üzerinde çalışmalar yapmışlardır. Yakıtlar ya doğrudan doğruya ısı elde etmek için veya bir kazanı ısıtmak üzere buhar kuvvetiyle veya bir motoru çalıştırarak mekanik enerjiyle iş yapmak için kullanılabilir.

Yakıtlar fizik yapılarına göre katı, sıvı, gaz; ısı açığa çıkarma kabiliyetine göre de birkaç sınıfa ayrılır. Nükleer yakıtlar haricindeki katı, sıvı, gaz yakıtlar genel olarak hidrojenin, oksijenin az da olsa kükürdün, fosforun karbonlu bileşikleridir. Yakıt içinde bulunan hidrojen, fosfor, kükürt, magnezyum kolayca oksijenden etkilenen elementlerdir. Bu elementlerin oksijenle, yüksek derecelere kadar oksitlenmesiyle yakıt yanmış olur. Yanma hadisesi neticesinde karbondioksit, karbonmonoksit, su buharı ve ısı açığa çıkar. Buradan yakıtın kimyasal bileşiminden elde edilebilecek ısı miktarı hesaplanabilir. Yakıtın kıymeti birim kütlesinin ürettiği ısı potansiyeline (kalori şiddeti) bağlıdır. Yakıtta bulunan yanmayan madde miktarı hem kalori değerine hem de kalori şiddetine tesir eder.

1. Katı yakıtlar:

Katı yakıtlar tabii ve sun’i olmak üzere iki sınıftır. Bunlardan tabii olanlar taş kömürü, linyit, ağaç ve kurutulmuş bitkilerdir. Sun’i olanlar ise tabii yakıtların hava ile teması olmayan kapalı fırınlarda damıtılmasıyla elde edilir. Kok kömürü ve odun kömürü sun’i yakıt sınıfına girer. Sun’i yakıt elde edilirken yan ürün olarak gaz halinde yakıt ve zift elde edilir. Katı yakıtlardan bir kısmının bileşimleri tabloda görülmektedir.

Muhteva Yüzdeleri

Yakıt Cinsi Karbon Hidrojen Oksijen Kükürt Azot Kül

(H2)(O2)

Odun 48.05 6.04 3.50.0 0.5 1.5

Linyit 67.0 5.119.5 1.0 1.1 6.3

Taşkömürü 90.0 2.5 2.5 0.5 0.5 4.0

Kok kömürü 85.8 0.6 0.6 1.0 1.2 9.9

Taşkömürü 1.093°C de havasız olarak ısıtılıp arıtılırsa kok, zift ve gaz elde edilir. Metalurjide metallerin eritilmesinde çok kullanılır. Taşkömürü 593°C de arıtılırsa elde edilen kok ev ısıtmalarında dumansız olduğu için çok elverişlidir. Taşkömüründe nem oranı % 3’tür. Linyit kömürü tortu kömürüyle taşkömürü arasında yer alan % 60 nem ihtiva eden koyu kahverengi veya siyah renkte bilhassa termik santrallarda kullanılmaya elverişli katı yakıttır. Linyit, içerisindeki nem miktarını kaybederse kalori değeri düşer.

Taşkömürü, linyit ve diğer katı yakıtların tozlarının bir kalıba sıkıştırılmasıyla yuvarlak veya prizmalar halindeki biriket kömürü elde edilir. Toz haline gelmiş veya getirilmiş katı yakıtları yakmanın bir yolu da yanma odasına toz halinde püskürtmektir. Pulvarize kömür denilen bu yakıt sıvı yakıtlar gibi çok çabuk oksitlenme imkanına sahip olduğu için yanma verimi yüksektir.

Odun kömürü odunun kapalı bir yerde içten yakılmasıyla elde edilir. Odun kömürünün kalori değeri yüksektir. Yakıldıktan sonra zehirsiz ve dumansız olduğu için ev ısıtmasında, çok kullanılır. Odun kömürü, barut, renk ve nem alıcı maddeler, ısı izolasyon maddesi gibi birçok madde imalatında kullanılır.

2. Sıvı Yakıtlar:

Sıvı yakıtların kaynağı petroldür. Petrol, yüzlerce hidrokarbon bileşiklerinden meydana gelmiştir. Ham petrolün % 84’ü karbon, % 11,5’i hidrojen, % 4,5’i oksijen ve diğer elementlerdir. Petrolün damıtılmasıyla gazyağı benzin, mazot, ağır yakıt gibi sıvı yakıtlar elde edilir ( Petrol). Sıvı yakıtlarda kalori değeri yakıtın özgül ağırlığıyla alakalıdır. Özgül ağırlığı yüksek olan sıvı yakıtların kalori değeri de yüksektir.

Sıvı yakıtlar kullanma maksadına uygun olarak seçilirler. Seçimde sıvı yakıtın kalori değeri, akışkanlığı, kaynama noktası, parlama noktası, ateş alma noktası, içerisinde ihtiva ettiği kükürt, su gibi maddeler dikkate alınır. Sıvı yakıtlarda parlama noktası, belli atmosfer şartlarında bir yakıt üzerinden alev geçtiğinde buharlaşarak tutuşma istidadı gösterdiği hararettir. Ateş alma noktası ise parlama noktasından birkaç derece yukarıda yakıtın parladıktan sonra yanmaya devam edebileceği hararettir.

Sıvı yakıtlar, katı ve gaz halindeki yakıtların işlem görmesiyle sun’i olarak elde edilebilir. Katı yakıtların damıtılmasından elde edilen zift sıvı yakıt üretilmesinde de kullanılır. Bir ton kömürden yaklaşık olarak 100 litre sıvı yakıt elde edilir. Sıvı yakıt elde etmenin bir yolu da hidrojenle, karbonmonoksitin katalitik olarak reaksiyona sokulması sonucu sentez edilmesidir. Katalitör olarak kobalt nikel, rutenyum kullanılır. Katı yakıtlar yaklaşık 200 atmosfer basınç ve 500°C hararette molibdenyum sülfür, tungsten sülfür, amonyum sülfomolibdat katalizörlerinden biriyle hidrojenlenirse hidrojen yönünden zengin, kalori değeri daha yüksek sıvı yakıt elde edilmiş olur. Bu tür sıvı yakıt elde etme usûlü ilk olarak İkinci Dünya Savaşı esnasında Almanya’da geliştirilmiştir. Bugün ABD Virginia eyaletinde kömürden sıvı yakıt elde eden büyük bir fabrika mevcuttur.

Petrolden elde edilen sıvı yakıtlar içten patlamalı motorlarda, gaz türbinlerinde; kömürden elde edilen sıvı yakıtlar ise püskürtülmek üzere buhar kazanlarında kullanılır. Sıvı yakıtlar kapladıkları yere göre katı yakıtlardan % 50 daha az yer işgal etmeleri ve % 30 daha hafif olmaları, kolay nakledilmeleri, hemen yanmaları, artık ve duman bırakmamaları sebebiyle daha avantajlıdır.

3. Gaz yakıtlar:

Katı, sıvı, bütün yakıtlar yanma hadisesi olmadan önce gaz haline dönerler. Gaz yakıtlar denilince normal atmosfer şartlarında gaz halinde bulunan yakıtlar anlaşılır. Bunlar hidrojen (H2), karbonmonoksit (CO), metan (CH4), etan (C2H6), etilen (C2H4), propan (C3H8), propilen (C3H6), bütan (C4H10), bütilen (C4H8), benzen (C4H6) ve asetilen (C2H2) gibi yanıcı gazların bir veya birkaçının karışımıdır. Kok gazı kömürünün arıtılmasından; fırın gazı, yüksek fırında pik demir elde edilirken; mavi gaz, kızgın karbon üzerine su buharı göndermekle; tabii gaz bilhassa petrol çıkan bölgelerde doğrudan doğruya elde edilir.

Gaz yakıtların katı ve sıvı yakıtlara nazaran nakliyesinin kolay, kullanmaya göre ısıveriminin yüksek olması, duman ve kül bırakmaması, ısı kontrolünü yapmaya elverişli olması gibi çok üstün özellikleri vardır.

4. Nükleer yakıtlar:

Nükleer yakıtlar, atom çekirdeğinin parçalanmasıyla (fizyon yoluyla) ısı enerjisi açığa çıkmasına müsait maddelerdir. Nükleer yakıtlardan elde edilen ısı enerjisi katı, sıvı ve gaz yakıtlar gibi alelade oksitlenme şeklindeki yanmadan açığa çıkan ısı enerjisinden kat kat fazladır. Yarım kilo uranyum -235, yarım kilo taşkömüründen 2.600.000 defa daha fazla ısı enerjisi üretebilir. ( Nükleer Enerji)

KOLAY GELSİN