سووتان

گڕەکان دروست دەبن لەئەنجامی سووتەمەنیێک کە دەسووتێت

کەرستەی کەمکردنەوەی پیس بوونی ھەوا کۆنتڕۆلی سووتان دەبەخشێتە پرۆسە پیشەسازییەکان

سووتان (بە ئینگلیزی: Combustion) کارلێکێکی کیمیایی گەرمیدەرە لەنێوان سووتەمەنیێک (کەملێکەرەکە) و ئۆکسێنەرێک، بەشێوەیەکی ئاسایی ئۆکسجینی بەرگە ھەوا، کە بەرھەمی ئۆکسیدی و بەزۆری گازی دروست دەکات، لەتێکەڵەیەکدا ناودەبرێت بە دووکەڵ. سووتانی ئاگر گڕێک دروست دەکات، و ئەو گەرمییەی کە بەرھەم ھاتوە دەتوانێ وا لە سووتانەکە بکات کە بەبەردەوامی سەربەستی ھەبێ. سووتان بە زۆری زنجیرەیەکی ئاڵۆزی کارلێکی سەرەتایی ئەتۆمەکانە. سوتەمەنییە ڕەقەکان٫ وەک دار و خەڵووز٫ سەرەتا بە کارلێکی شیبونەوە بە گەرمیدا تێەپەردەبێ بۆ بەرھەمھێنانی سووتەمەنی گازی سووتان دواتر گەرمییە داواکراوەکە دەبەخشێت بۆ بەرھەمھێنانی بڕێکی زۆرتر. بەزۆری سووتان تەواو گەرمە٫ کە ڕووناکی داگیرساو لەسەر شێوەی ھەریەک گەشانەوە یان گڕێک بەرھەم دێت. نموونەیەکی سادە دەتوانرێ ببینرێ لە ناو سووتانی ھایدرۆجین و ئۆکسجین بۆ ھەڵمی ئاو٫ کارلێکێک بە گشتی بە کاردێ بۆ تێکردنی بزوێنەری مووشەک. ئەم کارلێکە kJ/mol 242 گەرمی بڵاودەکات و ئێنتاڵپی کەم دەکاتەوە و بەوەشێوەیەش (لە پلەی گەرمی و پەستانی جێگیردا):

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(g)

سووتانی سوتەمەنییەکی ئۆرگانیکی لە ھەوادا ھەردەم گەرمی دەرە چونکە بۆندە دوانییەکەی (O₂) زۆر لاوازترە لە بۆندە دوانییەکانی تر یان جووتێک لە بۆندە تاکەکان، و لەبەر ئەوە پێکھێنانی بۆندە بەھێزەکان لە ناو بەرھەمەکانی سووتان H₂O و CO₂ دەبێت لە ئەنجام لە بڵاوکردنەوەی وزە. وزەکانی بۆندی ناو سووتەمەنییەکە تەنھا ڕۆڵی لاوەکی دەگێڕێ، لەوکاتەوەی کە ئەوان چوونیەکن لەگەڵ وزەی بۆندەکان کە لە نێو بەرھەمەکانی سووتاندان؛ بۆ نموونە، سەرجەمی وزەی بۆندەکانی (CH₄) بە نزیکەیی چوونیەکە لەگەڵ (CO2). گەرمی سووتانەکە بە نزیکەیی -418 kJ بۆ مۆڵی (O₂) بەکارھاتووە لە کارلێکی سووتاندا، و دەتوانرێ پێکھاتەی توخمی سووتەمەنییەکە بخەملێندرێ.

سووتانی ھان نەدراو لەناو ھەوادا پێویستی بە پلەی گەرمی بەرزی یەکسانە، سووتانی تەواو ستۆکیۆمەتریکە(stoichiometric)

بە گوێرەی سووتەمەنییەکە، کە لەوێدا ھیچ سووتەمەنییەکی بە جێماو نییە، و بەشێوەیەکی خەیاڵی ھیچ شتێکی ئۆکسێنەر بەجێنەماوە. بە شێوەیەکی داینەمیکە گەرمی، ھاوسەنگی کیمیایی سووتان لەناو ھەوادا بەڕادەیەکی ئێجگار زۆر دەکەوێتە لای (دەکەوێتە سەر) بەرھەمەکان. ھەرچەندە سووتانی تەواو ئەستەمە بە نزیکەیی ئەستەمە بۆ بەدەستھێنانی، لەو کاتەوەی ھاوسەنگییە کیمیایییەکە بە شێوەی پێویست نەگەیشتووە (بە دەست نەگەیشتووە)، یان لەوانەیە بەرھەمی نەسووتاوی تیابێت وەک کاربۆن مۆنۆکساید(CO)، ھایدرۆجین و ھەروەھا کاربۆنیش (کاربۆنی ڕەش یان خۆڵەمێش). بەم شێوەیە، بەشێوەیەکی گشتی دووکەڵی بەرھەمھاتوو ژەھراویە و کەمێک بەرھەمی ئۆکسیدبوو یان نەسووتاو دەگرێتەخۆ. ھەرسووتانێک لە پلەی گەرمی بەرز لەناو ھەوای بەرگە ھەوای زەوی، کە سەدا (٧٨)ی نایترۆجینە، ھەروەھا نایترۆجین چەندین ئۆکسیدی نایترۆجینی بری بچووک دروست دەکات، بە گشتی وەک (NOx) ئاماژەی پێدەکرێ، لەوکاتەوەی کە سووتانی نایترۆجین بەشێوەیەکی داینامیکە گەرمی لە پلەی گەرمی بەرز پەسەندی دەکات، نەوەک نزم. لەوکاتەوەی کە سووتان بەدەگمەن پاکە، لەوانەیە پاکردنەوەی گازی فرێدراوی دووکەڵ یان کاتەلیک کۆنڤێەرتەر لەلایەن یاساوە داوابکرێ.

ئاگر بەشێوەیەکی سرووشتی ڕوودەدات، کە داگیرساوە بەھۆی تریشقە لێدان یان بەھۆی بەرھەمەکانی گڕکانی. سووتان (ئاگر) یەکەمین کارلێکی کیمیایی کۆنتڕۆڵکراوبوو لەلایەن مرۆڤەوە دۆزراوەیەوە، لەسەر شێوەی ئاگری ھەوارگە یان ئاگرەخۆشە، و بەردەوام دەبێ بۆئەوەی ببێتە شێوازی سەرەکی بۆ مرۆڤایەتی بۆ بەرھەمھێنانی وزە. بەگشتی، سووتەمەنییەکە کاربۆنە، یان ھایدرۆکاربۆن یان تێکەڵەیەکی ئاڵۆزە وەک دار کە کەمێک ھایدرۆکاربۆنی بە ئۆکسیدبووی تێدایە. ئەو وزە گەرمییە بەرھەم ھاتووە لە سووتانی سووتەمەنی بەردبووەکانەوە وەک خەڵووز یان نەوت، یاخود لە سووتەمەنییە نوێبووەکان(renewable fuels) وەک داری ئاگر، کە دروێنەکراووە بۆ بەکارھێنانی ھەمەجۆری وەک، پیشەسازی یان گەرمکرنی نیشتیمانی (ناوەخۆ). ھەروەھا سووتان لەم دواییانەدا تاکە کارلێکە کە بەکاردێ بۆ ھێزپێدان بە مووشەکەکان. ھەروەھا سووتان بەکاردێ لە لەناوبردنی پاشماوەی بەفیڕۆچووی ھەردوو جۆری بەزیان و بێ زیان.

ئۆکسێنەرەکان بۆ سووتان توانای شاراوەی ئۆکساندنی بەرزی ھەیە و ئۆکسجینی بەرگەھەوا یان ئۆکسجینی بێخەوش دەگرێتەوە، یان کلۆرین، فلۆرین، کلۆرین تریفلۆرید، نیتریس ئۆکسید و نیتریک ئەسیدیش دەگرێتەوە. بۆنموونە ھایدرۆجین لە ناو کلۆرین دەسووتێ بۆ پێکھێنانی کلۆریدی ھایدرۆجین بە ئازادکردنی تایەتمەندی گەرمی و ڕووناکییەکەی سووتان. ھەرچەندە بەگشتی ھاننەدراوە، سووتان دەتوانێ ھانبدرێ بەھۆی پلاتنیۆم(پلاتین) یان ڤانادیۆم، ھەروەک لەناو کرداری (پڕۆسەی) بەریەککەوتن.

جۆرەکان

تەواو و ناتەواو

تەواو

سووتانی میثاین، ھایدرۆکاربۆنێک

لەسووتانی تەواودا، مادە کارلێکەرەکە دەسووتێ لە نێو ئۆکسجین، و ژمارەیەکی سووتانی بەرھەم بەرھەمدەھێنێ. کاتێک ھایدرۆکاربۆنێک دەسووتێ لە نێو ئۆکسجین، کارلێکەکە بەشێوەیەکی سەرەکی دوانەئۆکسیدی کاربۆن و ئاو بەرھەمدەھێنێ. کاتێک پێکھاتەکان دەسووتێنرێ، بەرھەمەکان بە پلەی یەکەم باوترین ئۆکسیدن. کاربۆن دوانە ئۆکسیدی کاربۆن دروست دەکات، گۆگرد دوانە ئۆکسیدی گۆگرد دروست دەکات، و ئاسن ئۆکسیدی ئاسن دروست دەکات. نایترۆجین بە مادەی زوو گڕگرتوو ڕەچاو ناکرێ کاتێک ئۆکسجین ئۆکسێنەرەکەیە، بەڵام بڕە کەمەکانی ئۆکسیدی نایترۆجینەکان ھەمەجۆرەکان (بە گشتی بە جۆری NOx ناولێنراوە) پێکدێت کاتێک ھەواکە ئۆکسێنەرەکەیە.

سووتان بەشێوەیەکی پێویست خوازراوی بەرزترین پلەی ئۆکساندن نییە، و سووتان دەکرێ ببێت بە پەیوەست بە پلەی گەرمی. بۆنموونە، گۆگردی ئۆکسیدی سیانی بە چەندێتی بەرھەم نەھاتووە بەھۆی سووتانی گۆگرد. جۆری NOx بە بڕێکی گرنگ دەردەکەوێ بە نزیکەی سەروی (١٬٥٤٠ °C)، و زیاتر بەرھەمدێت لەپلەی گەرمی بەرزتر. ھەروەھا بڕی (NOx) نەخشەیەکە لە جۆری ئۆکسجین.

لە زۆربەی بەکارھێنانەکانی پیشەسازی و لە ئاگردا، ھەوا سەرچاوە ئۆکسجینە (O2). لەھەوادا، ھەر مۆڵێکی ئۆکسجین تێکەڵکراوە بە نزیکەیی لەگەڵ (٣٫٧١) مۆڵی نایتۆجین. نایترۆجین لەناو سووتان جیانابێتەوە، بەڵام لە پلەی گەرمە بەرزەکان ھەندێک لە نایترۆجین دەگۆڕدرێ بە NOx (بەزۆری NO، لەگەڵ بڕی بچووکتر لە NO2). لەلایەکی ترەوە، کاتێک ئۆکسجینی بەشکردوو نییە بۆ سووتانی سووتەمەنییەکە بە تەواوی، ھەندێک کاربۆنی سووتەمەنییەکە دەگۆڕێ بۆ یەکەئۆکسیدی کاربۆن(CO) و ھەندێ لە ھایدرۆجینەکە بە کارلێکردویی دەمێنێتەوە. کۆمەڵەیەکی تەواوی زیاتر لە ھاوکێشەکان بۆ سووتانی ھایدرۆکاربۆنێکی نێو ھەوا، لەبەرئەوە، داوای حیسابێکی تر دەکات بۆدابەشکردنی ئۆکسجین لەنێوان کاربۆنەکە و ھایدرۆجینی نێو سووتەمەنییەکە.

بڕی ھەوای پێویست بۆ ڕوودانی سووتانی تەواو زانراوە بە ھەوای تیۆری. ھەرچەندە، لەکرداردا، ھەوای بەکارھاتوو (2-3x) جاری ھەوای تیۆرییە.

سووتانی ناتەواو

سووتانی ناتەواو ڕوودەدات کاتێک ئۆکسجینی تەواو نییە بۆ ئەوەی ڕێگەبە سووتەمەنییەکە بدات تاکو بەتەواوی کارلێک بکات بۆ بەرھەم ھێنانی دوانەئۆکسیدی کاربۆن و ئاو؛ و ھەروەھا ڕوودەدات کاتێ سووتانەکە بەخێرایی سارد دەکرێتەوە بەحەوزێکی گەرمی، ھەروەک ڕوێکی پتەو و تەڵەی بڵێسە (flame trap).

ئاو بەرھەمدێ لەڕێگای سووتانی تەواو؛ ھەرچۆنێک بێت، کاربۆن، یەکەئۆکسیدی کاربۆن، و/یان ھایدرۆکسید بەرھەمدێت لەجیاتی دووانە ئۆکسیدی کاربۆن.

بۆ زۆربەی سووتەمەنیەکان، ڕۆنی دیزڵ، خەڵووز یان دار، شیبونەوە بەگەرمی پێش سووتان ڕودەدات. لە سووتانی ناتەواودا بەرھەمەکانی کارلێکی شیبوونەوە بەگەرمی بە نەسووتاوی دەمێنێتەوە و دووکەڵەکە پیس دەکەن بە تەنۆلکەی زیانبەخش و گازەکان. نیمچەپێکھاتووە ئۆکسیدبووەکان بەھەمان شێوە نیگەرانیێکن؛ نیمچەئۆکسانی ئیثانۆڵ دەتوانێ ئاستیھاڵدیھایدی زیانبەخش بەرھەم بێنێ، و کاربۆنیش دەتوانێ یەکەیۆکسیدی ژەھراوی بەرھەم بھێنێ.

بەھۆی دیزایییەنەکانی ئامێرەکانی سووتان کوالێتی سووتان دەتوانرێ باشتر بکرێ، وەک سووتێنەر و بزوێنەری سووتانی ناوەکی. چاککردنی زیاتریش بەردەستە بەھۆی کاتەلیک (catalytic) دوای ئامێرە سووتانەکان (ھەروەک کاتەلیک کۆنڤێرتەر) یان بەھۆی ئەو بەشە ساردەیە گەڕاوەی گازی فڕێدراوەوە بۆ نێو کرداری سووتان. ئەم جۆرە ئامێرانە لەلایەن یاسادانانی ژینگەیییەوە بۆ ئۆتۆمبێل داواکراوە لەزۆر وڵاتان و لەوانەیە پێویستیش بکات بۆ ئامێری سووتانی گەورە، بۆ نموونە وێستگەی کارەبای گەرمی، بۆئەوەی بگات بە دەردانی ستاندارد.

پلەی سووتان دەتوانرێ بپێورێت و شیبکرێتەوە لەرێی ئامێری تاقیکردنەوە. بەڵێندەرانی (HVAC)، پیاوانی ئاگرھوژێنەوە و ئەندازیاران شیکەرەوەی سووتان بەکاردێنن بۆ تاقیکردنەوەی چوستی سووتێنەرێک لەماوەی کرداری سووتاندا. سەڕەڕای ئەوەش، دەتوانرێ بەم ڕێگایە چوستی بزوێنەرێکی سووتانی ناوەکی پێوانە بکرێ، و ھەندێک لە ھەرێمەکانی ویلایەتە یەکگرتووەکانی ئەمریکا و ھەندێ لە شارەوانییە ناوەخۆکان شیکاری سووتان بەکاردێنن بۆ پێناسەکردن و ئەندازەکردنی چوستی گوێزەرەوەکان لەسەر ڕێگادا لە ڕۆژانی ئەمڕۆدا.

یەکە ئۆکسیدی بەرھەم ھاتوو لەسووتانی ناتەواودا

یەکە ئۆکسیدی کاربۆن یەکێکە لە بەرھەمەکانی سووتانی ناتەواو. کاربۆن لە کارلێکی ئاسایی سووتاندا بەڕەڵا دەکرێت، کە کاربۆنی ڕەش و تۆز پێکدێنێت. لەو کاتەوەی کە یەکە ئۆکسیدی کاربۆن بە گازێکی ژەھراوی زانراوە، سووتانی تەواو پەسەندکراوە، ھەروەک لەوانەیە یەکە ئۆکسیدی کاربۆن ببێتە ھۆی کێشەی ھەناسەدان کاتێ کە ھەڵمژرا، کەلەو کاتەوەی شوێنی ئۆکسجین دەگرێ و لەگەڵ ھیمۆگلۆبین یەک دەگرێ.

کێشە ھاوبەشەکان لەگەڵ سووتانی ناتەواو

کێشەی ژینگەیی: ئەو ئۆکسیدانە لەگەڵ ئا و ئۆکسجین یەکدەگرێ لە نێو بەرگەھەوادا، ترشی نیتریک و ترشی گۆگردیک دروست دەکەن، کە دەگەڕێتەوە سەر ڕووی زەوی بەشێوەی نیشتنی ترش. یان «ترشە باران». نیشتنی ترش زیان بە زیندەوەرە ئاویەکان دەگەیێنێت و درەختەکان دەکوژێ. بەھۆی پێکھێنانی خۆراکە باوەڕپێکراوەکان کە کەمتر بەردەستە بۆ ڕوەکەکان ھەروەک کالسیۆم و فۆسفۆڕ، بەرھەمداری سیستەمی ژینگەیی و کێڵگە کەم دەکاتەوە. کێشەیەکی تری ھاوبەش لەگەڵ ئۆکسیدی نایترۆجین ئەوەیە کە ئەوان لەگەڵ(لەتەک) ھایدرۆکاربۆنە پیسکەرەکان، دەبنە ھۆ بۆ پێکھێنانی چینی ئۆزۆنی ترۆپۆسفیری (tropospheric ozone), پێکھاتەیەکی گەورەی سمۆگە (دووکەڵ و تەم بەیەکەوە).

کێشەکانی تەندروستی مرۆڤ:

ھەڵمژینی یەکە ئۆکسیدی کاربۆن دەبێتە ھۆی سەرئێشە، گێژبوون، ڕشانەوە و ھێڵنجدان. گەر ئاستەکانی یەکە ئۆکسیدی کاربۆن تەواو بەرزبوو، مرۆڤەکان بێھۆش دەبن یان دەمرن. خستنەڕوو بۆ کەمکردنەوە و ئاستی یەکە ئۆکسیدی کاربۆنی بەرز بۆ ماوەیەکی درێژی کات پۆزەتیڤانە بەیەکەوە بەستراون لەگەڵ مەترسی نەخۆشی دڵ. ئەو خەڵکانەی کە ڕزگاریان دەبێ لە ژەھراوییبونی توند بە (CO) لەوانە بە کێشەی تەندروستی درێژخایەن ئازار بچێژن. یەکە ئۆکسیدی کاربۆن دەمژرێتە ناو سییەکان کە دواتر دەلکێت لەگەڵ ھیمۆگلۆبینی خڕۆکە سوورەکانی ناو خوێنی مرۆڤ. کە ئەمەش تواناو و فراوانی خڕۆکە سوورەکانی خوێن کەم دەکات بۆ ھەڵگرتنی ئۆکسجین بە سەرانسەری لەشدا.

سووتانی لەسەرخۆ :-

سووتانی لەسەرخۆ شێوەیەکی بێ گڕی ھێواش و پلەی گەرمی نزمی سووتانە، بەردەوام دەبێ، بە گەرمی پەرەسەندوو کاتێک ئۆکسجین ڕاستەوخۆ ھێرش دەکاتە سەر ڕووی سووتەمەنیێک لە دۆخی خەستبوو. ئەمە بەشێوەیەکی نموونەیی کارلێکی سووتانی ناتەواوە. ماددە پتەوەکان کەدەتوانن بەردەوامی بدەن بە کارلێکێکی سووتانی لەسەرخۆ کە خەڵوز، سلیلۆز، دار، لۆکە، تووتن، خەڵوزی زۆنگاوەکان، کەفی دەسکرد، سووتانی پۆڵیمەر(polyurethane foam یش دەگرێتەوە) و تۆزیش دەگرێتەخۆ. نموونەی باوی دیاردەی سووتانی لەسەرخۆ وەک دەستپێکی ئاگری نیشتەنی (شوێنی نیشتەجێبوون) لەسەر کەل و پەلی ھەڵواسراوی ناوماڵ بەھۆی سەرچاوەیەکی گەرمی کەم (نموونە: جگەرە، شۆتی وایەری کارەبا) ھەروەھا بەردەوامی سووتانی بارستایی چالاکی ئاگری گەورەی وەک (سووتانی دارستانەکان).

ھاوکێشە کیمیایییەکان

سووتانی ستۆکیۆمەتریکی ھایدرۆکاربۆنێکی ناو ئۆکسجین

بە گشتی، ھاوکێشەی کیمیایی بۆ سووتانی ستۆکیۆمەتریکی ھایدرۆکاربۆنێکی نێو ئۆکسجین:

${\ce {C_{\mathit {x}}H_{\mathit {y}}{}+{\mathit {z}}O2->{\mathit {x}}CO2{}+{\frac {\mathit {y}}{2}}H2O}}$

کاتێک : $z=x+{\frac {y}{4}}$.

بۆ نموونە، سووتانی ستۆکیۆمەتریکی پڕۆپانی نێو ئۆکسجین:

${\ce {{\underset {propane \atop (fuel)}{C3H8}}+{\underset {oxygen}{5O2}}->{\underset {carbon\ dioxide}{3CO2}}+{\underset {water}{4H2O}}}}$

سووتەمەنییەکان

ماددەکان کە بەکرداری سووتاندا دەڕۆن ناودەبرێن بە سووتەمەنی. باوترین نموونەکان وەک گازی سروشتی، پڕۆپان، کیرۆسین، دیزڵ، بەنزین، ڕەژوو، خەڵووز، دار، .... ھتد.

سووتەمەنییە شلەکان

سووتانی سووتەمەنییە شلێک لەڕاستیدا لەنێو دەوروبەرێکی ئۆکسێن لە دۆخی گازی ڕوودەدات. ئەوە ھەڵمەکەیە کەدەسووتێ نەوەک شلەکە. لەبەرئەمە، شلێک بەئاساییانە ئاگر دەگرێ تەنھا لە پلەیەکی گەرمی بەرزی خاڵی کڵپەکردن. خاڵی کڵپەکردنی سووتەمەنی شلێک نزمترین پلەی گەرمییە کە دەتوانێ شێوەیەکی سووتێنەری تێکەڵ لەگەڵ ھەوا پێکبھێنێت. کەمترین پلەی گەرمییە کە سووتەمەنی ھەڵمێنراوی تەواو ھەیە لەنێو ھەوادا بۆ دەستپێکردن بە سووتان.

سووتەمەنی گازی

سووتانی سووتەمەنییە گازییەکان لەوانەیە بە یەکێک لە چوار جۆرە جیاکەی سووتان ڕووبدات: گڕی بڵاوبوەوە، گڕی تێکەڵبوو، کارلێکی سووتانی خودی (ئۆتۆ)، یان وەک تەقینەوەیەک. لەڕاستیدا ئەو جۆرە سووتانەی کەڕوودەدات پشت دەبەستێتە سەر پلەی تێکەڵبووی پێشوو کە سوتەمەنییەکە و ئۆکسێنەرەکە تێکەڵکراون بۆ گەرمبوون لە پێشودا بۆنمونە تەقینەوەیەک (گڕێکی پەرشبوو) پێکدێت گەر سووتەمەنییەکە و ئۆکسێنەرەکە لەسەرەتاوە جیاکرابێتەوە، لەکاتێکدا گڕێکی تێکەڵبوو بەپێچەوانەوە پێکدێت. ھەروەھا، جۆری سووتانەکە پشت دەبەستێتە سەر پەستانەکە: تەقینەوەیەک، بۆنمونە، کارلێکێکی سوتێنەری خودییە (ئۆتۆ) بەستراوە بە شەپۆڵێکی شۆکی بەھێز کەتایبەتمەندی پەستانی بەرز و خێرایی تەقینەوەی بەرز دەبەخشی.