ದಹನ ವಿಜ್ಞಾನ: ಒಂದು ಸಮಗ್ರ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿ

ದಹನ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉರಿಯುವುದು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ, ಒಂದು ಮೂಲಭೂತ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಶಾಖ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಸಾರಿಗೆಯಿಂದ ಹಿಡಿದು ತಾಪನ ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನೆಯವರೆಗಿನ ಅನೇಕ ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳ ಬೆನ್ನೆಲುಬಾಗಿದೆ. ಶಕ್ತಿ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು, ಮಾಲಿನ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಸುಸ್ಥಿರ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ದಹನ ವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಬಹಳ ಮುಖ್ಯ. ಈ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿ ದಹನ ವಿಜ್ಞಾನದ ತತ್ವಗಳು, ಅನ್ವಯಗಳು ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳ ಸಮಗ್ರ ಅವಲೋಕನವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.

ದಹನ ಎಂದರೇನು?

ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ, ದಹನವು ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕದ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಮ್ಲಜನಕ) ನಡುವಿನ ವೇಗದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಶಾಖ ಮತ್ತು ಬೆಳಕನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಉಷ್ಣಕ್ಷೇಪಕವಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ಇದು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಇಂಧನ (ಉರಿಯುವ ವಸ್ತು) ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕವನ್ನು (ದಹನವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುವ ವಸ್ತು) ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ದಹನದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (CO2) ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಆವಿ (H2O) ಯಂತಹ ಅನಿಲಗಳನ್ನು, ಹಾಗೆಯೇ ಇಂಧನ ಮತ್ತು ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಇತರ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ.

ದಹನದ ಪ್ರಮುಖ ಘಟಕಗಳು:

• ಇಂಧನ: ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗುವ ವಸ್ತು. ಸಾಮಾನ್ಯ ಇಂಧನಗಳಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್‌ಗಳು (ಮೀಥೇನ್, ಪ್ರೊಪೇನ್, ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್‌ನಂತಹ), ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು, ಮತ್ತು ಜೀವರಾಶಿ ಸೇರಿವೆ.
• ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕ: ದಹನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುವ ವಸ್ತು. ಆಮ್ಲಜನಕ (O2) ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕವಾಗಿದ್ದು, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಗಾಳಿಯಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ದಹನ ಮೂಲ: ದಹನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲ. ಇದು ಕಿಡಿ, ಜ್ವಾಲೆ, ಅಥವಾ ಬಿಸಿಯಾದ ಮೇಲ್ಮೈ ಆಗಿರಬಹುದು.

ದಹನದ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ

ದಹನವು ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧಗಳ ಒಡೆಯುವಿಕೆ ಮತ್ತು ರಚನೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಸಂಕೀರ್ಣ ಸರಣಿಯಾಗಿದೆ. ಒಟ್ಟಾರೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸರಳೀಕೃತ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ಸಾರಾಂಶಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ, ಅನೇಕ ಮಧ್ಯಂತರ ಹಂತಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಭೇದಗಳು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ.

ಉದಾಹರಣೆ: ಮೀಥೇನ್ (CH4) ದಹನ

ಮೀಥೇನ್ (ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲದ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಘಟಕ) ಸಂಪೂರ್ಣ ದಹನವನ್ನು ಈ ರೀತಿ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಬಹುದು:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + ಶಾಖ

ಈ ಸಮೀಕರಣವು ಮೀಥೇನ್ ಆಮ್ಲಜನಕದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್, ನೀರು, ಮತ್ತು ಶಾಖವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ನಿಜವಾದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ಹಲವಾರು ಹಂತಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಮುಕ್ತ ರಾಡಿಕಲ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಂತರ ಪ್ರಭೇದಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.

ಮುಕ್ತ ರಾಡಿಕಲ್‌ಗಳು: ಇವು ಜೋಡಿಯಾಗದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳಾಗಿದ್ದು, ಇವುಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕವಾಗಿಸುತ್ತವೆ. ಇವು ದಹನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪ್ರಸಾರ ಮಾಡುವ ಸರಣಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ: ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ದರಗಳು ತಾಪಮಾನ, ಒತ್ತಡ, ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಅಥವಾ ಪ್ರತಿಬಂಧಕಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿವೆ. ದಹನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಮತ್ತು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಅತ್ಯಗತ್ಯ.

ದಹನದ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ: ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ದ್ರವ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ

ದಹನವು ಕೇವಲ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲ; ಇದು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮಗಳಿಂದ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ದ್ರವ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದಿಂದಲೂ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.

ದಹನದ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನ

ಎಂಥಾಲ್ಪಿ (H): ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಶಾಖದ ಅಂಶ. ದಹನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಉಷ್ಣಕ್ಷೇಪಕವಾಗಿದ್ದು, ಅಂದರೆ ಅವು ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಎಂಥಾಲ್ಪಿಯಲ್ಲಿ ಋಣಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ (ΔH < 0).

ಎಂಟ್ರೊಪಿ (S): ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ ಅವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅಳತೆ. ದಹನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎಂಟ್ರೊಪಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಅವ್ಯವಸ್ಥಿತ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತವೆ.

ಗಿಬ್ಸ್ ಮುಕ್ತ ಶಕ್ತಿ (G): ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸ್ವಾಭಾವಿಕತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವ ಒಂದು ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ. ದಹನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸಲು, ಗಿಬ್ಸ್ ಮುಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆ (ΔG) ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರಬೇಕು.

ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ಜ್ವಾಲೆಯ ತಾಪಮಾನ: ದಹನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಶಾಖವು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿಗೆ ನಷ್ಟವಾಗದಿದ್ದರೆ ಸಾಧಿಸಲಾಗುವ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಗರಿಷ್ಠ ತಾಪಮಾನ. ದಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಇದು ಒಂದು ನಿರ್ಣಾಯಕ ನಿಯತಾಂಕವಾಗಿದೆ.

ದಹನದ ದ್ರವ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರ

ದ್ರವದ ಹರಿವು: ದಹನದಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಅನಿಲಗಳು ಮತ್ತು ದ್ರವಗಳ ಚಲನೆ. ಇದು ದಹನ ವಲಯಕ್ಕೆ ಇಂಧನ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕದ ಹರಿವು ಮತ್ತು ನಿಷ್ಕಾಸ ಅನಿಲಗಳ ತೆಗೆದುಹಾಕುವಿಕೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.

ಮಿಶ್ರಣ: ದಹನದ ಮೊದಲು ಇಂಧನ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕ ಎಷ್ಟು ಮಟ್ಟಿಗೆ ಮಿಶ್ರಣಗೊಂಡಿವೆ ಎಂಬುದು. ಉತ್ತಮ ಮಿಶ್ರಣವು ಸಂಪೂರ್ಣ ದಹನವನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ: ಮಿಶ್ರಣ ಮತ್ತು ಜ್ವಾಲೆಯ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಅನಿಯಮಿತ ದ್ರವ ಚಲನೆ. ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳಂತಹ ಅನೇಕ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧ ದಹನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ.

ಜ್ವಾಲೆಯ ಪ್ರಸರಣ: ದಹನಕಾರಿ ಮಿಶ್ರಣದ ಮೂಲಕ ಜ್ವಾಲೆಯು ಹರಡುವ ವೇಗ. ಇದು ತಾಪಮಾನ, ಒತ್ತಡ, ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಣದ ಸಂಯೋಜನೆಯಂತಹ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ದಹನದ ವಿಧಗಳು

ದಹನವು ವಿವಿಧ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ತನ್ನದೇ ಆದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

• ಪೂರ್ವ ಮಿಶ್ರಿತ ದಹನ: ದಹನದ ಮೊದಲು ಇಂಧನ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕವನ್ನು ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯ ದಹನವನ್ನು ಗ್ಯಾಸ್ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಕೆಲವು ರೀತಿಯ ಕುಲುಮೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ಪೂರ್ವ ಮಿಶ್ರಿತವಲ್ಲದ ದಹನ (ವಿಸರಣ ಜ್ವಾಲೆಗಳು): ಇಂಧನ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿ ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವು ಉರಿಯುವಾಗ ಮಿಶ್ರಣವಾಗುತ್ತವೆ. ಇದು ಮೇಣದಬತ್ತಿಯ ಜ್ವಾಲೆಗಳು, ಡೀಸೆಲ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು, ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಬರ್ನರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ.
• ಏಕರೂಪದ ಚಾರ್ಜ್ ಸಂಕೋಚನ ದಹನ (HCCI): ಇದೊಂದು ದಹನ ವಿಧಾನವಾಗಿದ್ದು, ಇದರಲ್ಲಿ ಪೂರ್ವ ಮಿಶ್ರಿತ ಇಂಧನ-ಗಾಳಿಯ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಸ್ವಯಂ-ದಹನದ ಹಂತದವರೆಗೆ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಆದರೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಕಷ್ಟ.
• ಆಸ್ಫೋಟನ: ದಹನಕಾರಿ ಮಿಶ್ರಣದ ಮೂಲಕ ಪ್ರಸಾರವಾಗುವ ಸೂಪರ್‌ಸಾನಿಕ್ ದಹನ ತರಂಗ. ಇದೊಂದು ವಿನಾಶಕಾರಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಇದನ್ನು ಸ್ಫೋಟಕಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ದಹನದ ಅನ್ವಯಗಳು

ದಹನವು ಹಲವಾರು ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸರ್ವವ್ಯಾಪಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ:

• ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ: ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಉಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ದಹನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳನ್ನು ಚಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ.
• ಸಾರಿಗೆ: ಕಾರುಗಳು, ಟ್ರಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ವಿಮಾನಗಳಲ್ಲಿನ ಆಂತರಿಕ ದಹನಕಾರಿ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಇಂಧನವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ದಹನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ.
• ತಾಪನ: ಕುಲುಮೆಗಳು ಮತ್ತು ಬಾಯ್ಲರ್‌ಗಳು ಮನೆಗಳು, ಕಟ್ಟಡಗಳು ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡಲು ದಹನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.
• ಉತ್ಪಾದನೆ: ಲೋಹ ಕರಗಿಸುವಿಕೆ, ಸಿಮೆಂಟ್ ಉತ್ಪಾದನೆ, ಮತ್ತು ತ್ಯಾಜ್ಯ ಸುಡುವಿಕೆಯಂತಹ ವಿವಿಧ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ದಹನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ರಾಕೆಟ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್: ರಾಕೆಟ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಒತ್ತಡವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಘನ ಅಥವಾ ದ್ರವ ಪ್ರೊಪೆಲ್ಲಂಟ್‌ಗಳ ದಹನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.

ಸವಾಲುಗಳು ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಪರಿಣಾಮ

ದಹನವು ಅನೇಕ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿದ್ದರೂ, ಇದು ಗಣನೀಯ ಪರಿಸರ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಸಹ ಒಡ್ಡುತ್ತದೆ.

ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ: ದಹನವು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಹ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು:

• ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (CO2): ಹವಾಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲ.
• ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು (NOx): ಹೊಗೆ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲ ಮಳೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ.
• ಕಣ ಪದಾರ್ಥ (PM): ಉಸಿರಾಟದ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದಾದ ಸಣ್ಣ ಕಣಗಳು.
• ಕಾರ್ಬನ್ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ (CO): ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ ಮಾರಕವಾಗಬಲ್ಲ ವಿಷಕಾರಿ ಅನಿಲ.
• ದಹಿಸದ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್‌ಗಳು (UHC): ಹೊಗೆ ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ.

ಅಸಮರ್ಥ ದಹನ: ಅಪೂರ್ಣ ದಹನವು ಶಕ್ತಿಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಶುದ್ಧ ಮತ್ತು ದಕ್ಷ ದಹನಕ್ಕಾಗಿ ತಂತ್ರಗಳು

ದಹನದ ಪರಿಸರ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ತಗ್ಗಿಸಲು, ವಿವಿಧ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ ಮತ್ತು ಅನುಷ್ಠಾನಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ:

• ಸುಧಾರಿತ ದಹನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು: ಸುಧಾರಿತ ಗ್ಯಾಸ್ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಲೀನ್-ಬರ್ನ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳಂತಹ ಹೆಚ್ಚು ದಕ್ಷ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧ ದಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು.
• ಪರ್ಯಾಯ ಇಂಧನಗಳು: ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳು, ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಮತ್ತು ಅಮೋನಿಯಾದಂತಹ ಕಡಿಮೆ ಇಂಗಾಲದ ಅಂಶವಿರುವ ಪರ್ಯಾಯ ಇಂಧನಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು.
• ಕಾರ್ಬನ್ ಕ್ಯಾಪ್ಚರ್ ಮತ್ತು ಸ್ಟೋರೇಜ್ (CCS): ದಹನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ CO2 ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿದು ಭೂಗತದಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದು ಅಥವಾ ಇತರ ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ ಬಳಸುವುದು.
• ನಿಷ್ಕಾಸ ಅನಿಲ ಸಂಸ್ಕರಣೆ: ನಿಷ್ಕಾಸ ಅನಿಲಗಳಿಂದ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಕ್ಯಾಟಲಿಟಿಕ್ ಪರಿವರ್ತಕಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಕ್ರಬ್ಬರ್‌ಗಳಂತಹ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು.
• ದಹನ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್: ದಹನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕ ರಚನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ನಿಯಂತ್ರಣ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಅನುಷ್ಠಾನಗೊಳಿಸುವುದು.

ಜಾಗತಿಕ ಉಪಕ್ರಮಗಳ ಉದಾಹರಣೆಗಳು

ಹಲವಾರು ದೇಶಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಥೆಗಳು ಶುದ್ಧ ಮತ್ತು ದಕ್ಷ ದಹನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತಿವೆ:

• ಯುರೋಪಿಯನ್ ಯೂನಿಯನ್: EUನ ಗ್ರೀನ್ ಡೀಲ್ 2030ರ ವೇಳೆಗೆ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಕನಿಷ್ಠ 55% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಭಾಗಶಃ ಶುದ್ಧ ದಹನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಮತ್ತು ಪರ್ಯಾಯ ಇಂಧನಗಳ ಅಳವಡಿಕೆಯ ಮೂಲಕ.
• ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್: ಯು.ಎಸ್. ಇಂಧನ ಇಲಾಖೆಯು ಸುಧಾರಿತ ದಹನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ಕ್ಯಾಪ್ಚರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಹಣ ಒದಗಿಸುತ್ತಿದೆ.
• ಚೀನಾ: ಚೀನಾ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಹೂಡಿಕೆ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ ಮತ್ತು ತನ್ನ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಆಧಾರಿತ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಸಹ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ.
• ಅಂತರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಶಕ್ತಿ ಸಂಸ್ಥೆ (IEA): IEA ವಿಶ್ವಾದ್ಯಂತ ಇಂಧನ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಸುಸ್ಥಿರ ಇಂಧನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ.

ದಹನ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಭವಿಷ್ಯದ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳು

ದಹನ ವಿಜ್ಞಾನವು ಶಕ್ತಿ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ನಿರಂತರ ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಒಂದು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿದೆ.

ಸುಧಾರಿತ ದಹನ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳು: ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು HCCI ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ದಹನದಂತಹ ಹೊಸ ದಹನ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುವುದು.

ಕಂಪ್ಯೂಟೇಶನಲ್ ದಹನ: ದಹನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಮಾದರಿಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು. ಇದು ಸಂಶೋಧಕರಿಗೆ ಸಂಕೀರ್ಣ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ದಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.

ಡಯಾಗ್ನಾಸ್ಟಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣ: ದಹನವನ್ನು ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು ಸುಧಾರಿತ ಸಂವೇದಕಗಳು ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು.

ಸೂಕ್ಷ್ಮ ದಹನ: ಪೋರ್ಟಬಲ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮ-ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್‌ನಂತಹ ಅನ್ವಯಗಳಿಗಾಗಿ ದಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿಸುವುದು.

ಸುಸ್ಥಿರ ಇಂಧನಗಳು: ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳ ಮೇಲಿನ ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳು, ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಮತ್ತು ಅಮೋನಿಯಾದಂತಹ ಸುಸ್ಥಿರ ಇಂಧನಗಳನ್ನು ಸಂಶೋಧಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು.

ಭವಿಷ್ಯದ ಸಂಶೋಧನೆಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉದಾಹರಣೆಗಳು

• ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ದಹನ: ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ದಕ್ಷ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷಿತ ದಹನಕ್ಕಾಗಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು, ಇದು ಉಪ-ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿ ನೀರನ್ನು ಮಾತ್ರ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, NOx ರಚನೆಯು ಒಂದು ಸವಾಲಾಗಬಹುದು, ಇದಕ್ಕೆ ಜ್ವಾಲೆಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ನಿವಾಸದ ಸಮಯದ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯ ನಿರ್ವಹಣೆ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.
• ಅಮೋನಿಯಾ ದಹನ: ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದಾದ ಅಮೋನಿಯಾವನ್ನು ಇಂಧನವಾಗಿ ಬಳಸುವುದನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುವುದು. ಅಮೋನಿಯಾ ದಹನವು NOx ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ತಗ್ಗಿಸಲು ನವೀನ ದಹನ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.
• ಜೈವಿಕ ಇಂಧನ ದಹನ: ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳ ದಹನವನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವುದು. ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳು ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳಿಗಿಂತ ವಿಭಿನ್ನ ದಹನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು, ಇದಕ್ಕೆ ಎಂಜಿನ್ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳಲ್ಲಿ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ.

ತೀರ್ಮಾನ

ದಹನವು ಶಕ್ತಿ ಉತ್ಪಾದನೆ, ಸಾರಿಗೆ, ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಸುಸ್ಥಿರತೆಗೆ ದೂರಗಾಮಿ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೂಲಭೂತ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ದಹನದ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ, ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ, ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ, ಪರಿಸರ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವಾಗ ವಿಶ್ವದ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಶಕ್ತಿಯ ಬೇಡಿಕೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ನಾವು ಶುದ್ಧ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ದಕ್ಷ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬಹುದು. ಸುಧಾರಿತ ದಹನ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳು, ಪರ್ಯಾಯ ಇಂಧನಗಳು, ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ನಿಯಂತ್ರಣ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ನಡೆಯುತ್ತಿರುವ ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಸುಸ್ಥಿರ ಶಕ್ತಿಯ ಭವಿಷ್ಯದತ್ತ ಭರವಸೆಯ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸಲು ಮತ್ತು ಎಲ್ಲರಿಗೂ ಶುದ್ಧ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಸುಸ್ಥಿರ ಜಗತ್ತನ್ನು ರಚಿಸುವಲ್ಲಿ ದಹನ ವಿಜ್ಞಾನದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು, ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನೀತಿ ನಿರೂಪಕರ ಜಾಗತಿಕ ಸಹಯೋಗವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.

ಹೆಚ್ಚಿನ ಓದು

• ಪ್ರಿನ್ಸಿಪಲ್ಸ್ ಆಫ್ ಕಂಬಸ್ಚನ್, ಕೆನ್ನೆತ್ ಕೆ. ಕುವೊ ಅವರಿಂದ
• ಕಂಬಸ್ಚನ್, ಇರ್ವಿನ್ ಗ್ಲಾಸ್‌ಮನ್ ಮತ್ತು ರಿಚರ್ಡ್ ಎ. ಯೆಟ್ಟರ್ ಅವರಿಂದ
• ಆನ್ ಇಂಟ್ರೊಡಕ್ಷನ್ ಟು ಕಂಬಸ್ಚನ್: ಕಾನ್ಸೆಪ್ಟ್ಸ್ ಅಂಡ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಷನ್ಸ್, ಸ್ಟೀಫನ್ ಆರ್. ಟರ್ನ್ಸ್ ಅವರಿಂದ

ಪರಿಭಾಷೆ

• ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ: ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ನಷ್ಟವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಮ್ಲಜನಕದೊಂದಿಗೆ.
• ಅಪಕರ್ಷಣ: ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಗಳಿಕೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ.
• ಉಷ್ಣಕ್ಷೇಪಕ: ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ.
• ಉಷ್ಣಗ್ರಾಹಕ: ಶಾಖವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ.
• ಸ್ಟೊಯ್ಕಿಯೋಮೆಟ್ರಿಕ್: ಸಂಪೂರ್ಣ ದಹನಕ್ಕಾಗಿ ಇಂಧನ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕದ ಆದರ್ಶ ಅನುಪಾತ.
• ಲೀನ್ ಮಿಶ್ರಣ: ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕಾರಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಿಶ್ರಣ.
• ರಿಚ್ ಮಿಶ್ರಣ: ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಇಂಧನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಿಶ್ರಣ.
• ದಹನ ವಿಳಂಬ: ದಹನ ಪ್ರಾರಂಭದಿಂದ ನಿರಂತರ ದಹನ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುವವರೆಗಿನ ಸಮಯ.
• ಜ್ವಾಲೆಯ ವೇಗ: ದಹನಕಾರಿ ಮಿಶ್ರಣದ ಮೂಲಕ ಜ್ವಾಲೆಯು ಪ್ರಸಾರವಾಗುವ ದರ.
• ಕ್ವೆಂಚಿಂಗ್: ಶಾಖವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವ ಮೂಲಕ ಜ್ವಾಲೆಯನ್ನು ನಂದಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ.