1. ‫امیرکبیر‬ ‫صنعتي‬ ‫دانشگاه‬
)‫تهران‬ ‫تکنیک‬ ‫(پلي‬
‫شیمي‬ ‫مهندسي‬ ‫دانشکده‬
‫پایان‬‫کارشناسي‬ ‫نامه‬
‫گرایش‬‫غذایي‬ ‫صنایع‬
‫عنوان‬
‫تولید‬ ‫های‬ ‫مکانیزم‬ ‫بررسي‬NOx
‫نگارش‬
‫سلیماني‬ ‫علي‬
‫استاد‬‫راهنما‬
‫دکتر‬‫رشیدی‬ ‫فریبرز‬
‫شهریور‬39

3. ‫تعهد‬‫نامه‬‫اثر‬ ‫اصالت‬‫تاريخ‬:
‫اينجانب‬‫سلیمانی‬ ‫علی‬‫می‬ ‫متعهد‬‫پژوهشی‬ ‫كار‬ ‫حاصل‬ ‫نامه‬ ‫پايان‬ ‫اين‬ ‫در‬ ‫مندرج‬ ‫مطالب‬ ‫كه‬ ‫شوم‬
‫در‬ ‫كه‬ ‫ديگران‬ ‫دستاوردهاي‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫بوده‬ ‫امیركبیر‬ ‫صنعتی‬ ‫دانشگاه‬ ‫اساتید‬ ‫راهنمايی‬ ‫و‬ ‫نظارت‬ ‫تحت‬ ‫اينجانب‬
‫مآخذ‬ ‫و‬ ‫منابع‬ ‫فهرست‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫ارجاع‬ ‫متعارف‬ ‫روال‬ ‫و‬ ‫مقررات‬ ‫مطابق‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫استفاده‬ ‫آنها‬ ‫از‬ ‫پژوهش‬ ‫اين‬
‫گرديد‬ ‫ذكر‬‫هم‬ ‫مدرك‬ ‫هیچ‬ ‫احراز‬ ‫براي‬ ً‫ال‬‫قب‬ ‫نامه‬ ‫پايان‬ ‫اين‬ .‫است‬ ‫ه‬.‫است‬ ‫نگرديده‬ ‫ارائه‬ ‫باالتر‬ ‫يا‬ ‫سطح‬
‫زمان‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫تخلف‬ ‫اثبات‬ ‫صورت‬ ‫در‬‫ساقط‬ ‫اعتبار‬ ‫درجه‬ ‫از‬ ‫دانشگاه‬ ‫توسط‬ ‫شده‬ ‫صادر‬ ‫تحصیلی‬ ‫مدرك‬ ،
.‫داشت‬ ‫خواهد‬ ‫قانونی‬ ‫پیگیري‬ ‫حق‬ ‫دانشگاه‬ ‫و‬ ‫بوده‬
‫نامه‬ ‫پايان‬ ‫اين‬ ‫از‬ ‫حاصل‬ ‫حقوق‬ ‫و‬ ‫نتايج‬ ‫كلیه‬‫می‬ ‫امیركبیر‬ ‫صنعتی‬ ‫دانشگاه‬ ‫به‬ ‫متعلق‬.‫باشد‬‫هرگونه‬
‫عملی‬ ‫و‬ ‫علمی‬ ‫نتايج‬ ‫از‬ ‫استفاده‬‫تكثیر‬ ‫و‬ ‫چاپ‬ ‫يا‬ ‫ديگران‬ ‫به‬ ‫اطالعات‬ ‫واگذاري‬ ،‫نسخه‬ ،‫برداري‬‫ترجمه‬ ،‫و‬
.‫است‬ ‫ممنوع‬ ‫امیركبیر‬ ‫صنعتی‬ ‫دانشگاه‬ ‫كتبی‬ ‫موافقت‬ ‫بدون‬ ‫نامه‬ ‫پايان‬ ‫اين‬ ‫از‬ ‫اقتباس‬
‫ذكر‬ ‫با‬ ‫مطالب‬ ‫نقل‬‫مآ‬‫خذ‬.‫است‬ ‫بالمانع‬

4. ‫چكیده‬
‫أ‬
‫چکیده‬
‫عبارت‬NOx‫ا‬ ‫دو‬ ‫به‬‫از‬ ‫عبارتند‬ ‫كه‬ ‫نیتروژن‬ ‫مهم‬ ‫كسید‬NO‫و‬2NO‫نیتروژن‬ ‫خود‬ ‫برخالف‬ .‫كند‬ ‫می‬ ‫اشاره‬
‫سالمتی‬ ‫براي‬ ‫و‬ ‫اند‬ ‫خطرناك‬ ‫بسیار‬ ‫شده‬ ‫ذكر‬ ‫مورد‬ ‫دو‬ ً‫ا‬‫خصوص‬ ‫آن‬ ‫اكسیدهاي‬ ‫است‬ ‫ضرر‬ ‫بی‬ ‫تركیبی‬ ‫كه‬
‫با‬ ‫همراه‬ ‫و‬ ‫شوند‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫احتراق‬ ‫هاي‬ ‫محفظه‬ ‫در‬ ‫اكسیدها‬ ‫اين‬ .‫باشند‬ ‫می‬ ‫مضر‬ ‫زيست‬ ‫محیط‬ ‫و‬ ‫انسان‬
‫طی‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫زيست‬ ‫محیط‬ ‫وارد‬ ‫احتراق‬ ‫از‬ ‫حاصل‬ ‫گازهاي‬‫هیدروكربن‬ ‫چون‬ ‫هم‬ ‫ديگر‬ ‫مواد‬ ‫با‬ ‫تركیب‬‫هاي‬
‫گازها‬ ‫اين‬ ‫تنفس‬ ‫همچنین‬ .‫شوند‬ ‫می‬ ‫ازن‬ ‫و‬ ‫دود‬ ‫مه‬ ، ‫اسیدي‬ ‫هاي‬ ‫باران‬ ‫تشكیل‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫آب‬ ‫بخار‬ ‫و‬ ‫نسوخته‬
‫مختلف‬ ‫هاي‬ ‫مكانیسم‬ ‫بررسی‬ ‫به‬ ‫تحقیق‬ ‫اين‬ ‫در‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫افراد‬ ‫در‬ ‫تنفسی‬ ‫و‬ ‫ريوي‬ ‫مشكالت‬ ‫ايجاد‬ ‫موجب‬
‫اي‬ .‫پردازيم‬ ‫می‬ ‫ها‬ ‫آالينده‬ ‫اين‬ ‫تولید‬‫با‬ ‫سوخت‬ ‫يا‬ ‫هوا‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫نیتروژن‬ ‫تركیب‬ ‫از‬ ‫ها‬ ‫آالينده‬ ‫ن‬‫اكسیژن‬
‫توانند‬ ‫می‬ ‫گوناگونی‬ ‫هاي‬ ‫مكانیسم‬ ‫طی‬ ‫احتراق‬ ‫هواي‬ ‫در‬ ‫موجود‬‫شناخته‬ ‫مكانیسم‬ ‫سه‬ .‫شوند‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬
‫تولید‬ ‫ي‬ ‫شده‬NOx.‫سوختی‬ ‫و‬ ‫سريع‬ ، ‫حرارتی‬ ‫مكانیسم‬ : ‫از‬ ‫عبارتند‬‫مكانیسم‬‫بیانگ‬ ‫سريع‬ ‫و‬ ‫حرارتی‬ ‫هاي‬‫ر‬
‫تشكیل‬NOx‫تركیب‬ ‫طريق‬ ‫از‬‫اكسیژن‬‫به‬ ‫هم‬ ‫سوختی‬ ‫مكانیسم‬ ‫و‬ ‫اند‬ ‫احتراق‬ ‫هواي‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫نیتروژن‬ ‫و‬
‫تشكیل‬NOx‫كه‬ ‫دارند‬ ‫وجود‬ ‫هم‬ ‫ديگري‬ ‫هاي‬ ‫مكانیسم‬ .‫پردازد‬ ‫می‬ ‫سوخت‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫نیتروژن‬ ‫طريق‬ ‫از‬
‫پرداخت‬ ‫آنها‬ ‫توضیح‬ ‫به‬ ً‫ا‬‫مشروح‬ ‫تحقیق‬ ‫اصلی‬ ‫متن‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫اند‬ ‫شده‬ ‫شناخته‬ ‫كمتر‬ ‫مكانیسم‬ ‫سه‬ ‫اين‬ ‫به‬ ‫نسبت‬‫ه‬
.‫است‬ ‫شده‬
‫واژه‬‫کلیدی‬ ‫های‬:
، ‫احتراق‬NOx، ‫حرارتی‬NOx، ‫سوختی‬NOx‫سريع‬،NO،2NO

5. ‫مطالب‬ ‫فهرست‬
‫ب‬
‫مطالب‬ ‫فهرست‬
‫مقدمه‬...........................................................................................................................1
1‫ترکیبات‬ ‫با‬ ‫آشنایي‬NOx...............................................................................................2
1-1‫نیتروژن‬ ‫اكسیدهاي‬...................................................................................................3
1-2NOx‫؟‬ ‫چیست‬......................................................................................................3
1-3‫محیطی‬ ‫زيست‬ ‫اثرات‬.................................................................................................4
1-3-1‫دود‬ ‫مه‬...........................................................................................................7
1-3-2‫اسیدي‬ ‫باران‬ ‫و‬ ‫اسید‬ ‫نیتريک‬ ‫تشكیل‬........................................................................7
1-4‫بهداشتی‬ ‫اثرات‬........................................................................................................8
1-5‫تولید‬ ‫منابع‬NOx....................................................................................................9
1-5-1‫ايجاد‬ ‫طبیعی‬ ‫منابع‬NOx....................................................................................9
1-5-2‫صنعتی‬ ‫منابع‬‫ايجاد‬NOx...................................................................................9
1-6‫تشكیل‬NOx‫ها‬ ‫شعله‬ ‫در‬........................................................................................11
1-7‫انتقال‬ ‫بر‬ ‫حاكم‬ ‫معادالت‬NOx...................................................................................11
2NOx‫حرارتي‬............................................................................................................11
2-1‫تشكیل‬NOx‫حرارتی‬.............................................................................................12
2-1-1‫غلظت‬ ‫نمودن‬ ‫فرض‬ ‫ثابت‬ ‫شبه‬N..........................................................................14
2-1-2‫حساسیت‬NOx‫دما‬ ‫به‬ ‫حرارتی‬...........................................................................14
2-1-3‫محاسبات‬ ‫تفكیک‬NOx‫شعله‬ ‫و‬...........................................................................16
2-1-4‫اكسیژن‬ ‫راديكالهاي‬ ‫غلظت‬ ‫تعیین‬...........................................................................16
2-1-5‫راديكالهاي‬ ‫غلظت‬ ‫تعیین‬OH.............................................................................17
2-1-6‫بندي‬ ‫جمع‬....................................................................................................18
2-2‫گازي‬ ‫توربین‬ ‫احتراق‬ ‫ي‬ ‫محفظه‬..................................................................................19
2-2-1‫احتراق‬ ‫ي‬ ‫محفظه‬ ‫ساختار‬..................................................................................19
2-2-2‫احتراق‬ ‫ي‬ ‫محفظه‬ ‫سازي‬ ‫شبیه‬.............................................................................19
2-2-3‫گیري‬ ‫نتیجه‬..................................................................................................21
9NOx‫سریع‬.............................................................................................................22

6. ‫مطالب‬ ‫فهرست‬
‫ت‬
3-1‫تشكیل‬NOx‫سريع‬...............................................................................................23
3-2‫ايجاد‬ ‫مكانیسم‬NOx‫سريع‬......................................................................................23
3-3‫ايجاد‬ ‫بر‬ ‫موثر‬ ‫فاكتورهاي‬NOx‫سريع‬...........................................................................24
3-4‫سرعت‬ ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫تعیین‬............................................................................................25
3-5‫هیدروكربنی‬ ‫هاي‬ ‫سوخت‬ ‫اغلب‬ ‫براي‬ ‫كلی‬ ‫سرعت‬...............................................................26
3-6‫اكسیژن‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫واكنش‬ ‫ي‬ ‫مرتبه‬...............................................................................27
4NOx‫سوختي‬..........................................................................................................28
4-1‫نیتروژنی‬ ‫پیوند‬ ‫حاوي‬ ‫سوختهاي‬..................................................................................29
4-2‫واكنش‬ ‫مسیرهاي‬...................................................................................................31
4-3‫تشكیل‬NOx‫مايع‬ ‫و‬ ‫گازي‬ ‫هاي‬ ‫سوخت‬ ‫از‬ ‫سوختی‬..........................................................32
4-4‫تشكیل‬NOx‫سیانید‬ ‫هیدروژن‬ ‫واسط‬ ‫حد‬ ‫از‬ ‫سوختی‬(HCN)...........................................32
4-4-1‫تولید‬HCN‫گازي‬ ‫سوخت‬ ‫يک‬ ‫در‬........................................................................32
4-4-2‫تولید‬HCN‫مايع‬ ‫هاي‬ ‫سوخت‬ ‫در‬........................................................................33
4-4-3‫مصرف‬HCN................................................................................................33
4-4-4‫منبع‬HCN‫انتقالی‬ ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫در‬.........................................................................34
4-4-5‫منبع‬NOx‫انتقالی‬ ‫ي‬ ‫رابطه‬ ‫در‬...........................................................................35
4-5‫تولید‬NOx‫آمونیاك‬ ‫واسط‬ ‫حد‬ ‫طريق‬ ‫از‬ ‫سوختی‬)3(NH.................................................35
4-5-1‫تولید‬3NH‫گازي‬ ‫سوخت‬ ‫يک‬ ‫در‬.........................................................................35
4-5-2‫تولید‬3NH‫مايع‬ ‫سوخت‬ ‫يک‬ ‫در‬...........................................................................36
4-5-3‫مصرف‬3NH..................................................................................................36
4-5-4‫منبع‬3NH‫انتقالی‬ ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫در‬...........................................................................37
4-5-5‫منبع‬NOx‫انتقالی‬ ‫ي‬ ‫رابطه‬ ‫در‬...........................................................................38
4-6‫تولید‬NOx‫سنگ‬ ‫زغال‬ ‫از‬ ‫سوختی‬..............................................................................38
4-6-1‫تولید‬ ‫اول‬ ‫شماتیک‬NOx‫سنگ‬ ‫زغال‬ ‫از‬ ‫سوختی‬.......................................................38
4-6-2‫تولید‬ ‫دوم‬ ‫شماتیک‬NOx‫سنگ‬ ‫زغال‬ ‫از‬ ‫سوختی‬......................................................39
4-6-2-1‫كاهش‬NOx‫زغال‬ ‫سطح‬ ‫روي‬.....................................................................41
4-6-2-2‫سطح‬ ‫مساحت‬BET.................................................................................41
4-6-2-3‫تولید‬HCN‫فرار‬ ‫ذرات‬ ‫طريق‬ ‫از‬...................................................................41

7. ‫مطالب‬ ‫فهرست‬
‫ث‬
4-6-3‫تولید‬ ‫سوم‬ ‫شماتیک‬NOx‫سنگ‬ ‫زغال‬ ‫از‬ ‫سوختی‬......................................................42
4-6-4‫تولید‬ ‫چهارم‬ ‫شماتیک‬NOx‫سنگ‬ ‫زغال‬ ‫از‬ ‫سوختی‬...................................................42
4-6-4-1‫تولید‬3NH‫فرار‬ ‫تركیبات‬ ‫از‬.........................................................................43
4-7‫تشكیل‬ ‫ي‬ ‫مقايسه‬NOx‫احتراق‬ ‫در‬‫متان‬‫توسط‬2/CO2O‫هوا‬ ‫و‬......................................44
5‫تشکیل‬ ‫دیگر‬ ‫های‬ ‫مکانیسم‬NOx................................................................................45
5-1‫تشكیل‬NOx‫مجدد‬ ‫احتراق‬ ‫طی‬.................................................................................46
5-2‫تشكیل‬NOx‫واسط‬ ‫حد‬ ‫طريق‬ ‫از‬O2N........................................................................46
5-2-1‫تشكیل‬ ‫مكانیسم‬NOx‫واسط‬ ‫حد‬ ‫طريق‬ ‫از‬O2N.....................................................47
5-3‫تشكیل‬NOx‫مكانیسم‬ ‫طريق‬ ‫از‬NNH.......................................................................49
5-3-1‫تشكیل‬ ‫گرماي‬NNH.....................................................................................51
5-3-2‫عمر‬ ‫طول‬NNH............................................................................................51
5-4‫واكنش‬2NNH + O.............................................................................................51
5-5‫واكنش‬NNH + O...............................................................................................52
5-6‫تولید‬ ‫مكانیسم‬NOx‫طبیعی‬ ‫گاز‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫در‬...............................................................55
5-7‫تشكیل‬NOx‫ناآرام‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫در‬...............................................................................58
‫نتیجه‬ ‫و‬ ‫بندی‬ ‫جمع‬‫گیری‬................................................................................................59
‫آتي‬ ‫تحقیقات‬ ‫برای‬ ‫پیشنهادات‬.........................................................................................61
‫مراجع‬ ‫و‬ ‫منابع‬................................................................................................................61

8. ‫مقدمه‬
1
‫مقدمه‬
‫آالينده‬ ‫از‬ ‫يكی‬ ‫نیتروژن‬ ‫اكسیدهاي‬‫توربین‬ ‫اصلی‬ ‫هاي‬‫نیروگاههاي‬ ‫رشد‬ ‫با‬ ‫رو‬ ‫اين‬ ‫از‬ ‫هستند‬ ‫گازي‬ ‫هاي‬
‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫كشور‬ ‫در‬ ‫تركیبی‬ ‫سیكل‬ ‫و‬ ‫گازي‬‫نگرانی‬ ،‫جهانی‬ ‫جديد‬ ‫استانداردهاي‬‫زيست‬ ‫هاي‬‫محیط‬‫درباره‬ ‫ی‬
‫آالينده‬ ‫اين‬ ‫انتشار‬ ‫و‬ ‫تولید‬‫اصلی‬ ‫فاكتور‬ ، ‫توربین‬ ‫به‬ ‫ورودي‬ ‫گاز‬ ‫حرارت‬ ‫درجه‬ ‫كه‬ ‫آنجا‬ ‫از‬ .‫است‬ ‫افزايش‬ ‫به‬ ‫رو‬
‫تولید‬ ‫باعث‬ ‫آن‬ ‫بودن‬ ‫باال‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫سیستم‬ ‫بازده‬ ‫بر‬ ‫اثرگذار‬NOx‫می‬ ‫بیشتري‬‫شود‬‫كنترل‬ ‫و‬ ‫كاهش‬ ‫تكنیک‬ ،
‫انتشار‬‫بگونه‬ ‫بايد‬‫باشد‬ ‫نداشته‬ ‫نامطلوب‬ ‫تـأثیر‬ ‫توربین‬ ‫عملكرد‬ ‫بر‬ ‫كه‬ ‫شود‬ ‫اتخاذ‬ ‫اي‬.
‫انتشار‬NOx‫اليه‬ ‫تخريب‬ ‫و‬ ‫اسیدي‬ ‫بارانهاي‬ ‫تشكیل‬ ‫بر‬ ‫عالوه‬‫اوزون‬‫تشكیل‬ ‫سبب‬ ،‫اوزون‬‫الي‬ ‫در‬‫ه‬‫هاي‬
‫انتشار‬ ‫مخرب‬ ‫اثرات‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬ .‫است‬ ‫شهرها‬ ‫هواي‬ ‫آلودگی‬ ‫اصلی‬ ‫و‬ ‫اولیه‬ ‫عامل‬ ‫خود‬ ‫كه‬ ‫شده‬ ‫جو‬ ‫پايینی‬
NOx‫توربین‬ ‫باالي‬ ‫راندمان‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫مناسب‬ ‫كاركرد‬ ‫همچنین‬ ‫و‬ ‫موجودات‬ ‫ساير‬ ‫و‬ ‫انسان‬ ‫سالمت‬ ‫بر‬،‫گاز‬ ‫هاي‬
‫روش‬ ‫بررسی‬‫كاهش‬ ‫مختلف‬ ‫هاي‬NOx.‫است‬ ‫گرفته‬ ‫قرار‬ ‫متخصصان‬ ‫توجه‬ ‫مورد‬‫روش‬ ‫بتوان‬ ‫اينكه‬ ‫براي‬
‫انتشار‬ ‫از‬ ‫جلوگیري‬ ‫براي‬ ‫مناسبی‬NOx‫اتخاذ‬‫مكانی‬ ‫ابتدا‬ ‫بايد‬ ‫نمود‬‫بشناسیم‬ ‫را‬ ‫آن‬ ‫تشكیل‬ ‫هاي‬ ‫زم‬.‫از‬
‫روش‬ ‫جمله‬‫مرسوم‬ ‫هاي‬‫تولید‬ ‫كاهش‬NOx‫می‬‫مشعل‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫به‬ ‫توان‬‫با‬ ‫احتراق‬ ‫هاي‬NOx، ‫پايین‬
‫دودكش‬ ‫گاز‬ ‫بازگشت‬ ،‫بخار‬ ‫يا‬ ‫آب‬ ‫پاشش‬(FGR)،‫انتخابی‬ ‫كاتالیست‬ ‫با‬ ‫كاهش‬(SCR)‫مجدد‬ ‫احتراق‬ ،
، ‫سوخت‬‫بهینه‬‫اشاره‬ ‫كاتالیستی‬ ‫احتراق‬ ‫و‬ ‫احتراق‬ ‫سازي‬.‫كرد‬
‫در‬ ‫نیتروژن‬ ‫اكسیدهاي‬ ‫تشكیل‬‫فرآيند‬‫احتراق‬‫در‬‫مولكول‬ ‫تجزيه‬ ‫نتیجه‬ ‫در‬ ،‫گاز‬ ‫توربین‬‫هاي‬2N‫و‬
2O‫بوجود‬ ‫سبب‬ ، ‫تجزيه‬ ‫اين‬ ‫از‬ ‫بعد‬ ‫واكنش‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫اكسیژن‬ ‫و‬ ‫نیتروژن‬ ‫هاي‬ ‫اتم‬ ‫به‬‫اكسیدهاي‬ ‫آمدن‬
‫نیتروژن‬, NO)2, NO3, NOO2N,3O2, N4O2, N5O2(N‫اكسید‬ ‫كه‬ ‫شد‬ ‫خواهد‬‫و‬ ‫نیتروژن‬
‫دي‬‫اكسید‬‫تشكیل‬ ‫درصد‬ ‫باالترين‬ ‫با‬ ‫نیتروژن‬‫سهم‬ ،‫عمده‬‫دارند‬ ‫آلودگی‬ ‫انتشار‬ ‫در‬ ‫اي‬.
‫تركیبات‬NOx‫تشكیل‬ ‫كنند‬ ‫می‬ ‫استفاده‬ ‫نیتروژن‬ ‫حاوي‬ ‫هواي‬ ‫از‬ ‫كه‬ ‫احتراق‬ ‫موتورهاي‬ ‫در‬ ‫همواره‬
‫تركیبات‬ .‫گردند‬ ‫تشكیل‬ ‫توانند‬ ‫می‬ ‫برق‬ ‫و‬ ‫رعد‬ ‫ايجاد‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫طبیعی‬ ‫طور‬ ‫به‬ ‫همچنین‬ .‫گردد‬ ‫می‬NOx‫طی‬
‫مه‬ ‫تشكیل‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫هايی‬ ‫واكنش‬‫دود‬‫ا‬ ‫و‬ ‫اسیدي‬ ‫باران‬ ،‫و‬‫ز‬‫و‬.‫شوند‬ ‫می‬ ‫تروپوسفري‬ ‫ن‬
‫د‬‫و‬‫تشكیل‬ ‫اساسی‬ ‫مكانیزم‬NOx‫در‬‫توربین‬ ‫مشعل‬: ‫از‬ ‫عبارتند‬ ‫گازي‬ ‫هاي‬
‫احتراق‬ ‫هواي‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫نیتروژن‬ ‫اكسیداسیون‬(NOx‫سريع‬ ‫و‬ ‫حرارتی‬)
‫شیمیايی‬ ‫تبديالت‬‫پیون‬‫سوخت‬ ‫نیتروژنی‬ ‫دهاي‬(NOx‫سوختی‬)

9. ‫تركیبات‬ ‫با‬ ‫آشنايی‬ : ‫اول‬ ‫فصل‬NOx
2
1
‫اول‬ ‫فصل‬
‫ترکیبات‬ ‫با‬ ‫آشنایي‬NOx

10. ‫تركیبات‬ ‫با‬ ‫آشنايی‬ : ‫اول‬ ‫فصل‬NOx
3
1-1‫نیتروژن‬ ‫اکسیدهای‬
‫اكسید‬‫هاي‬‫شده‬ ‫شناخته‬‫ي‬: ‫از‬ ‫عبارتند‬ ‫نیتروژن‬
1)O2N.‫شود‬ ‫می‬ ‫حل‬ ‫آب‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫رنگ‬ ‫بی‬ ‫گازي‬ ‫كه‬ ‫اكسید‬ ‫نیتروس‬ ‫به‬ ‫موسوم‬
2)NO.‫شود‬ ‫می‬ ‫حل‬ ‫آب‬ ‫در‬ ‫اندكی‬ ‫مقدار‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫رنگ‬ ‫بی‬ ‫گازي‬ ‫كه‬ ‫اكسید‬ ‫نیتريک‬ ‫به‬ ‫موسوم‬
3)2NO‫در‬ ‫زيادي‬ ‫مقدار‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫بوده‬ ‫قرمز‬ ‫به‬ ‫مايل‬ ‫و‬ ‫اي‬ ‫قهوه‬ ‫گازي‬ ‫كه‬ ‫اكسید‬ ‫دي‬ ‫نیتروژن‬ ‫به‬ ‫موسوم‬
.‫شود‬ ‫می‬ ‫حل‬ ‫آب‬
4)2O2N.‫شود‬ ‫می‬ ‫حل‬ ‫آب‬ ‫در‬ ‫كمی‬ ‫مقدار‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫رنگ‬ ‫بی‬ ‫گازي‬ ‫كه‬ ‫اكسید‬ ‫دي‬ ‫نیتروژن‬ ‫دي‬
5)3O2N.‫است‬ ‫آب‬ ‫در‬ ‫حل‬ ‫قابل‬ ‫جامد‬ ‫يک‬ ‫كه‬ ‫اكسید‬ ‫تري‬ ‫نیتروژن‬ ‫دي‬
6)3O2N‫آب‬ ‫در‬ ‫زيادي‬ ‫مقدار‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫بوده‬ ‫قرمز‬ ‫به‬ ‫مايل‬ ‫و‬ ‫اي‬ ‫قهوه‬ ‫گازي‬ ‫كه‬ ‫اكسید‬ ‫تترا‬ ‫نیتروژن‬ ‫دي‬
.‫شود‬ ‫می‬ ‫حل‬
7)5O2N‫اكسید‬ ‫پنتا‬ ‫نیتروژن‬ ‫دي‬‫می‬ ‫حل‬ ‫آب‬ ‫در‬ ‫زيادي‬ ‫مقدار‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫رنگ‬ ‫سفید‬ ‫جامد‬ ‫يک‬ ‫كه‬
.‫شود‬
.‫نمايند‬ ‫می‬ ‫اسید‬ ‫تولید‬ ‫آب‬ ‫با‬ ‫واكنش‬ ‫طی‬ ‫نیتروژن‬ ‫اكسیدهاي‬ ‫اين‬ ‫از‬ ‫بعضی‬
1-2NOx‫؟‬ ‫چیست‬
NOx‫مونواكسید‬ ‫نیتروژن‬ ‫شامل‬ ‫كه‬ ‫دارد‬ ‫نیتروژن‬ ‫هاي‬ ‫اكسید‬ ‫به‬ ‫اشاره‬(NO)‫نیتريک‬ ‫بعنوان‬ ‫كه‬
‫اكسید‬ ‫دي‬ ‫نیتروژن‬ ‫و‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫شناخته‬ ‫نیز‬ ‫اكسید‬)2(NO‫تركیبات‬ ‫ديگر‬ ‫شامل‬ ‫تواند‬ ‫می‬ ‫چنین‬ ‫هم‬ .‫است‬
‫و‬ ‫نیتروژن‬‫اكسیژن‬‫اكسید‬ ‫تترا‬ ‫نیتروژن‬ ‫مثل‬ ‫متداولند‬ ‫كمتر‬ ‫كه‬)4O2(N‫پنتااكسید‬ ‫نیتروژن‬ ‫و‬)5O2(N
‫باشد‬ ‫نیز‬.( ‫ازت‬ ‫برخالف‬‫بی‬ ‫و‬ ‫طعم‬ ‫بی‬ ‫گازي‬‫بو‬% ‫ي‬ ‫دهنده‬ ‫تشكیل‬ ‫و‬78‫اتمسفر‬ ‫از‬‫است‬ ‫ضرر‬ ‫بی‬ ‫گازي‬ ‫كه‬ )
‫براي‬ ‫ازت‬ ‫اكسیدهاي‬ ،‫خطرناك‬ ‫انسان‬‫آلوده‬ ‫دو‬ ‫آنها‬ ‫میان‬ ‫در‬ ‫ولی‬ ‫است‬ ‫زياد‬ ‫ازت‬ ‫اكسیدهاي‬ ‫تعداد‬ .‫هستند‬
‫نیتريک‬ ‫اكسید‬ ‫مهم‬ ‫ي‬ ‫كننده‬(NO)‫نیتروژن‬ ‫اكسید‬ ‫دي‬ ‫و‬)2(NO‫نیتريک‬ ‫اكسید‬ .‫باشند‬ ‫می‬(NO)،
‫سمی‬ ‫حدي‬ ‫تا‬ ‫و‬ ‫رنگ‬ ‫بی‬ ‫گازي‬‫است‬‫شود‬ ‫می‬ ‫تولید‬ ‫باال‬ ً‫ا‬‫نسبت‬ ‫حرارت‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫احتراق‬ ‫هنگام‬ ‫به‬ ‫كه‬.‫حرارت‬
‫حرارتی‬ ‫چنین‬ .‫باشد‬ ‫می‬ ‫هوا‬ ‫ازت‬ ‫و‬ ‫اكسیژن‬ ‫تركیب‬ ‫مناسب‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫باال‬ ‫حدي‬ ‫به‬ ‫احتراق‬‫كوره‬ ‫در‬ ‫فقط‬
‫گاز‬ ‫جهت‬ ‫بدين‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫تولید‬ ‫باال‬ ‫فشار‬ ‫در‬ ‫احتراق‬ ‫يا‬ ‫و‬ ‫قوي‬ ‫هاي‬NO‫به‬‫سیلندرهاي‬ ‫در‬ ‫زياد‬ ‫مقدار‬
‫انرژي‬ ‫تبديل‬ ‫اعمال‬ ‫ساير‬ ‫و‬ ‫حرارتی‬ ‫نیروگاههاي‬ ،‫اتومبیل‬‫مقدا‬ .‫گردد‬ ‫می‬ ‫تولید‬‫گاز‬ ‫از‬ ‫ري‬NO‫بی‬ ً‫ا‬‫نسبت‬ ‫كه‬
‫نیتروژن‬ ‫اكسید‬ ‫دي‬ ‫گاز‬ ‫به‬ ‫تبديل‬ ‫اتمسفر‬ ‫در‬ ‫است‬ ‫خطر‬)2(NO.‫است‬ ‫خطرناك‬ ‫بسیار‬ ‫گازي‬ ‫كه‬ ‫شود‬ ‫می‬

11. ‫تركیبات‬ ‫با‬ ‫آشنايی‬ : ‫اول‬ ‫فصل‬NOx
4
‫اكسیداسیون‬NO‫به‬2NO، ‫باال‬ ‫هاي‬ ‫غلظت‬ ‫در‬‫است‬ ‫آهسته‬ ، ‫پايین‬ ‫هاي‬ ‫غلظت‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫سريع‬،‫در‬ ‫بجز‬
‫وجود‬ ‫خورشید‬ ‫نور‬ ‫و‬ ‫هیدروكربن‬ ‫كه‬ ‫مواردي‬‫باشد‬ ‫داشته‬.
2NO‫در‬‫را‬ ‫آن‬ ‫ترتیب‬ ‫بدين‬ ‫و‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫براحتی‬ ‫فتوشیمیايی‬ ‫واكنش‬‫محصوالت‬ ‫از‬ ‫يكی‬
‫كارخانجات‬ ‫دودكش‬ ‫از‬ .‫است‬ ‫زياد‬ ‫حرارت‬ ‫در‬ ‫احتراق‬ ‫آن‬ ‫اصلی‬ ‫منبع‬ ‫كه‬ ‫صورتی‬ ‫در‬ ، ‫نامند‬ ‫می‬ ‫فتوشیمیايی‬
‫نیز‬ ‫منفجره‬ ‫مواد‬ ‫تولید‬ ‫و‬ ‫شیمیايی‬ ‫كود‬2NO‫اتمسفر‬ ‫به‬‫كنند‬ ‫آلوده‬ ‫از‬ ‫يكی‬ ‫ازت‬ ‫اكسید‬ ‫دي‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫وارد‬‫ه‬
‫اي‬ ‫قهوه‬ ‫رنگ‬ ‫به‬ ‫گاز‬ ‫اين‬ .‫باشد‬ ‫می‬ ‫مهم‬ ‫هاي‬‫قرمز‬ ‫به‬ ‫مايل‬‫ب‬ ، ‫است‬‫ه‬‫ديد‬ ‫موثري‬ ‫بطور‬ ‫گاز‬ ‫اين‬ ‫علت‬ ‫همین‬
‫بوي‬ ‫بعالوه‬ .‫كند‬ ‫می‬ ‫كم‬ ‫شهرها‬ ‫در‬ ‫را‬‫غلظت‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫زننده‬ ‫و‬ ‫تند‬ppm2-1‫خودروها‬ .‫است‬ ‫تشخیص‬ ‫قابل‬
‫انتشار‬ ‫براي‬ ‫مهمی‬ ‫منبع‬2NO‫هستن‬.‫د‬‫نیتروژن‬ ‫بزرگ‬ ‫شهرهاي‬ ‫مثل‬ ‫پرترافیک‬ ‫مناطق‬ ‫در‬‫دي‬‫منتش‬ ‫اكسید‬‫ر‬
‫ي‬ ‫بعنوان‬ ‫هوا‬ ‫در‬ ‫شده‬‫ک‬.‫گیرد‬ ‫قرار‬ ‫توجه‬ ‫مورد‬ ‫بايد‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫مهم‬ ‫محیطی‬ ‫زيست‬ ‫ي‬ ‫آالينده‬
O2N)‫نیتروس‬ ‫(اكسید‬‫به‬ ‫موسوم‬ ‫تركیبات‬ ‫جزو‬ ‫است‬ ‫اي‬ ‫گلخانه‬ ‫گاز‬ ‫يک‬ ‫كه‬xON‫اين‬ .‫باشد‬ ‫نمی‬
‫تركیبات‬ ‫برخالف‬ ‫گاز‬NOx‫می‬ ‫تركیب‬ ‫اين‬ ‫از‬ .‫دارد‬ ‫كاربرد‬ ‫زيادي‬ ‫موارد‬ ‫در‬ ‫آيند‬ ‫می‬ ‫شمار‬ ‫به‬ ‫آالينده‬ ‫كه‬
.‫كرد‬ ‫استفاده‬ ‫كننده‬ ‫اكسید‬ ‫تركیب‬ ‫يک‬ ‫و‬ ‫بیهوشی‬ ‫داروي‬ ، ‫غذايی‬ ‫مواد‬ ‫براي‬ ‫افزودنی‬ ‫بعنوان‬ ‫توان‬
EPA‫تركیبات‬NOx: ‫است‬ ‫كرده‬ ‫تعريف‬ ‫زير‬ ‫بصورت‬ ‫را‬
"‫نیتروس‬ ‫اكسید‬ ‫جز‬ ‫به‬ ‫نیتروژن‬ ‫اكسیدهاي‬ ‫تمام‬"
‫اكث‬ ‫در‬‫از‬ ‫زيادي‬ ‫مقدار‬ ‫باال‬ ‫دماهاي‬ ‫در‬ ‫گرمايش‬ ‫فرآيندهاي‬ ‫ر‬NOx‫به‬ ‫خروجی‬ ‫دودكش‬ ‫در‬ ‫موجود‬
‫اكسید‬ ‫نیتريک‬ ‫شكل‬(NO).‫است‬
1-9‫محیطي‬ ‫زیست‬ ‫اثرات‬
‫واكنش‬NOx‫تشكیل‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫خورشید‬ ‫نور‬ ‫حضور‬ ‫در‬ ‫آلی‬ ‫فرار‬ ‫تركیبات‬ ‫با‬‫اوزون‬‫اين‬ ‫كه‬ ‫شود‬ ‫می‬
‫ا‬‫و‬‫ز‬‫و‬‫در‬ ‫امر‬ ‫اين‬ ‫و‬ ‫داشت‬ ‫خواهد‬ ‫آنها‬ ‫عملكرد‬ ‫كاهش‬ ‫و‬ ‫ريوي‬ ‫هاي‬ ‫بافت‬ ‫به‬ ‫آسیب‬ ‫همچون‬ ‫سوئی‬ ‫عوارض‬ ‫ن‬
‫شديدتري‬ ‫تأثیر‬ ‫آسم‬ ‫به‬ ‫مبتال‬ ‫افراد‬ ‫همچنین‬ ‫و‬ ‫مسن‬ ‫افراد‬ ، ‫خردسال‬ ‫افراد‬ ‫همچون‬ ‫حساس‬ ‫افراد‬ ‫مورد‬
.‫داشت‬ ‫خواهد‬
‫اوزون‬)3(O‫پ‬ ‫فرابنفش‬ ‫هاي‬ ‫اشعه‬ ‫مقابل‬ ‫در‬ ‫زمین‬ ‫از‬ ‫است‬ ‫بااليی‬ ‫اتمسفر‬ ‫در‬ ‫كه‬‫خورشید‬ ‫رانرژي‬
‫اينجا‬ ‫در‬ .‫است‬ ‫نامطلوب‬ ‫پايینی‬ ‫اتمسفر‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫وجود‬ ‫اما‬ ‫كند‬ ‫می‬ ‫محافظت‬NO‫داده‬ ‫واكنش‬ ‫اكسیژن‬ ‫با‬
‫و‬ ‫اوزون‬ ‫تولید‬ ‫به‬ ‫منجر‬2NO‫م‬: ‫شود‬ ‫ی‬
2 2 3NO + HC + O + sunlight NO + O

12. ‫تركیبات‬ ‫با‬ ‫آشنايی‬ : ‫اول‬ ‫فصل‬NOx
5
‫انسان‬ ‫در‬ ‫تنفسی‬ ‫مشكالت‬ ‫ايجاد‬ ‫موجب‬ ‫تواند‬ ‫می‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫سالمتی‬ ‫براي‬ ‫مضر‬ ‫تركیب‬ ‫يک‬ ‫اوزون‬
‫اين‬ .‫شود‬‫از‬ ‫و‬ ‫زراعی‬ ‫محصوالت‬ ‫ديدن‬ ‫آسیب‬ ‫باعث‬ ‫اوزون‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫گلو‬ ‫و‬ ‫بینی‬ ، ‫چشم‬ ‫سوزش‬ ‫باعث‬ ‫ماده‬
.‫شود‬ ‫می‬ ‫ديگر‬ ‫مواد‬ ‫و‬ ‫منسوجات‬ ‫رفتن‬ ‫بین‬
NOx‫تخريب‬ ‫موجب‬‫اوزون‬.‫شود‬ ‫می‬ ‫استراتوسفري‬‫اوزون‬‫فرابنفش‬ ‫تشعشعات‬ ‫استراتوسفري‬
.‫كند‬ ‫می‬ ‫جذب‬ ، ‫است‬ ‫آور‬ ‫زيان‬ ‫زمین‬ ‫كره‬ ‫روي‬ ‫در‬ ‫حیات‬ ‫براي‬ ‫كه‬ ‫را‬ ‫خورشیدي‬NOx‫طريق‬ ‫از‬ ‫شده‬ ‫تولید‬
( ‫اكسید‬ ‫نیتروس‬ ‫شیمیايی‬ ‫تجزيه‬ ‫ي‬ ‫نتیجه‬ ‫در‬ ‫اما‬ ‫رسد‬ ‫نمی‬ ‫استراتوسفر‬ ‫به‬ ‫احتراق‬O2N-)‫آور‬ ‫خنده‬ ‫گاز‬
.‫شود‬ ‫می‬ ‫ايجاد‬ ‫تابشی‬ ‫نیروي‬ ‫اثر‬ ‫بر‬
NOx‫با‬ ‫همچنین‬‫آلی‬ ‫شیمیايی‬ ‫مواد‬‫تركیبات‬ ‫از‬ ‫زيادي‬ ‫انواع‬ ‫و‬ ‫دهد‬ ‫می‬ ‫واكنش‬ ‫راحتی‬ ‫به‬ ‫رايج‬
‫كرد‬ ‫اشاره‬ ‫نیترات‬ ‫راديكالهاي‬ ‫و‬ ‫نیتروسامین‬ ‫به‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫تركیبات‬ ‫اين‬ ‫ي‬ ‫جمله‬ ‫از‬ .‫كند‬ ‫می‬ ‫تولید‬ ‫را‬ ‫سمی‬
‫تشكیل‬ ‫راه‬ ‫يک‬ ً‫ا‬‫اخیر‬ .‫شوند‬ ‫بیولوژيكی‬ ‫هاي‬ ‫جهش‬ ‫موجب‬ ‫است‬ ‫ممكن‬ ‫بعضی‬ ‫كه‬‫اوزون‬‫طريق‬ ‫از‬NOx
‫شناخته‬( ‫كلريد‬ ‫نیتريل‬ ‫ايجاد‬ ‫هنگام‬ ‫و‬ ‫دهد‬ ‫می‬ ‫رخ‬ ‫ساحلی‬ ‫مناطق‬ ‫در‬ ً‫ا‬‫عمدت‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫شده‬Cl2NO‫از‬ )
‫تماس‬ ‫طريق‬NOx.‫شود‬ ‫می‬ ‫ايجاد‬ ‫نمک‬ ‫مه‬ ‫با‬
‫گاز‬2NO‫رشد‬ ‫میزان‬ ‫از‬ ‫و‬ ‫گذاشته‬ ‫اثر‬ ‫گیاهان‬ ‫روي‬‫كند‬ ‫می‬ ‫كم‬ ‫آنها‬‫تركیب‬ ‫آب‬ ‫بخار‬ ‫با‬ ‫همچنین‬ ،
‫شده‬‫باعث‬ ‫و‬‫نیتريک‬ ‫اسید‬ ‫تولید‬‫می‬‫شو‬‫د‬‫فلزات‬ ‫خورنده‬ ‫كه‬‫است‬.
5O2→ N3+ O2NO
5O2→ N3+ NO2NO
3O → HNO2+ H5O2N
‫سزائی‬ ‫به‬ ‫نقش‬ ‫نیز‬ ‫اسیدي‬ ‫هاي‬ ‫آئروسل‬ ‫و‬ ‫ها‬ ‫باران‬ ‫تشكیل‬ ‫در‬ ‫نیتروژن‬ ‫اكسید‬ ‫دي‬.‫دارد‬‫به‬ ‫آئروسل‬
‫جو‬‫ي‬‫زمان‬ ‫مدت‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫ذراتی‬ ‫حاوي‬ ‫كه‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫اطالق‬‫ی‬‫به‬ . ‫مانند‬ ‫می‬ ‫معلق‬ ‫هوا‬ ‫در‬، ‫ديگر‬ ‫عبارت‬
‫كلوئ‬ ‫سیستم‬ ‫آئروسل‬‫ی‬‫د‬‫است‬ ‫ي‬‫باشد‬ ‫گاز‬ ‫آن‬ ‫پیوسته‬ ‫فاز‬ ‫كه‬‫نمونه‬ ‫مه‬ .‫اي‬‫است‬ ‫آئروسل‬ ‫يک‬ ‫از‬.
‫از‬ ‫بخشی‬ ‫و‬ ‫گردد‬ ‫برمی‬ ‫زمین‬ ‫به‬ ‫اسیدي‬ ‫باران‬ ‫شكل‬ ‫به‬ ‫باران‬ ‫توسط‬ ‫حاصل‬ ‫نیتريک‬ ‫اسید‬‫با‬ ‫آن‬
‫نظیر‬ ‫هايی‬ ‫نمک‬ ‫تولید‬ ‫قلیايی‬ ‫تركیبات‬ ‫ديگر‬ ‫يا‬ ‫آمونیاك‬3NO4NH.‫نمايد‬ ‫می‬
3NO4→ NH3+ HNO3NH
‫تغییرات‬ ‫باعث‬ ‫نیتروژن‬ ‫اكسیدهاي‬‫تغییرات‬ ‫شامل‬ ‫زيست‬ ‫محیط‬ ‫در‬ ‫اي‬ ‫گسترده‬‫رقابت‬ ‫در‬ ‫پتانسیل‬
‫كاهش‬ ،‫خشكی‬ ‫هاي‬ ‫سیستم‬ ‫و‬ ‫مرطوب‬ ‫هاي‬ ‫سرزمین‬ ‫در‬ ‫گیاهی‬ ‫هاي‬ ‫گونه‬ ‫بین‬‫ديد‬ ‫قدرت‬‫كردن‬ ‫اسیدي‬ ،
‫و‬ ‫ها‬ ‫ماهی‬ ‫براي‬ ‫خطرناك‬ ‫سمی‬ ‫مواد‬ ‫سطح‬ ‫افزايش‬ ‫نیز‬ ‫و‬ ‫آبی‬ ‫منابع‬.‫باشد‬ ‫می‬ ‫آبزيان‬ ‫ديگر‬‫وجود‬2NO‫در‬

13. ‫تركیبات‬ ‫با‬ ‫آشنايی‬ : ‫اول‬ ‫فصل‬NOx
6
‫تازه‬ ‫آب‬ ‫شدن‬ ‫اسیدي‬ ‫باعث‬ ‫محیط‬‫و‬ ‫ها‬ ‫جلبلک‬ ‫ناگهانی‬ ‫رشد‬ ،‫مرگ‬ ‫و‬ ‫ها‬ ‫رودخانه‬ ‫بستر‬ ‫در‬ ‫اكسیژن‬ ‫كاهش‬
‫گردد‬ ‫می‬ ‫آبزيان‬.
‫واكنشی‬ ‫طی‬ ‫زياد‬ ‫دماهاي‬ ‫در‬ ‫اما‬ ، ‫دهند‬ ‫نمی‬ ‫واكنش‬ ‫هم‬ ‫با‬ ‫محیط‬ ‫دماي‬ ‫در‬ ‫نیتروژن‬ ‫و‬ ‫اكسیژن‬
‫داخلی‬ ‫احتراق‬ ‫موتورهاي‬ ‫در‬ ‫دما‬ ‫اين‬ .‫گردند‬ ‫می‬ ‫نیتروژن‬ ‫از‬ ‫گوناگونی‬ ‫اكسیدهاي‬ ‫تشكیل‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫گرماگیر‬
‫و‬‫ايجاد‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫همچنین‬ ، ‫شود‬ ‫می‬ ‫احتراق‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫هوا‬ ‫با‬ ‫سوخت‬ ‫يک‬ ‫وقتی‬ ‫ها‬ ‫نیروگاه‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫بويلرهاي‬
.‫شود‬ ‫می‬ ‫حاصل‬ ‫برق‬ ‫و‬ ‫رعد‬
‫جو‬ ‫شیمی‬ ‫در‬1
‫از‬ ‫منظور‬NOx‫هاي‬ ‫غلظت‬ ‫مجموع‬NO‫و‬2NO.‫باشد‬ ‫می‬‫اين‬ ‫غلظت‬ ‫روز‬ ‫طی‬ ‫در‬
‫نسبت‬ ‫و‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫تعادل‬ ‫در‬ ‫هم‬ ‫با‬ ‫دو‬2/ NONO‫خور‬ ‫نور‬ ‫تابش‬ ‫شدت‬ ‫به‬‫تبديل‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫كه‬ ( ‫شید‬
2NO‫به‬NO‫غلظت‬ ‫و‬ )‫شود‬ ‫می‬‫اوزون‬‫با‬ ‫كه‬ (NO‫ي‬ ‫دوباره‬ ‫تشكیل‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫و‬ ‫داده‬ ‫واكنش‬2NO‫می‬
.‫دارد‬ ‫بستگی‬ )‫شود‬
‫اكسیژن‬ ‫اضافی‬ ‫مقدار‬ ‫حضور‬ ‫صورت‬ ‫در‬،‫نیتريک‬ ‫اكسید‬(NO)‫اكسید‬ ‫دي‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫داده‬ ‫واكنش‬ ‫آن‬ ‫با‬
‫نیتروژن‬)2NO(‫غلظت‬ ‫به‬ ‫تبديل‬ ‫اين‬ ‫براي‬ ‫الزم‬ ‫زمان‬ .‫شد‬ ‫خواهد‬ ‫تبديل‬NO‫بستگی‬ ‫هوا‬ ‫در‬ ‫موجود‬
.‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫متغییر‬ ‫زير‬ ‫جدول‬ ‫مطابق‬ ‫كه‬ ‫دارد‬
1
atmospheric chemistry
NO concentration in air
(ppm)
Time required for half NO to be
oxidized to NO2 (min)
20000 0.175
10000 0.35
1000 3.5
100 35
10 350
1 3500

14. ‫تركیبات‬ ‫با‬ ‫آشنايی‬ : ‫اول‬ ‫فصل‬NOx
7
1-9-1‫دود‬ ‫مه‬
‫و‬‫با‬ ‫فرار‬ ‫آلی‬ ‫تركیبات‬ ‫كه‬ ‫قتی‬NOx‫فوتوشیمیايی‬ ‫دود‬ ‫مه‬ ، ‫دهند‬ ‫واكنش‬ ‫خورشید‬ ‫نور‬ ‫حضور‬ ‫در‬
، ‫ها‬ ‫بچه‬ ‫شرايط‬ ‫اين‬ ‫در‬ .‫آيد‬ ‫می‬ ‫شمار‬ ‫به‬ ‫تابستان‬ ‫فصل‬ ‫در‬ ً‫ا‬‫مخصوص‬ ‫مهمی‬ ‫آلودگی‬ ‫كه‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬
‫كه‬ ‫است‬ ‫ممكن‬ ‫كنند‬ ‫می‬ ‫كار‬ ‫باز‬ ‫هاي‬ ‫محیط‬ ‫در‬ ‫كه‬ ‫افرادي‬ ‫و‬ ‫آسم‬ ‫مثل‬ ‫ريوي‬ ‫هاي‬ ‫بیماري‬ ‫به‬ ‫مبتال‬ ‫افراد‬
‫هاي‬ ‫بافت‬ ‫ديدگی‬ ‫آسیب‬ ‫دچار‬.‫شوند‬ ‫ريه‬ ‫عملكرد‬ ‫در‬ ‫اختالل‬ ‫و‬ ‫ريوي‬‫كه‬ ‫است‬ ‫مه‬ ‫و‬ ‫دود‬ ‫از‬ ‫تركیبی‬ ‫دود‬ ‫مه‬
‫آال‬ ‫غلظت‬ ‫كه‬ ‫مواقعی‬ ‫در‬.‫شود‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫باشد‬ ‫زياد‬ ‫ها‬ ‫ينده‬
‫مخلوط‬ ‫با‬ ‫تماس‬ ‫در‬ ‫خورشید‬ ‫نور‬ ‫كه‬ ‫وقتی‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫اتمسفر‬ ‫در‬ ‫ديد‬ ‫میدان‬ ‫كاهش‬ ‫باعث‬ ‫دود‬ ‫مه‬
2NO.‫شود‬ ‫می‬ ‫تولید‬ ‫فوتوشیمیايی‬ ‫دود‬ ‫مه‬ ، ‫گیرد‬ ‫قرار‬ ‫اتمسفر‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫ي‬ ‫نسوخته‬ ‫هیدروكربنهاي‬ ‫و‬
1-9-2‫ت‬‫اسیدی‬ ‫باران‬ ‫و‬ ‫اسید‬ ‫نیتریک‬ ‫شکیل‬
‫حذف‬ ‫در‬ ‫باران‬2NO‫حال‬ ‫اين‬ ‫با‬ .‫است‬ ‫موثر‬ ‫اتمسفر‬ ‫از‬2NO‫اسید‬ ‫تشكیل‬ ‫موجب‬ ‫آب‬ ‫با‬ ‫تماس‬ ‫در‬
‫نیتروس‬)2(HNO‫نیتريک‬ ‫اسید‬ ‫و‬)3(HNO.‫اند‬ ‫خورنده‬ ً‫ا‬‫شديد‬ ‫كه‬ ‫شود‬ ‫می‬NO‫غالب‬ ‫ي‬ ‫گونه‬NOx
.‫است‬ ‫صنعتی‬ ‫احتراق‬ ‫فرآيندهاي‬ ‫در‬ ‫تولیدي‬NO‫در‬
‫با‬ ‫اتمسفر‬2O‫تولید‬ ‫موجب‬ ‫و‬ ‫داده‬ ‫واكنش‬2NO.‫شود‬ ‫می‬
‫تشكیل‬ ‫با‬2NO‫باران‬ ‫آب‬ ‫با‬ ‫تماس‬ ‫و‬ ‫اتمسفر‬ ‫در‬‫نیتريک‬
‫تماس‬ ‫كه‬ ‫چیز‬ ‫هر‬ ‫با‬ ‫اسیدي‬ ‫باران‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫اسید‬
‫را‬ ‫آن‬ ‫كند‬ ‫پیدا‬‫مانند‬ ، ‫كند‬ ‫می‬ ‫تخريب‬‫درختان‬ ، ‫گیاهان‬ :
، ‫ساختمانها‬ ‫مثل‬ ‫انسان‬ ‫توسط‬ ‫شده‬ ‫ساخته‬ ‫بناهاي‬ ‫و‬
. ... ‫و‬ ‫برجها‬

15. ‫تركیبات‬ ‫با‬ ‫آشنايی‬ : ‫اول‬ ‫فصل‬NOx
8
: ‫دهد‬ ‫می‬ ‫رخ‬ ‫زير‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫آب‬ ‫با‬ ‫نیتروژن‬ ‫اكسید‬ ‫دي‬ ‫واكنش‬
3+ HNO2O → HNO2+ H22 NO
: ‫شود‬ ‫می‬ ‫تجزيه‬ ‫زير‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫نیتروس‬ ‫اسید‬ ‫سپس‬
O2+ 2 NO + H3→ HNO23 HNO
‫منجر‬ ً‫ا‬‫نهايت‬ ‫آب‬ ‫با‬ ‫تركیب‬ ‫اين‬ ‫كه‬ ، ‫دهد‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫را‬ ‫اكسید‬ ‫دي‬ ‫نیتروژن‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫اكسید‬ ‫نیز‬ ‫اكسید‬ ‫نیتريک‬
: ‫شود‬ ‫می‬ ‫اسیدي‬ ‫باران‬ ‫تشكیل‬ ‫به‬
3O → 4 HNO2+ 2 H24 NO + 3 O
‫رشد‬ ‫براي‬ ‫كه‬ ‫كند‬ ‫می‬ ‫نیترات‬ ‫تولید‬ ‫آنجا‬ ‫در‬ ‫كه‬ ، ‫شود‬ ‫می‬ ‫خاك‬ ‫وارد‬ ‫سرانجام‬ ‫شده‬ ‫تشكیل‬ ‫نیتريک‬ ‫اسید‬
‫مف‬ ‫گیاهان‬.‫است‬ ‫ید‬
1-4‫بهداشتي‬ ‫اثرات‬
NOx‫ذرات‬ ‫و‬ ‫نیتريک‬ ‫اسید‬ ‫بخار‬ ‫تشكیل‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫ديگر‬ ‫تركیبات‬ ‫و‬ ‫رطوبت‬ ، ‫آمونیاك‬ ‫با‬ ‫تركیب‬ ‫در‬
‫آنها‬ ‫ديدگی‬ ‫آسیب‬ ‫موجب‬ ‫ريوي‬ ‫حساس‬ ‫هاي‬ ‫بافت‬ ‫اعماق‬ ‫به‬ ‫نفوذ‬ ‫با‬ ‫توانند‬ ‫می‬ ‫ريز‬ ‫ذرات‬ .‫گردد‬ ‫می‬ ‫ديگر‬
‫تشديد‬ ‫يا‬ ‫ايجاد‬ ‫موجب‬ ‫ذرات‬ ‫اين‬ ‫استنشاق‬ .‫شد‬ ‫خواهد‬ ‫نارس‬ ‫مرگ‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫حاد‬ ‫موارد‬ ‫در‬ ‫كه‬ ‫شوند‬‫بیماري‬
‫(يک‬ ‫آمفیزم‬ ‫همچون‬ ‫تنفسی‬ ‫هاي‬‫بیماري‬‫مزمن‬‫ريوي‬‫كه‬‫طی‬‫آن‬‫كیسه‬‫هاي‬‫هوايی‬‫(حبابچه‬‫ريه‬ ‫در‬ )‫ها‬
‫بیش‬‫اندازه‬ ‫از‬‫می‬ ‫گشاد‬‫نتیجه‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫شوند‬‫خاصیت‬ ،‫ارتجاعی‬‫رشته‬‫هايی‬‫كه‬‫كیسه‬‫هاي‬‫هوايی‬‫به‬ ‫را‬‫هن‬‫گام‬
‫تنفس‬‫باز‬‫بسته‬ ‫و‬‫می‬‫بین‬ ‫از‬ ‫كنند‬‫می‬‫رود‬‫بر‬ ‫و‬ )‫لوله‬ ‫پوشش‬ ‫(التهاب‬ ‫ونشیت‬‫برونش‬ ‫هاي‬‫ك‬ ‫هوا‬ ‫مجراهاي‬ ،‫ه‬
‫ريه‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫ناي‬‫می‬ ‫متصل‬ ‫ها‬‫كنند‬.‫دارد‬ ‫وجود‬ ‫نیز‬ ‫قلبی‬ ‫هاي‬ ‫بیماري‬ ‫تشديد‬ ‫امكان‬ ‫و‬ ‫شود‬ ‫می‬ )
NO‫حالت‬ ، ‫سینه‬ ‫تنگی‬ ، ‫گلو‬ ‫و‬ ‫چشم‬ ‫سوزش‬ ‫باعث‬ ‫تواند‬ ‫می‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫سمی‬ ‫ي‬ ‫ماده‬ ‫يک‬ ‫انسان‬ ‫براي‬
‫تدريجی‬ ‫دادن‬ ‫دست‬ ‫از‬ ‫و‬ ‫سردرد‬ ، ‫تهوع‬‫ب‬ ‫قواي‬‫دنی‬‫با‬ ‫مدت‬ ‫طوالنی‬ ‫تماس‬ .‫شود‬NO‫ايجاد‬ ‫باعث‬ ‫تواند‬ ‫می‬
‫سیانوز‬ ، ‫تنفس‬ ‫سختی‬ ، ‫شديد‬ ‫هاي‬ ‫سرفه‬(‫شدن‬ ‫كم‬ِ‫ن‬‫خو‬ ‫هموگلوبین‬ ‫مقدار‬‫گردش‬ ‫در‬‫م‬ ‫كه‬‫تغ‬ ‫به‬ ‫نجر‬‫ییر‬
‫رنگ‬‫و‬ ‫پوست‬‫غشا‬‫مخاطى‬ ‫هاى‬‫آبی‬ ‫رنگ‬ ‫به‬‫مى‬‫گردد‬).‫شود‬ ‫فرد‬ ‫مرگ‬ ‫و‬
2NO‫يک‬ ‫و‬ ‫دارد‬ ‫اي‬ ‫كننده‬ ‫خفه‬ ‫بوي‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫پذير‬ ‫واكنش‬ ً‫ا‬‫شديد‬ ‫و‬ ‫قرمز‬ ‫به‬ ‫مايل‬ ‫اي‬ ‫قهوه‬ ‫گاز‬ ‫يک‬
‫خیلی‬ ‫ريه‬ ‫ورم‬ ‫و‬ ‫شیمیايی‬ ‫هاي‬ ‫التهاب‬ ‫ايجاد‬ ‫توانايی‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫ماده‬ ‫اين‬ .‫است‬ ‫قوي‬ ‫ي‬ ‫كننده‬ ‫اكسید‬ ‫عامل‬
.‫است‬ ‫خطرناك‬ ‫و‬ ‫سمی‬‫تماس‬‫از‬ ‫كمتر‬ ( ‫مدت‬ ‫كوتاه‬3‫با‬ ) ‫ساعت‬2NO‫متعارف‬ ‫غلظت‬ ‫با‬‫باعث‬‫در‬ ‫تغییر‬
‫تنفسی‬ ‫مجاري‬‫و‬‫بیماري‬ ‫و‬ ‫گردد‬ ‫می‬ ‫تنفسی‬ ‫هاي‬ ‫بیماري‬ ‫سابقه‬ ‫داراي‬ ‫شهروندان‬ ‫در‬ ‫ها‬ ‫شش‬ ‫عملكرد‬

16. ‫تركیبات‬ ‫با‬ ‫آشنايی‬ : ‫اول‬ ‫فصل‬NOx
9
‫هاي‬‫كودكان‬ ‫تنفسی‬5‫تا‬12‫گاز‬ ‫معرض‬ ‫در‬ ‫طوالنی‬ ‫مدت‬ ‫به‬ ‫انسان‬ ‫اگر‬ .‫دهد‬ ‫می‬ ‫افزايش‬ ‫را‬ ‫سال‬2NO‫قرار‬
‫كم‬ ‫هاي‬ ‫غلظت‬ ‫در‬ ‫حتی‬ ،‫گیرد‬‫انجام‬ ‫مطالعات‬ .‫گذاشت‬ ‫خواهد‬ ‫سوء‬ ‫اثر‬ ‫ريه‬ ‫روي‬ ،‫كه‬ ‫است‬ ‫داده‬ ‫نشان‬ ‫شده‬
‫می‬ ‫انسان‬ ‫در‬ ‫تنفس‬ ‫قدرت‬ ‫شدن‬ ‫كم‬ ‫باعث‬ ‫گاز‬ ‫اين‬ ‫با‬ ‫مواجهه‬‫شود‬.
1-5‫تولید‬ ‫منابع‬NOx
1-5-1‫ایجاد‬ ‫طبیعي‬ ‫منابع‬NOx
‫اثر‬ ‫در‬ ‫اكسید‬ ‫نیتريک‬ِ‫ق‬‫بر‬ ‫زياد‬ ‫بسیار‬ ‫گرماي‬ ‫بدلیل‬ ‫برق‬ ‫و‬ ‫رعد‬ ‫ايجاد‬‫شكست‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫ايجاد‬‫ن‬
‫تواند‬ ‫می‬ ‫شود‬ ‫تركیب‬ ‫باران‬ ‫آب‬ ‫با‬ ‫اكسید‬ ‫نیتروس‬ ‫كه‬ ‫صورتی‬ ‫در‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫نیتروژن‬ ‫هاي‬ ‫مولكول‬
.‫شود‬ ‫اسیدي‬ ‫هاي‬ ‫باران‬ ‫ايجاد‬ ‫به‬ ‫منجر‬
1-5-2‫صنعتي‬ ‫منابع‬‫ایجاد‬NOx
‫ايجاد‬ ‫اصلی‬ ‫منبع‬ ‫سه‬NOx: ‫از‬ ‫عبارتند‬ ‫احتراق‬ ‫فرآيندهاي‬ ‫طی‬
NOx‫حرارتی‬
NOx‫سوختی‬
NOx‫سريع‬
‫از‬ ‫گزارشی‬ ‫زير‬ ‫شكل‬ ‫در‬NOx‫می‬ ‫مشاهده‬ ‫دهد‬ ‫می‬ ‫نشان‬ ‫را‬ ‫مختلف‬ ‫منابع‬ ‫سهم‬ ‫كه‬ ‫كانادا‬ ‫در‬ ‫تولیدي‬
.‫كنید‬
‫شكل‬3-1‫كلی‬ ‫تولید‬NOx‫كانادا‬ ‫در‬‫سال‬1995=2464‫سال‬ ‫در‬ ‫كیلوتن‬

17. ‫تركیبات‬ ‫با‬ ‫آشنايی‬ : ‫اول‬ ‫فصل‬NOx
10
1-6‫تشکیل‬NOx‫ها‬ ‫شعله‬ ‫در‬
‫تشكیل‬ ‫ناآرام‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫مولكولی‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫آرام‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫در‬NOx‫شیمیايی‬ ‫فرآيند‬ ‫چهار‬ ‫به‬
‫تشكیل‬ : ‫شود‬ ‫می‬ ‫داده‬ ‫نسبت‬ ‫مجزا‬NOx‫تشكیل‬ ، ‫حرارتی‬NOx‫تشكیل‬ ، ‫سريع‬NOx‫و‬ ‫سوختی‬
.‫مجدد‬ ‫احتراق‬NOx‫نیتروژن‬ ‫اكسیداسیون‬ ‫با‬ ‫حرارتی‬.‫شود‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫احتراق‬ ‫هواي‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫اتمسفري‬
NOx‫س‬‫واكن‬ ‫توسط‬ ‫ريع‬‫شعله‬ ‫ي‬ ‫جبهه‬ ‫در‬ ، ‫باال‬ ‫سرعت‬ ‫شهاي‬‫و‬NOx‫نیتروژن‬ ‫شدن‬ ‫اكسید‬ ‫از‬ ‫سوختی‬
‫مجدد‬ ‫احتراق‬ ‫مكانیسم‬ .‫آيد‬ ‫می‬ ‫بوجود‬ ‫سوخت‬ ‫در‬ ‫موجود‬،NOx‫واكنش‬ ‫به‬ ‫محدود‬ ‫را‬ ‫شده‬ ‫تشكیل‬ ‫كلی‬
NO.‫نمايد‬ ‫می‬ ‫ها‬ ‫هیدروكربن‬ ‫با‬
1-7‫انتقال‬ ‫بر‬ ‫حاکم‬ ‫معادالت‬NOx
‫تشكیل‬ ‫سريع‬ ‫و‬ ‫حرارتی‬ ‫هاي‬ ‫مكانیسم‬ ‫براي‬NOx: ‫كنیم‬ ‫می‬ ‫استفاده‬ ‫را‬ ‫زير‬ ‫ي‬ ‫معادله‬
( ) .( ) .( )NO NO NO NOY VY D Y S
t
  

     

‫تشكیل‬ ‫سوختی‬ ‫مكانیسم‬ ‫مورد‬ ‫در‬NOx‫نیتر‬ ‫حاوي‬ ‫واسط‬ ‫حد‬ ‫ذرات‬ ‫چون‬‫بايد‬ ‫شوند‬ ‫می‬ ‫تولید‬ ‫وژن‬
‫بر‬ ‫عالوه‬: ‫نمود‬ ‫حل‬ ‫نیز‬ ‫را‬ ‫زير‬ ‫معادالت‬ ‫باال‬ ‫ي‬ ‫معادله‬
( ) .( ) .( )HCN HCN HCN HCNY VY D Y S
t
  

     

3 3 3 3
( ) .( ) .( )NH NH NH NHY VY D Y S
t
  

     

، ‫باال‬ ‫عبارات‬ ‫در‬Y‫منبع‬ ‫هاي‬ ‫ترم‬ ‫و‬ ‫هستند‬ ‫گازي‬ ‫فاز‬ ‫در‬ ‫مربوطه‬ ‫اجزاء‬ ‫جرمی‬ ‫جزء‬ ‫بیانگر‬ ‫ها‬(S)‫هر‬
‫توج‬ ‫با‬ ً‫ا‬‫بعد‬ ‫جزء‬‫گردند‬ ‫می‬ ‫تعیین‬ ‫مكانیسم‬ ‫نوع‬ ‫به‬ ‫ه‬

18. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
11
2
‫فصل‬‫دوم‬
NOx‫حرارتي‬

19. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
12
2-1‫تشکیل‬NOx‫حرارتي‬
‫تشكیل‬NOx‫هستند‬ ‫دما‬ ‫به‬ ‫وابسته‬ ً‫ا‬‫شديد‬ ‫كه‬ ‫ها‬ ‫واكنش‬ ‫از‬ ‫اي‬ ‫مجموعه‬ ‫ي‬ ‫وسیله‬ ‫به‬ ‫حرارتی‬‫به‬ ‫و‬
‫مكانیسم‬ ‫عنوان‬Zeldovich.‫گردد‬ ‫می‬ ‫تعیین‬ ‫شوند‬ ‫می‬ ‫شناخته‬Zeldovich‫اولین‬‫به‬ ‫كه‬ ‫بود‬ ‫كسی‬
‫اهمیت‬‫اين‬‫واكنش‬‫ها‬‫برد‬ ‫پی‬.‫تشكیل‬ ‫اصلی‬ ‫هاي‬ ‫واكنش‬NOx‫شرح‬ ‫به‬ ‫نیتروژن‬ ‫مولكولهاي‬ ‫از‬ ‫حرارتی‬
:‫است‬ ‫زير‬
(1)75.1 /H kcal mol  1
1
2N O NO N
k
k
 
‫مصرف‬ ‫بعدي‬ ‫واكنشهاي‬ ‫در‬ ‫تواند‬ ‫می‬ ‫واكنش‬ ‫اين‬ ‫طی‬ ‫در‬ ‫تولیدي‬ ‫نیتروژن‬.‫شود‬
(2)32.1 /H kcal mol  2
2
2N O NO O
k
k
 
‫مكانیسم‬Zeldovich‫مقدار‬ ‫صحیح‬ ‫بینی‬ ‫پیش‬ ‫به‬ ‫قادر‬ ‫زير‬ ‫موارد‬ ‫در‬NO: ‫نیست‬ ‫تولیدي‬
‫مرطوب‬ ‫هواي‬
‫زياد‬ ‫ماند‬ ‫زمان‬ ‫و‬ ‫پايین‬ ‫دماي‬ ‫در‬ ‫احتراق‬
‫هیدروژن‬ ‫سوخت‬ ‫از‬ ‫غنی‬ ‫و‬ ‫استوكیومتري‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬–‫هوا‬
‫هاي‬ ‫شعله‬‫سوخت‬ ‫از‬ ‫غنی‬ ‫يا‬ ‫كم‬ ‫ماند‬ ‫زمان‬ ‫با‬ ‫هیدروكربنی‬
‫تولید‬ ‫بینی‬ ‫پیش‬ ‫براي‬ ‫لذا‬NO.‫داريم‬ ‫نیاز‬ ‫تري‬ ‫پیشرفته‬ ‫مكانیسم‬ ‫به‬‫واكنش‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫داده‬ ‫نشان‬
‫مخلوط‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫باشند‬ ‫استوكیومتري‬ ‫به‬ ‫نزديک‬ ‫ها‬ ‫نسبت‬ ‫كه‬ ‫شرايطی‬ ‫در‬ ‫واكنش‬ ‫اين‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫درگیر‬ ‫هم‬ ‫سومی‬
: ‫است‬ ‫اهمیت‬ ‫حائز‬ ‫سوخت‬ ‫از‬ ‫غنی‬ ‫هاي‬
(3)1 48.7 /H kcal mol  
3
3
N OH NO H
k
k
 
‫ذرات‬ ‫حاوي‬ ‫كه‬ ‫مرطوب‬ ‫هاي‬ ‫سیستم‬ ‫در‬ ‫واكنش‬ ‫اين‬H.‫دهد‬ ‫می‬ ‫رخ‬ ، ‫باشند‬ ‫می‬‫كه‬ ‫سوم‬ ‫ي‬ ‫معادله‬
‫هیدروكسیل‬ ‫راديكال‬ ‫با‬ ‫نیتروژن‬ ‫اتم‬ ‫واكنش‬ ‫بیانگر‬.( )OH‫توسط‬ ‫است‬Lavoie،Heywood‫و‬Keck
‫ايجاد‬ ‫در‬ ‫توجهی‬ ‫قابل‬ ‫سهم‬ ‫كه‬ ‫مكانیسمی‬ ‫به‬ ‫آنرا‬ ‫و‬ ‫شد‬ ‫افزوده‬ ‫مكانیسم‬ ‫به‬NOx‫دارد‬،.‫كرد‬ ‫تبديل‬‫مجموع‬
‫واكنش‬ ‫سه‬ ‫اين‬‫به‬‫ي‬ ‫يافته‬ ‫توسعه‬ ‫مكانیسم‬Zeldovich‫است‬ ‫معروف‬.
: ‫ها‬ ‫واکنش‬ ‫شرایط‬
.‫است‬ ‫محدودكننده‬ ‫اول‬ ‫واكنش‬

20. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
13
‫باال‬ ‫دماهاي‬ ‫در‬( 1800 )T K‫شرايط‬ ‫و‬‫رقیق‬‫سوخت‬ ‫لحاظ‬ ‫از‬‫ی‬.‫دهند‬ ‫می‬ ‫رخ‬
.‫است‬ ‫نیاز‬ ‫زيادي‬ ‫ماند‬ ‫زمان‬ ً‫ا‬‫عمدت‬
‫غلظت‬ ‫اگر‬O‫و‬OH‫تولید‬ ‫سرعت‬ ، ‫باشد‬ ‫تعادلی‬ ‫مقدار‬ ‫از‬ ‫بیشتر‬NO.‫يابد‬ ‫می‬ ‫افزايش‬
‫تولید‬ ، ‫اقامت‬ ‫زمان‬ ‫و‬ ‫حرارت‬ ‫درجه‬ ‫افزايش‬ ‫با‬NOx‫پیدا‬ ‫افزايش‬ ‫خطی‬ ‫و‬ ‫توانی‬ ‫شكل‬ ‫به‬ ‫ترتیب‬ ‫به‬
‫می‬‫كند‬.
‫توسط‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫گیري‬ ‫اندازه‬ ‫متعدد‬ ‫تجربی‬ ‫مطالعات‬ ‫در‬ ‫ها‬ ‫واكنش‬ ‫اين‬ ‫سرعت‬ ‫ثابت‬Baulch et al.
‫و‬Hanson‫و‬Salimian‫ارزيابی‬ ‫اساس‬ ‫بر‬ .‫است‬ ‫گرفته‬ ‫قرار‬ ‫ارزيابی‬ ‫مورد‬Hanson&Salimian
: ‫باشند‬ ‫می‬ ‫زير‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫سرعت‬ ‫ثوابت‬
1k،2k‫و‬3k‫و‬ ‫رفت‬ ‫هاي‬ ‫واكنش‬ ‫براي‬ ‫سرعت‬ ‫ثابت‬ ‫ترتیب‬ ‫به‬1-k‫و‬2-k‫و‬3-k‫سرعت‬ ‫هاي‬ ‫ثابت‬ ‫ترتیب‬ ‫به‬
.‫باشند‬ ‫می‬ ‫برگشت‬ ‫هاي‬ ‫واكنش‬ ‫براي‬‫زير‬ ‫شكل‬‫ي‬ ‫نحوه‬ ‫ي‬ ‫دهنده‬ ‫نشان‬.‫است‬ ‫دما‬ ‫با‬ ‫سرعت‬ ‫ثوابت‬ ‫تغییر‬
3
( / . )Value m gmol snk
8 38370/
1.8 10 T
e
1k
7 425/
3.8 10 T
e
1k
4 4680/
1.8 10 T
Te
2k
3 20820/
3.8 10 T
Te
2k
7 450/
7.1 10 T
e
3k
8 24560/
1.7 10 T
e
3k

21. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
14
‫دماها‬ ‫ي‬ ‫كلیه‬ ‫در‬ ‫نمودار‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬1k.‫است‬ ‫سرعت‬ ‫ي‬ ‫كننده‬ ‫محدود‬ ‫اول‬ ‫واكنش‬ ‫لذا‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫بقیه‬ ‫از‬ ‫كمتر‬
‫كه‬ ‫گیريم‬ ‫می‬ ‫نتیجه‬ ‫نمودار‬ ‫از‬ ‫همچنین‬1k‫شديدتر‬ ‫دما‬ ‫با‬ ‫آن‬ ‫تغییرات‬ ‫و‬ ‫دماست‬ ‫تابع‬ ‫بقیه‬ ‫از‬ ‫بیشتر‬ ‫خیلی‬
.‫است‬ ‫بقیه‬ ‫از‬
‫تشكیل‬ ‫خالص‬ ‫نرخ‬NO( ‫هاي‬ ‫واكنش‬ ‫طريق‬ ‫از‬1‫و‬ )(2‫و‬ )(3: ‫شود‬ ‫می‬ ‫محاسبه‬ ‫زير‬ ‫ي‬ ‫رابطه‬ ‫توسط‬ )
1 2 2 2 3 1 2 3
[ ]
[ ][ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ] [ ][ ]
d NO
k O N K N O K N OH K NO N K NO O K NO H
dt
       
‫غل‬ ‫تمام‬ ‫واحد‬ ‫باال‬ ‫ي‬ ‫رابطه‬ ‫در‬‫ظ‬‫تها‬3
gmol / m.‫است‬
‫تشكیل‬ ‫سرعت‬ ‫ي‬ ‫محاسبه‬ ‫براي‬NO‫و‬N‫غلظت‬ ‫به‬O،H‫و‬OH.‫داريم‬ ‫نیاز‬
2-1-1‫ثابت‬ ‫شبه‬‫نم‬ ‫فرض‬‫ودن‬‫غلظت‬N
‫تشكیل‬ ‫سرعت‬NOx‫حرارتی‬‫از‬ ‫(بیشتر‬ ‫باال‬ ‫دماهاي‬ ‫در‬ ‫فقط‬1800 K‫چون‬ ‫است‬ ‫مالحظه‬ ‫قابل‬ )
( ‫زيادي‬ ‫انرژي‬ ‫به‬ ‫نیتروژن‬ ‫مولكول‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫گانه‬ ‫سه‬ ‫پیوند‬ ‫شكستن‬ ‫براي‬941 KJ/gmol.‫داريم‬ ‫نیاز‬ )
( ‫واكنش‬ ‫زياد‬ ‫فعالسازي‬ ‫انرژي‬ ‫در‬ ‫مطلب‬ ‫اين‬1‫مكانیسم‬ ‫در‬ ‫سرعت‬ ‫ي‬ ‫كننده‬ ‫كنترل‬ ‫ي‬ ‫مرحله‬ ‫كه‬ )‫توسعه‬
‫ي‬ ‫يافته‬Zeldovich.‫است‬ ‫كم‬ ‫نیتروژن‬ ‫هاي‬ ‫اتم‬ ‫اكسیداسیون‬ ‫انرژي‬ ‫حال‬ ‫اين‬ ‫با‬ .‫است‬ ‫مشاهده‬ ‫قابل‬ ‫است‬
‫با‬ ‫آزاد‬ ‫نیتروژن‬ ‫مصرف‬ ‫سرعت‬ ، ‫هوا‬ ‫از‬ ‫غنی‬ ‫ي‬ ‫شعله‬ ‫يک‬ ‫مثل‬ ‫كافی‬ ‫مقدار‬ ‫به‬ ‫اكسیژن‬ ‫وجود‬ ‫صورت‬ ‫در‬
.‫است‬ ‫دسترسی‬ ‫قابل‬ ‫پايدار‬ ‫شبه‬ ‫حالت‬ ‫يک‬ ‫لذا‬ ‫و‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫برابر‬ ‫آن‬ ‫تشكیل‬ ‫سرعت‬‫م‬ ‫تمام‬ ‫در‬ ‫فرض‬ ‫اين‬‫وارد‬
‫تشكیل‬ ‫سرعت‬ ‫لذا‬ ، ‫است‬ ‫صحیحی‬ ‫فرض‬ ‫باشند‬ ‫سوخت‬ ‫از‬ ‫غنی‬ ً‫ا‬‫شديد‬ ‫كه‬ ‫مواردي‬ ‫مگر‬NO‫زير‬ ‫بصورت‬
: ‫آيد‬ ‫می‬ ‫در‬
2
1 2
1 2 2 2
1 2
1
2 2 3
[ ]
(1 )
[ ] [ ] [ ]
2 [ ][ ]
[ ]
(1 )
[ ] [ ]
K K NO
d NO K N K O
k O N
K NOdt
K O K OH
 





3
/gmol m s )5(
2-1-2‫حساسیت‬NOx‫دما‬ ‫به‬ ‫حرارتي‬
( ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬5‫تشكیل‬ ‫سرعت‬ ‫اكسیژن‬ ‫غلظت‬ ‫افزايش‬ ‫با‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫واضح‬ )NO‫می‬ ‫افزايش‬
‫تشكیل‬ ‫كه‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫مشخص‬ ‫همچنین‬ .‫يابد‬NO‫نوع‬ ‫از‬ ‫مستقل‬ ‫اما‬ ، ‫دما‬ ‫از‬ ‫شديد‬ ‫تابعی‬ ‫بايد‬ ‫حرارتی‬
‫سو‬‫ثابت‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬ ‫حقیقت‬ ‫در‬ .‫باشد‬ ‫خت‬( ‫ي‬ ‫شماره‬ ‫واكنش‬ ‫سرعت‬1‫كه‬ )‫و‬ ‫است‬ ‫محدودكننده‬ ‫واكنش‬

22. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
15
‫سرعت‬ ‫ثابت‬1k، ‫است‬ ‫آن‬ ‫بیانگر‬‫باالي‬ ‫دماهاي‬ ‫در‬2200 K‫تشكیل‬ ‫سرعت‬NOx‫هر‬ ‫ازاي‬ ‫به‬ ‫حرارتی‬
‫مقدار‬ ‫به‬ ‫دما‬ ‫افزايش‬90 K.‫شود‬ ‫می‬ ‫برابر‬ ‫دو‬
NOx‫اقا‬ ‫زمان‬ ‫به‬ ‫هم‬ ‫و‬ ‫دما‬ ‫به‬ ‫هم‬ ‫حرارتی‬‫و‬ ‫است‬ ‫وابسته‬ ‫احتراق‬ ‫ي‬ ‫محفظه‬ ‫در‬ ‫مت‬‫زير‬ ‫دماهاي‬ ‫در‬
C751(1400F)‫م‬‫قدار‬‫ولی‬ ‫است‬ ‫ناچیز‬ ‫آن‬‫باالي‬ ‫دماهاي‬ ‫در‬C1411(2600F)‫مقدار‬NOx
.‫است‬ ‫مالحظه‬ ‫قابل‬ ‫بسیار‬ ‫تولیدي‬ ‫حرارتی‬‫مكانیسم‬ ‫اين‬‫ي‬ ‫عمده‬ ‫بخش‬NOx‫تولیدي‬‫احتراق‬ ‫از‬ ‫حاصل‬
.‫دهد‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫را‬ ‫سبک‬ ‫هاي‬ ‫نفت‬ ‫و‬ ‫گازها‬
‫سرعت‬ ‫تغییرات‬ ‫بیانگر‬ ‫زير‬ ‫نمودارهاي‬NOx‫ي‬ ‫محفظه‬ ‫دماي‬ ‫و‬ ‫واكنش‬ ‫دماي‬ ‫با‬ ‫تولیدي‬ ‫حرارتی‬
‫م‬ ‫احتراق‬.‫باشند‬ ‫ی‬
‫شكل‬2-2‫تولید‬ ‫سرعت‬ ‫تغییرات‬NO‫واكنش‬ ‫دماي‬ ‫تغییر‬ ‫با‬

23. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
16
2-1-9‫تفکیک‬‫محاسبات‬NOx‫شعله‬ ‫و‬
( ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫حل‬ ‫براي‬5‫اتمهاي‬ ‫غلظت‬ )O‫آزاد‬ ‫راديكالهاي‬ ‫و‬OH‫گونه‬ ‫غلظت‬ ‫بايد‬ ‫اين‬ ‫بر‬ ‫عالوه‬ ، ‫است‬ ‫نیاز‬
‫يعنی‬ ‫پايدار‬ ‫هاي‬2O‫و‬2N‫پیشنهاد‬ ‫به‬ .‫باشیم‬ ‫داشته‬ ‫نیز‬ ‫را‬Zeldovich‫تشكیل‬ ‫مكانیسم‬NOx‫حرارتی‬
‫اتم‬ ، ‫پايدار‬ ‫هاي‬ ‫گونه‬ ، ‫دما‬ ‫از‬ ‫تعادلی‬ ‫مقادير‬ ‫فرض‬ ‫با‬‫راديكال‬ ‫و‬ ‫اكسیژن‬ ‫هاي‬‫هاي‬OH‫تواند‬ ‫می‬‫جدا‬‫از‬
‫احتراق‬ ‫اصلی‬ ‫فرآيند‬‫بررسی‬‫ط‬ ‫اما‬ ، ‫شود‬‫غلظت‬ ، ‫گرفته‬ ‫صورت‬ ‫مشاهدات‬ ‫بق‬‫راديكال‬‫ها‬‫اتمهاي‬ ً‫ا‬‫مخصوص‬
‫اك‬‫سیژن‬‫تعادلی‬ ‫سطح‬ ‫از‬ ‫بیشتر‬ ‫بسیار‬‫است‬‫تشكیل‬ ‫سرعت‬ ‫بر‬ ‫اكسیژن‬ ‫اتمهاي‬ ‫جزئی‬ ‫تعادل‬ ‫تأثیر‬ .NOx
‫اتمهاي‬ ‫تعادل‬ ‫فرض‬ ‫با‬ ‫كه‬ ‫دهد‬ ‫می‬ ‫نشان‬ ‫حاصل‬ ‫نتايج‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫گرديده‬ ‫بررسی‬ ‫هوا‬ ‫و‬ ‫متان‬ ‫آرام‬ ‫احتراق‬ ‫طی‬
‫انتشار‬ ‫سطح‬ ‫مقدار‬ ‫تعیین‬ ‫در‬ ‫شعله‬ ‫ي‬ ‫محدوده‬ ‫در‬ ‫اكسیژن‬NOx‫ب‬ ‫پیش‬ ‫نتايج‬ ‫با‬ ‫حاصل‬ ‫نتايج‬‫شده‬ ‫ینی‬
28.‫داشت‬ ‫خواهد‬ ‫اختالف‬ ‫درصد‬
2-1-4‫اکسیژن‬ ‫رادیکالهای‬ ‫غلظت‬ ‫تعیین‬
‫ناآرام‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫در‬ ‫در‬ ‫راديكالها‬ ‫غلظت‬ ‫درمورد‬‫صنعتی‬‫شده‬ ‫انجام‬ ‫كم‬ ‫خیلی‬ ‫دقیق‬ ‫مطالعات‬‫است‬،
.‫باشد‬ ‫می‬ ‫ناآرام‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫در‬ ‫پديده‬ ‫اين‬ ‫وجود‬ ‫ي‬ ‫دهنده‬ ‫نشان‬ ‫شده‬ ‫انجام‬ ‫كارهاي‬ ‫اما‬‫ي‬ ‫حاضر‬ ‫حال‬ ‫در‬‫ک‬
‫تشكیل‬ ‫سرعت‬ ‫بر‬ ‫جزئی‬ ‫تعادل‬ ‫تأثیر‬ ‫مورد‬ ‫در‬ ‫مشخص‬ ‫گیري‬ ‫نتیجه‬NOx‫نا‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫در‬‫وجود‬ ‫آرام‬
‫ندا‬‫رد‬.
Peters‫و‬Donnerhack‫راديكال‬ ‫تأثیر‬ ‫كه‬ ‫باورند‬ ‫اين‬ ‫بر‬‫ها‬‫از‬ ‫كمتر‬ ‫جزئی‬ ‫تعادل‬ ‫ي‬25‫درصد‬
‫ايجاد‬ ‫در‬ ‫افزايش‬NOx‫تشكیل‬ ‫سرعت‬ ‫بر‬ ‫گذرا‬ ‫تأثیر‬ ‫اصلی‬ ‫عامل‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫حرارتی‬NOx‫جريان‬ ‫دينامیک‬
.‫است‬Bilger et al.‫سرعت‬ ‫بر‬ ‫اكسیژن‬ ‫اتمهاي‬ ‫حد‬ ‫از‬ ‫بیش‬ ‫افزايش‬ ‫تأثیر‬ ‫ناآرام‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫در‬ ‫گويد‬ ‫می‬
‫تشكیل‬NOx.‫است‬ ‫مالحظه‬ ‫قابل‬ ‫بسیار‬
‫ي‬ ‫يافته‬ ‫توسعه‬ ‫مكانیسم‬ ‫تركیب‬ ‫مسئله‬ ‫اين‬ ‫حل‬ ‫براي‬ ‫روش‬ ‫يک‬Zeldovich‫دقیق‬ ‫مكانیسم‬ ‫يک‬ ‫با‬
‫به‬ ً‫ال‬‫قب‬ ‫روش‬ ‫اين‬ .‫است‬ ‫متعدد‬ ‫مراحل‬ ‫و‬ ‫مختلف‬ ‫هاي‬ ‫گونه‬ ، ‫واكنش‬ ‫زيادي‬ ‫تعداد‬ ‫شامل‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫احتراق‬
‫اين‬ ‫كامپیوتري‬ ‫محاسبات‬ ‫براي‬ ‫الزم‬ ‫زياد‬ ‫زمان‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫اگرچه‬ ، ‫است‬ ‫شده‬ ‫بررسی‬ ‫مطالعاتی‬ ‫اهداف‬ ‫منظور‬
‫ه‬ ‫جريان‬ ‫به‬ ‫آن‬ ‫تعمیم‬ ‫و‬ ‫نشد‬ ‫پذيرفته‬ ‫اقتصادي‬ ‫لحاظ‬ ‫از‬ ‫روش‬.‫گرديد‬ ‫مواجه‬ ‫مشكل‬ ‫با‬ ‫ناآرام‬ ‫اي‬
‫روش‬ ، ‫تعادلی‬ ‫روش‬ : ‫كرد‬ ‫استفاده‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫روش‬ ‫سه‬ ‫از‬ ‫اكسیژن‬ ‫راديكالهاي‬ ‫غلظت‬ ‫تعیین‬ ‫براي‬
‫روش‬ ‫و‬ ‫جزئی‬ ‫تعادل‬‫تخمین‬.‫پردازيم‬ ‫می‬ ‫هريک‬ ‫شرح‬ ‫به‬ ‫كه‬ ‫غلظت‬

24. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
17
1)‫تعادلي‬ ‫روش‬
‫تشكیل‬ ‫سرعت‬NOx‫بخش‬ ‫لذا‬ ‫و‬ ‫هیدروكربنهاست‬ ‫اكسیداسیون‬ ‫سرعت‬ ‫از‬ ‫كمتر‬ ‫بسیار‬ ‫حرارتی‬
‫ي‬ ‫عمده‬NOx‫فرآيند‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫موارد‬ ‫اغلب‬ ‫بنابراين‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫احتراق‬ ‫فرآيند‬ ‫تكمیل‬ ‫از‬ ‫پس‬ ‫حرارتی‬
‫تشكیل‬NOx‫م‬ ‫از‬ ‫جدا‬ ‫را‬ ‫حرارتی‬‫كا‬‫هاي‬ ‫واكنش‬ ‫تعادل‬ ‫فرض‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫گرفت‬ ‫نظر‬ ‫در‬ ‫احتراق‬ ‫هاي‬ ‫واكنش‬ ‫نیسم‬
‫سرعت‬ ‫احتراق‬‫تشكیل‬NOx‫تشكیل‬ ‫سرعت‬ ‫ي‬ ‫محاسبه‬ ‫روش‬ ‫اين‬ ‫توسط‬ .‫نمود‬ ‫محاسبه‬ ‫را‬NOx‫حرارتی‬
.‫شد‬ ‫خواهد‬ ‫ساده‬ ‫زيادي‬ ‫حد‬ ‫تا‬‫گاه‬ ‫آن‬: ‫شود‬ ‫می‬ ‫محاسبه‬ ‫زير‬ ‫عبارت‬ ‫از‬ ‫اكسیژن‬ ‫اتم‬ ‫تعادلی‬ ‫غلظت‬
(6)
1
2
2[ ] [ ]PO K O
‫جايگذاري‬ ‫با‬PK: ‫داشت‬ ‫خواهیم‬
1 1 31090
5 2 2
2[ ] 3.97 10 [ ] T
O T O e
 
  3
/gmol m )7(
‫كه‬T.‫است‬ ‫كلوين‬ ‫برحسب‬
2)‫جزئي‬ ‫تعادل‬ ‫روش‬
‫بازتركیب‬ ‫و‬ ‫تفكیک‬ ‫بیانگر‬ ‫كه‬ ‫زير‬ ‫واكنش‬ ‫فرض‬ ‫با‬2O.‫بخشید‬ ‫بهبود‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫را‬ ‫اول‬ ‫روش‬ ‫باشد‬ ‫می‬
(8)2O M O O M  
: ‫آيد‬ ‫می‬ ‫در‬ ‫زير‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫اكسیژن‬ ‫غلظت‬ ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫آنگاه‬
(9)3
/gmol m
1 1 27123
2 2
2[ ] 36.64 [ ] T
O T O e


.‫يابد‬ ‫می‬ ‫افزايش‬ ‫اكسیژن‬ ‫اتمهاي‬ ‫جزئی‬ ‫غلظت‬ ‫روش‬ ‫اين‬ ‫در‬ ‫كه‬
9)‫روش‬‫تخمین‬‫غلظت‬
‫از‬ ‫است‬ ‫عبارت‬ ‫روش‬ ‫اين‬‫تخمین‬.‫شیمی‬ ‫پیشرفته‬ ‫مدل‬ ‫يک‬ ‫توسط‬ ‫اكسیژن‬ ‫غلظت‬
2-1-5‫رادیکالهای‬ ‫غلظت‬ ‫تعیین‬OH
‫راديكالهاي‬ ‫غلظت‬ ‫ي‬ ‫محاسبه‬ ‫براي‬OH‫غلظت‬ ‫حذف‬ : ‫گرفت‬ ‫بهره‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫روش‬ ‫سه‬ ‫از‬OH‫از‬
‫ي‬ ‫محاسبه‬ ‫روش‬NOx‫غلظت‬ ‫بینی‬ ‫پیش‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫روش‬ ‫و‬ ‫جزئی‬ ‫تعادل‬ ‫روش‬ ، ‫حرارتی‬OH

25. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
18
1)‫حذف‬ ‫روش‬OH
‫ي‬ ‫يافته‬ ‫توسعه‬ ‫مكانیسم‬ ‫سوم‬ ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫كه‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫فرض‬ ‫روش‬ ‫اين‬ ‫در‬Zeldovich‫صرف‬ ‫قابل‬
.‫باشد‬ ‫كردن‬ ‫نظر‬: ‫اينكه‬ ‫گرفتن‬ ‫نظر‬ ‫در‬ ‫با‬ ‫مطلب‬ ‫اين‬
2 2 3[ ] [ ]eq eqK O K OH
‫احتراق‬ ‫موارد‬ ‫براي‬ ‫و‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫انجام‬ ‫باشد‬‫رقیق‬ ‫سوخت‬ ‫با‬‫گرفته‬ ‫نظر‬ ‫در‬‫شود‬ ‫می‬‫موارد‬ ‫اغلب‬ ‫در‬ ‫و‬
.‫است‬ ‫معقولی‬ ‫فرض‬
2)‫جزئي‬ ‫تعادل‬ ‫روش‬
‫غلظت‬ ‫روش‬ ‫اين‬ ‫در‬OH‫ي‬ ‫يافته‬ ‫توسعه‬ ‫مكانیسم‬ ‫سوم‬ ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫در‬Zeldovich‫ي‬ ‫رابطه‬ ‫توسط‬
: ‫شود‬ ‫می‬ ‫بیان‬ ‫زير‬
(11)3
/gmol m
2 0.57 4595/ 1/2 1/2
2[ ] 2.129 10 [ ] [ ]T
OH T e O H O 
 
9)‫روش‬‫تخمین‬‫غلظت‬
‫از‬ ‫است‬ ‫عبارت‬ ‫روش‬ ‫اين‬‫تخمین‬‫غلظت‬OH.‫شیمی‬ ‫پیشرفته‬ ‫مدل‬ ‫يک‬ ‫توسط‬
2-1-6‫بندی‬ ‫جمع‬
‫تشكیل‬ ‫سرعت‬NOx( ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫توسط‬ ‫حرارتی‬5‫اتمهاي‬ ‫غلظت‬ ‫ي‬ ‫محاسبه‬ ‫براي‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫تعیین‬ )
( ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫در‬ ‫نیاز‬ ‫مورد‬ ‫اكسیژن‬5( ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫از‬ ‫باشد‬ ‫برقرار‬ ‫تعادلی‬ ‫فرض‬ ‫كه‬ ‫حالتی‬ ‫براي‬ )7‫حالت‬ ‫براي‬ ، )
( ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫از‬ ‫جزئی‬ ‫تعادل‬9‫يا‬ ‫و‬ )‫حل‬ ‫هنگام‬ .‫كنیم‬ ‫می‬ ‫استفاده‬ ‫اكسیژن‬ ‫اتمهاي‬ ‫محلی‬ ‫جرمی‬ ‫جزء‬ ‫از‬
‫ي‬ ‫معادله‬ ‫در‬ .‫نمود‬ ‫انتخاب‬ ‫را‬ ‫مناسب‬ ‫روش‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫مسئله‬‫بخش‬ ‫انتقالی‬1-7‫ي‬ ‫محاسبه‬ ‫براي‬NOS‫بر‬
‫تشكیل‬ ‫مكانیسم‬ ‫اساس‬NOx: ‫كنیم‬ ‫می‬ ‫استفاده‬ ‫زير‬ ‫عبارت‬ ‫از‬ ‫حرارتی‬
, ,
[ ]
thermal NO w NO
d NO
S M
dt

‫كه‬,w NOM‫مولكولی‬ ‫وزن‬ ‫بیانگر‬NO‫است‬‫برابر‬ ‫و‬30.01 g/mole‫باشد‬ ‫می‬‫مقدار‬ ‫و‬[ ]d NO
dt
( ‫ي‬ ‫معادله‬ ‫از‬5.‫شود‬ ‫می‬ ‫محاسبه‬ )

26. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
19
2-2‫گازی‬ ‫توربین‬ ‫احتراق‬ ‫ی‬ ‫محفظه‬
‫گازي‬ ‫هاي‬ ‫توربین‬ ‫در‬‫از‬ ‫زيادي‬ ‫حجم‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫انجام‬ ‫احتراق‬ ‫ي‬ ‫محفظه‬ ‫درون‬ ‫سوخت‬ ‫احتراق‬ ‫عمل‬
‫طريق‬ ‫از‬ ‫سوخت‬‫شو‬ ‫می‬ ‫آن‬ ‫وارد‬ ‫كننده‬ ‫پخش‬ ‫نازلهاي‬‫طريق‬ ‫از‬ ‫كه‬ ‫هوا‬ ‫اضافی‬ ‫مقدار‬ ‫با‬ ‫سوخت‬ ‫اين‬ ، ‫د‬
‫باشد‬ ‫صورتی‬ ‫به‬ ‫بايد‬ ‫انرژي‬ ‫سازي‬ ‫آزاد‬ ‫و‬ ‫احتراق‬ ‫عمل‬ .‫سوزد‬ ‫می‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫تركیب‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫تامین‬ ‫كمپرسورها‬
‫ش‬ ‫منبسط‬ ‫هوا‬ ‫كه‬‫مناسب‬ ‫يكنواخت‬ ‫و‬ ‫گرم‬ ‫گازي‬ ‫جريان‬ ‫يک‬ ‫كه‬ ‫طوري‬ ‫به‬ ‫يابد‬ ‫افزايش‬ ‫آن‬ ‫سرعت‬ ‫و‬ ‫ده‬
‫آزاد‬ ‫حداكثر‬ ‫و‬ ‫فشار‬ ‫افت‬ ‫حداقل‬ ‫با‬ ‫بايد‬ ‫فرآيند‬ ‫اين‬ .‫شود‬ ‫تولید‬ ‫توريبن‬.‫گیرد‬ ‫صورت‬ ‫حرارتی‬ ‫انرژي‬ ‫سازي‬
‫حدود‬ ‫احتراق‬ ‫فرآيند‬ ‫از‬ ‫شده‬ ‫آزاد‬ ‫گازهاي‬ ‫دماي‬C1811‫تا‬C2111‫توربین‬ ‫به‬ ‫ورود‬ ‫براي‬ ‫كه‬ ‫است‬
‫حدود‬ ( ‫نشده‬ ‫مصرف‬ ‫احتراق‬ ‫براي‬ ‫كه‬ ‫هوا‬ ‫از‬ ‫مقداري‬ .‫است‬ ‫مجاز‬ ‫حد‬ ‫از‬ ‫بیشتر‬ ‫خیلی‬ ‫دمايش‬61‫از‬ ‫درصد‬
‫وارد‬ ‫تدريج‬ ‫به‬ ) ‫هوا‬ ‫جريان‬ ‫كل‬‫احتراق‬ ‫ي‬ ‫محفظه‬‫دماي‬ ‫كاهش‬ ‫صرف‬ ‫جريان‬ ‫اين‬ ‫سوم‬ ‫يک‬ ‫حدود‬ .‫شود‬ ‫می‬
‫صرف‬ ‫آن‬ ‫ي‬ ‫بقیه‬ ‫و‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫توربین‬ ‫به‬ ‫ورودي‬ ‫گازهاي‬‫هاي‬ ‫ديواره‬ ‫كردن‬ ‫خنک‬‫احتراق‬ ‫ي‬ ‫محفظه‬‫می‬
.‫شود‬
2-2-1‫احتراق‬ ‫ی‬ ‫محفظه‬ ‫ساختار‬
‫خروجی‬ ‫و‬ ‫ورودي‬ ‫جريانهاي‬ ‫با‬ ‫همراه‬ ‫بعدي‬ ‫دو‬ ‫مدل‬‫و‬‫در‬ ‫شده‬ ‫سازي‬ ‫شبیه‬ ‫بعدي‬ ‫سه‬ ‫مدل‬ANSYS
‫در‬‫ا‬‫شك‬‫ا‬.‫شود‬ ‫می‬ ‫مشاهده‬ ‫زير‬ ‫ل‬
2-2-2‫احتراق‬ ‫ی‬ ‫محفظه‬ ‫سازی‬ ‫شبیه‬
‫افزارهاي‬ ‫نرم‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫با‬ ‫امروزه‬‫فرآيندهاي‬ ‫توانیم‬ ‫می‬ ‫واقعی‬ ‫مدلهاي‬ ‫ساخت‬ ‫به‬ ‫نیاز‬ ‫بدون‬ ‫تخصصی‬
‫افزارها‬ ‫نرم‬ ‫اين‬ ‫كه‬ ‫مزيتی‬ .‫كنیم‬ ‫سازي‬ ‫شبیه‬ ‫را‬ ‫گرمايی‬ ‫و‬ ‫هیدرودينامیكی‬ ، ‫شیمیايی‬ ، ‫مكانیكی‬ ‫ي‬ ‫پیچیده‬
.‫كنیم‬ ‫گیري‬ ‫اندازه‬ ‫را‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫پارامترهاي‬ ‫توانیم‬ ‫می‬ ‫كامپیوتري‬ ‫مدل‬ ‫از‬ ‫نقطه‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫اين‬ ‫دارند‬

27. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
20
‫تشكیل‬ ‫مناطق‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫گازي‬ ‫توربین‬ ‫يک‬ ‫ي‬ ‫محفظه‬ ‫درون‬ ‫احتراق‬ ‫فرآيند‬ ‫سازي‬ ‫شبیه‬ ‫با‬NOx‫را‬
.‫دهند‬ ‫می‬ ‫نشان‬ ‫را‬ ‫سازي‬ ‫شبیه‬ ‫اين‬ ‫نتايج‬ ‫زير‬ ‫اشكال‬ .‫داد‬ ‫نشان‬
‫شكل‬2-6‫دما‬ ‫تغییرات‬‫شكل‬2-7‫غلظت‬‫اكسیژن‬
––––––
‫شكل‬2-8‫غلظت‬2N‫شكل‬2-9‫غلظت‬NO

28. : ‫دوم‬ ‫فصل‬NOx‫حرارتی‬
21
2-2-9‫گیری‬ ‫نتیجه‬
‫بیشتر‬ ‫آنها‬ ‫دماي‬ ‫كه‬ ‫مناطقی‬ ‫كه‬ ‫كنیم‬ ‫می‬ ‫مشاهده‬ ، ‫برنامه‬ ‫از‬ ‫آمده‬ ‫بدست‬ ‫گرافیكی‬ ‫نتايج‬ ‫بررسی‬ ‫با‬
‫از‬K2111‫غلظت‬ ‫بیشترين‬ ‫داراي‬ ، ‫است‬NO‫تشكیل‬ ‫حرارتی‬ ‫مكانیسم‬ ‫ي‬ ‫نتیجه‬ ‫در‬ ‫كه‬ ‫باشند‬ ‫می‬NOx
‫انتشار‬ ‫اصلی‬ ‫منبع‬ ‫كه‬NOx‫در‬ .‫اند‬ ‫آمده‬ ‫بوجود‬ ‫باشد‬ ‫می‬21‫كاهش‬ ‫براي‬ ‫تكنولوژي‬ ‫چندين‬ ‫اخیر‬ ‫سال‬
‫انتشار‬ ‫كاهش‬ ‫نتیجه‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫دما‬NOx‫حرارتی‬‫ها‬ ‫تكنولوژي‬ ‫اين‬ ‫از‬ ‫بعضی‬ .‫است‬ ‫يافته‬ ‫توسعه‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫ايجاد‬
: ‫از‬ ‫عبارتند‬
‫آب‬ ‫پاشش‬
‫بخار‬ ‫پاشش‬
... ‫و‬

29. : ‫سوم‬ ‫فصل‬NOx‫سريع‬
22
9
‫سوم‬ ‫فصل‬
NOx‫سریع‬

30. : ‫سوم‬ ‫فصل‬NOx‫سريع‬
23
9-1‫تشکیل‬NOx‫سریع‬
‫ايجاد‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫كه‬ ‫دومی‬ ‫مكانیسم‬ ‫وجود‬NOx‫توسط‬ ‫بار‬ ‫اولین‬ ‫براي‬ ‫بشود‬Fenimore‫شناخته‬
‫عنوان‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫شد‬NOx‫قابل‬ ‫تشكیل‬ ‫ي‬ ‫دهنده‬ ‫نشان‬ ‫كه‬ ‫دارد‬ ‫وجود‬ ‫خوبی‬ ‫شواهد‬ .‫شد‬ ‫گذاري‬ ‫نام‬ ‫سريع‬
‫ي‬ ‫مالحظه‬NOx‫و‬ ‫سوخت‬ ‫از‬ ‫غنی‬ ‫موارد‬ ، ‫پايین‬ ‫دماهاي‬ ‫همچون‬ ‫شرايطی‬ ، ‫است‬ ‫شرايط‬ ‫بعضی‬ ‫در‬ ‫سريع‬
. ‫باشد‬ ‫كوتاه‬ ‫اقامت‬ ‫زمان‬ ‫كه‬ ‫مواردي‬‫سطحی‬ ‫هاي‬ ‫مشعل‬ ‫در‬ ‫شرايط‬ ‫اين‬‫نوبتی‬ ‫احتراق‬ ‫هاي‬ ‫سیستم‬ ،‫و‬
‫سهم‬ ‫حاضر‬ ‫حال‬ ‫در‬ .‫شوند‬ ‫ايجاد‬ ‫توانند‬ ‫می‬ ‫گازي‬ ‫هاي‬ ‫توربین‬NOx‫كل‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫سريع‬NOx‫از‬ ‫حاصل‬
‫ها‬ ‫محفظه‬‫اين‬ ‫با‬ .‫است‬ ‫اندك‬ ‫ثابت‬ ‫احتراق‬ ‫ي‬‫دلیل‬ ‫به‬ ‫حال‬‫هاي‬ ‫روش‬‫جهت‬ ‫شده‬ ‫اعمال‬‫كاهش‬‫تشكیل‬
NOx‫حرارتی‬()‫احتراق‬ ‫هاي‬ ‫محفظه‬ ‫طراحی‬ ‫نوع‬ ‫يا‬ ‫ها‬ ‫كوره‬ ‫ي‬ ‫هندسه‬ ‫اصالح‬ ‫مثل‬‫شاهد‬ ‫كه‬ ‫داريم‬ ‫انتظار‬
‫تولید‬ ‫میزان‬ ‫افزايش‬NOx.‫باشیم‬ ‫سريع‬
‫تشكیل‬ ‫موجب‬ ‫توانند‬ ‫می‬ ‫نیز‬ ‫كربن‬ ‫ذرات‬ ‫ها‬ ‫هیدروكربن‬ ‫احتراق‬ ‫اثر‬ ‫در‬NO.‫شوند‬Fenimore
‫تشكیل‬ ‫براي‬ ‫الزم‬ ‫زمان‬ ‫اينكه‬ ‫از‬ ‫قبل‬ ‫كه‬ ‫كرد‬ ‫مشاهده‬NOx‫مقداري‬ ، ‫شود‬ ‫فراهم‬ ‫حرارتی‬NO‫در‬ ً‫ا‬‫سريع‬
‫راديكالهاي‬ ‫كلی‬ ‫حالت‬ ‫در‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫شعله‬ ‫ي‬ ‫ناحیه‬XCH‫مثل‬CH،2CH‫و‬3CH‫با‬‫مولكولها‬‫ي‬
‫تولید‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫و‬ ‫داده‬ ‫واكنش‬ ‫نیتروژن‬HCN‫مكانیسم‬ ‫اين‬ ‫در‬ .‫شوند‬ ‫می‬ )‫سیانید‬ ‫هیدروژن‬ (NO‫طريق‬ ‫از‬
‫ذرات‬‫واسط‬ ‫حد‬‫گوناگونی‬‫جمله‬ ‫از‬HCN‫تولید‬ ‫تواند‬ ‫می‬‫می‬.‫شود‬
NOx‫سوخت‬ ‫هیدروكربن‬ ‫راديكالهاي‬ ‫با‬ ‫احتراق‬ ‫هواي‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫نیتروژن‬ ‫واكنش‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫سريع‬
‫تشكیل‬ ‫سوخت‬ ‫پیوندي‬ ‫هاي‬ ‫نیتروژن‬ ‫برخی‬ ‫كه‬ ‫مواقعی‬ ‫در‬ ‫يا‬ ‫و‬ ‫احتراق‬HCN.‫شود‬ ‫می‬ ‫تشكیل‬ ‫دهند‬ ‫می‬
‫دما‬ ‫به‬ ‫چندانی‬ ‫وابستگی‬ ‫شود‬ ‫می‬ ‫انجام‬ ‫سوخت‬ ‫از‬ ‫غنی‬ ‫شرايط‬ ‫در‬ ‫احتراق‬ ‫كه‬ ‫مواقعی‬ ‫جز‬ ‫به‬ ‫فرآيند‬ ‫اين‬
‫ندا‬.‫رد‬
NOx‫حدود‬ ‫تا‬ ‫صفر‬ ‫از‬ ‫سريع‬100 ppm‫داشته‬ ‫وجود‬ ‫تواند‬ ‫می‬ ‫احتراق‬ ‫از‬ ‫حاصل‬ ‫محصوالت‬ ‫در‬
.‫باشد‬
9-2‫ایجاد‬ ‫مکانیسم‬NOx‫سریع‬
NOx‫اي‬ ‫مجموعه‬ ‫شامل‬ ‫آن‬ ‫ايجاد‬ ‫واقعی‬ ‫فرآيند‬ .‫شود‬ ‫می‬ ‫مشاهده‬ ‫غنی‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫در‬ ‫بیشتر‬ ‫سريع‬
.‫باشد‬ ‫می‬ ‫واسط‬ ‫حد‬ ‫ذرات‬ ‫از‬ ‫متعددي‬ ‫هاي‬ ‫گونه‬ ‫و‬ ‫پیچیده‬ ‫هاي‬ ‫واكنش‬ ‫از‬‫در‬ ‫آن‬ ‫براي‬ ‫شده‬ ‫پذيرفته‬ ‫مسیر‬
: ‫است‬ ‫زير‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫حاضر‬ ‫حال‬
(1)2CH + N HCN + N

31. : ‫سوم‬ ‫فصل‬NOx‫سريع‬
24
(2)2N + O NO + O
(3)2HCN + OH CN + H O
(4)2CN + O NO + CO
‫ايجاد‬ ‫عامل‬ ‫عنوان‬ ‫به‬ ‫متعددي‬ ‫هاي‬ ‫گونه‬NOx‫هیدروكربنی‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫در‬ ‫سريع‬: ‫مثل‬C،CH،
2CH‫و‬H2C، ‫اند‬ ‫شده‬ ‫پیشنهاد‬‫توسط‬ ‫آن‬ ‫ي‬ ‫عمده‬ ‫مقدار‬ ‫اما‬CH(‫واكنش‬1‫و‬ )2CH(‫واكنش‬5)
.‫شود‬ ‫می‬ ‫ايجاد‬
(5)2 2CH N HCN NH 
‫طی‬ ً‫ا‬‫متعاقب‬ ‫كه‬ ‫شود‬ ‫سیانو‬ ‫تركیبات‬ ‫و‬ ‫آمینها‬ ‫ايجاد‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫تواند‬ ‫می‬ ‫ها‬ ‫واكنش‬ ‫اين‬ ‫محصول‬
‫تشكیل‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ‫زير‬ ‫واكنش‬ ‫مشابه‬ ‫ديگر‬ ‫واكنشهايی‬NO.‫شد‬ ‫خواهند‬
(6)2 ...HCN N N 
‫تولید‬ ‫در‬ ‫توانند‬ ‫می‬ ‫زيادي‬ ‫واكنشهاي‬ ‫غنی‬ ‫هاي‬ ‫مخلوط‬ ‫و‬ ‫ها‬ ‫سوخت‬ ‫در‬NO‫حالت‬ ، ‫باشند‬ ‫درگیر‬
: ‫كنید‬ ‫می‬ ‫مشاهده‬ ‫زير‬ ‫شكل‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫سريع‬ ‫مكانیسم‬ ‫كلی‬
9-9‫ایجاد‬ ‫بر‬ ‫موثر‬ ‫فاکتورهای‬NOx‫سریع‬
‫تشكیل‬NOx‫ماهیت‬ ‫از‬ ‫مستقل‬ ‫و‬ ‫حجم‬ ‫واحد‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫كربن‬ ‫اتمهاي‬ ‫تعداد‬ ‫با‬ ‫است‬ ‫متناسب‬ ‫سريع‬
‫مقدار‬ .‫است‬ ‫كربن‬ ‫منبع‬HCN‫افزايش‬ ‫از‬ ‫متأثر‬ ‫كه‬ ‫هیدروكربن‬ ‫راديكالهاي‬ ‫غلظت‬ ‫افزايش‬ ‫با‬ ‫شده‬ ‫تشكیل‬

32. : ‫سوم‬ ‫فصل‬NOx‫سريع‬
25
‫باشد‬ ‫می‬ ‫واالن‬ ‫اكی‬ ‫نسبت‬‫تولید‬ ‫واالن‬ ‫اكی‬ ‫نسبت‬ ‫افزايش‬ ‫با‬ .‫يابد‬ ‫می‬ ‫افزايش‬ ،NOx‫افزايش‬ ‫ابتدا‬ ‫سريع‬
‫می‬ ‫ماكزيمم‬ ‫مقدار‬ ‫يک‬ ‫به‬ ‫تا‬ ‫يابد‬ ‫می‬‫اكسیژن‬ ‫كمبود‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫سپس‬ ‫و‬ ‫رسد‬.‫يابد‬ ‫می‬ ‫كاهش‬
9-4‫سرعت‬ ‫ی‬ ‫معادله‬ ‫تعیین‬
‫واكنش‬(1)‫گرديد‬ ‫مشاهده‬ ‫اخیر‬ ‫هاي‬ ‫بررسی‬ ‫در‬ .‫است‬ ‫واكنش‬ ‫ترين‬ ‫اصلی‬‫است‬ ‫ه‬‫تولید‬ ‫میزان‬ ‫كه‬
NOx‫غلظت‬ ‫میزان‬ ‫با‬CH‫اعظم‬ ‫مقدار‬ ‫و‬ ‫دارد‬ ‫نزديكی‬ ‫ي‬ ‫رابطه‬NOx‫توسط‬ ‫شعله‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫ايجاد‬ ‫سريع‬
‫به‬ ‫مربوط‬ ‫واكنش‬CH‫ب‬ ‫می‬‫شماره‬ ‫واكنش‬ ‫اينكه‬ ‫فرض‬ ‫با‬ .‫اشد‬( ‫ي‬1)‫تولید‬ ‫ي‬ ‫كننده‬ ‫كنترل‬NOx‫سريع‬
: ‫باشد‬
(7)2
[ ]
[ ][ ]o
d NO
k CH N
dt

‫واكنشهاي‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬ .‫نداريم‬ ‫را‬ ‫الزم‬ ‫اطالعات‬ ‫فوق‬ ‫واكنش‬ ‫براي‬ ‫اما‬1‫تا‬5‫تشكیل‬ ‫بینی‬ ‫پیش‬ ‫براي‬
NOx.‫كنیم‬ ‫بررسی‬ ‫هیدروكربن‬ ‫احتراق‬ ‫واقعی‬ ‫مكانیسم‬ ‫يک‬ ‫با‬ ‫همراه‬ ‫را‬ ‫مربوطه‬ ‫واكنشهاي‬ ‫بايد‬ ‫سريع‬
‫هزينه‬ ‫بسیار‬ ‫آن‬ ‫ي‬ ‫محاسبه‬ ‫و‬ ‫پیچیده‬ ‫بسیار‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫متعددي‬ ‫مراحل‬ ‫شامل‬ ‫هیدروكربنها‬ ‫سوختن‬ ‫مكانیسم‬
.‫است‬ ‫بر‬
‫تو‬ ‫جهانی‬ ‫سینتیكی‬ ‫پارامتر‬ ‫يک‬ ‫موضوع‬ ‫اين‬ ‫حل‬ ‫براي‬‫آقاي‬ ‫سط‬De Soete‫مقادير‬ ‫او‬ .‫گرديد‬ ‫تعیین‬
‫تشكیل‬ ‫سرعت‬NOx‫را‬ ‫بود‬ ‫شده‬ ‫تعیین‬ ‫تجربی‬ ‫طريق‬ ‫به‬ ‫كه‬ ‫كلی‬‫كلی‬ ‫سرعت‬ ‫از‬ ‫عددي‬ ‫گیري‬ ‫انتگرال‬ ‫با‬
‫تشكیل‬2N‫و‬NOx‫تشكیل‬ ‫كلی‬ ‫سرعت‬ ‫كه‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫اون‬ .‫كرد‬ ‫مقايسه‬NOx‫زير‬ ‫ي‬ ‫رابطه‬ ‫با‬ ‫را‬ ‫سريع‬
: ‫كرد‬ ‫بینی‬ ‫پیش‬ ‫توان‬ ‫می‬
[ ]d NO
dt
 (Overall prompt NOx formation rate)-(Overall prompt N2 formation rate)
‫كه‬ ، ‫شعله‬ ‫ايجاد‬ ‫ي‬ ‫اولیه‬ ‫مراحل‬ ‫در‬NOx‫غلظت‬ ، ‫شود‬ ‫می‬ ‫ايجاد‬ ‫سوخت‬ ‫از‬ ‫غنی‬ ‫شرايط‬ ‫در‬ ‫سريع‬
O‫تشكیل‬ ‫به‬ ‫منجر‬ ً‫ا‬‫عمدت‬ ‫نیتروژن‬ ‫راديكالهاي‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫زياد‬NOx‫كم‬ ‫خیلی‬ ‫تولیدي‬ ‫نیتروژن‬ ‫سهم‬ ‫و‬ ‫شده‬
‫تشكیل‬ ‫سرعت‬ ‫بنابراين‬ .‫بود‬ ‫خواهد‬NOx‫سريع‬‫تشكیل‬ ‫كلی‬ ‫سرعت‬ ‫با‬ ً‫ا‬‫تقريب‬NOx‫خواهد‬ ‫برابر‬ ‫سريع‬
.‫بود‬
(8)
/RT
2 2
[ ]
[ ] [ ][ ]e aEa
pr
d NO
k O N FUEL
dt


(‫اتیلن‬ ‫هاي‬ ‫شعله‬ ‫براي‬4H2C)-: ‫هوا‬

33. : ‫سوم‬ ‫فصل‬NOx‫سريع‬
26
60 /aE kcal gmol،
7 1
1.2 10 ( / )a
prk RT p 
 
‫رابطه‬ ‫اين‬ ‫در‬a، ‫است‬ ‫اكسیژن‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫واكنش‬ ‫ي‬ ‫مرتبه‬R‫و‬ ‫گازهاست‬ ‫جهانی‬ ‫ثابت‬P‫است‬ ‫فشار‬
‫واحدشان‬ ‫يكاها‬ ‫ي‬ ‫همه‬ ‫و‬SI‫ولی‬ ‫است‬ ‫اول‬ ‫ي‬ ‫مرتبه‬ ‫از‬ ‫سوخت‬ ‫و‬ ‫نیتروژن‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫واكنش‬ ‫ي‬ ‫مرتبه‬ .‫است‬
‫كه‬ ‫اكسیژن‬ ‫ي‬ ‫مرتبه‬a.‫است‬ ‫متغیر‬ ‫و‬ ‫دارد‬ ‫بستگی‬ ‫شرايط‬ ‫به‬ ‫باشد‬ ‫می‬
9-5‫هیدروکربني‬ ‫های‬ ‫سوخت‬ ‫اغلب‬ ‫برای‬ ‫کلي‬ ‫سرعت‬
‫ي‬ ‫رابطه‬8‫توسط‬ ‫گوناگون‬ ‫انواع‬ ‫و‬ ‫قدرت‬ ‫با‬ ‫هاي‬ ‫سوخت‬ ‫از‬ ‫آمده‬ ‫بدست‬ ‫تجربی‬ ‫مقادير‬ ‫با‬Backmier
et al.‫شرايط‬ ‫در‬ ‫مدل‬ ‫اين‬ ‫كه‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫تجربی‬ ‫نتايج‬ ‫با‬ ‫مقايسه‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫بینی‬ ‫پیش‬ ‫نتايج‬ .‫گرديد‬ ‫مقايسه‬
‫و‬ ‫خطاها‬ ‫كاهش‬ ‫براي‬ .‫دهد‬ ‫نمی‬ ‫ارائه‬ ‫قبولی‬ ‫قابل‬ ‫نتايج‬ ‫سنگین‬ ‫هاي‬ ‫هیدروكربن‬ ‫براي‬ ‫و‬ ‫سوخت‬ ‫از‬ ‫غنی‬
‫تشكیل‬ ‫بینی‬ ‫پیش‬NOx‫مدل‬ ‫شرايط‬ ‫ي‬ ‫كلیه‬ ‫در‬ ‫سريع‬De Soete‫ا‬ ‫آمده‬ ‫بدست‬ ‫تجربی‬ ‫نتايج‬ ‫با‬‫صالح‬
‫ب‬ .‫شد‬( ‫سوخت‬ ‫نوع‬ ‫اثر‬ ‫گرفتن‬ ‫نظر‬ ‫در‬ ‫راي‬‫اتم‬ ‫تعداد‬ ‫مثل‬‫سوخت‬ ‫به‬ ‫هوا‬ ‫نسبت‬ ‫و‬ ، ‫كربن‬ ‫هاي‬‫براي‬
)‫گازي‬ ‫آلیفاتیک‬ ‫هیدروكربنهاي‬( ‫كننده‬ ‫تصحیح‬ ‫فاكتور‬ ‫يک‬F‫معادله‬ ‫به‬ )‫زير‬ ‫شكل‬ ‫به‬ ‫معادله‬ ‫و‬ ‫شد‬ ‫افزوده‬
: ‫گرديد‬ ‫تصحیح‬
(9)/RT
2 2
[ ]
[ ] [ ][ ]e aEa
pr
d NO
Fk O N FUEL
dt

‫بنابراين‬‫مكانیسم‬ ‫منبع‬ ‫عبارت‬ ‫براي‬NOx: ‫داريم‬ ‫سريع‬
prompt , NO W , NO
d[NO]
S = M
dt
: ‫باال‬ ‫فرمول‬ ‫در‬
(11)2 3
4.75 0.0819 23.2 32 12.2F n       
n‫و‬ ‫است‬ ‫سوخت‬ ‫مولكول‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫كربن‬ ‫اتمهاي‬ ‫تعداد‬‫فاكتور‬ .‫است‬ ‫واالن‬ ‫اكی‬ ‫نسبت‬
‫آمده‬ ‫دست‬ ‫به‬ ‫تجربی‬ ‫هاي‬ ‫داده‬ ‫انطباق‬ ‫از‬ ‫تصحیح‬‫هاي‬ ‫سوخت‬ ‫براي‬ ‫و‬ ، ‫آيد‬ ‫می‬ ‫بدست‬ ‫نمودار‬ ‫يک‬ ‫روي‬ ‫بر‬
( ‫آلیفاتیک‬ ‫هیدروكربنی‬2n+2HnC)‫بین‬ ‫واالن‬ ‫اكی‬ ‫نسبت‬ ‫براي‬ ‫و‬6/1‫تا‬6/1‫خارج‬ ‫موارد‬ ‫براي‬ .‫است‬ ‫معتبر‬
‫از‬‫ي‬ ‫محدوده‬‫بايد‬ ‫را‬ ‫الزم‬ ‫محدوديتهاي‬ ‫شده‬ ‫ذكر‬.‫نمود‬ ‫اعمال‬
aE ‫احتراق‬ ‫براي‬ ، ‫دهیم‬ ‫قرار‬ ‫را‬ ‫هريک‬ ‫مولی‬ ‫جزء‬ ‫اجزاء‬ ‫غلظت‬ ‫مقادير‬ ‫جاي‬ ‫به‬ ‫اگر‬ ، ‫دارد‬ ‫بستگی‬ ‫نوع‬ ‫به‬
: ‫داريم‬ ‫متان‬

34. : ‫سوم‬ ‫فصل‬NOx‫سريع‬
27
7
1.2 10prk   ،30303 /aE kcal gmole  
‫شعله‬ ‫با‬ ‫پیچیده‬ ‫هاي‬ ‫هندسه‬ ‫در‬ .‫كند‬ ‫می‬ ‫اشاره‬ ‫شعله‬ ‫در‬ ‫كلی‬ ‫واالن‬ ‫اكی‬ ‫نسبت‬ ‫به‬ ‫واالن‬ ‫اكی‬ ‫نسبت‬ ‫مفهوم‬
‫محاسبه‬ ‫در‬ ‫است‬ ‫ممكن‬ ‫متعدد‬ ‫هاي‬‫تولید‬ ‫مقدار‬ ‫آنجايی‬ ‫از‬ ‫اما‬ .‫باشیم‬ ‫داشته‬ ‫خطا‬ ‫اندكی‬NOx‫سريع‬
‫تولید‬ ‫با‬ ‫مقايسه‬ ‫در‬NOx‫نتايج‬ ، ‫است‬ ‫كوچک‬ ‫خیلی‬ ‫كلی‬.‫كرد‬ ‫نخواهند‬ ‫چندانی‬ ‫تغییر‬ ‫حاصل‬
9-6‫اکسیژن‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫واکنش‬ ‫ی‬ ‫مرتبه‬
.‫دارد‬ ‫بستگی‬ ‫شعله‬ ‫شرايط‬ ‫به‬ ‫اكسیژن‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫واكنش‬ ‫ي‬ ‫مرتبه‬‫آقاي‬ ‫گزارشات‬ ‫براساس‬De Soete
: ‫و‬ ‫است‬ ‫وابسته‬ ‫شعله‬ ‫در‬ ‫اكسیژن‬ ‫مولی‬ ‫جزء‬ ‫به‬ ً‫ا‬‫منحصر‬ ‫اكسیژن‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫واكنش‬ ‫ي‬ ‫مرتبه‬
2
2
1
3.95 0.9ln
0.35 0.1ln
0
O
O
X
a
X

 
 
 


2
2
2
2
3
3 2
2
4.1 10
4.1 10 1.11 10
1.11 10 0.03
0.03
O
O
O
O
X
X
X
X

 

 
   
  


35. : ‫چهارم‬ ‫فصل‬NOx‫سوختی‬
28
4
‫چهارم‬ ‫فصل‬
NOx‫سوختي‬

36. : ‫چهارم‬ ‫فصل‬NOx‫سوختی‬
29
4-1‫نیتروژني‬ ‫پیوند‬ ‫حاوی‬ ‫سوختهای‬
‫و‬ ‫ايجاد‬ ‫در‬ ‫باشند‬ ‫می‬ ‫نیتروژن‬ ‫شامل‬ ‫آلی‬ ‫تركیبات‬ ‫حاوي‬ ‫كه‬ ‫مايع‬ ‫و‬ ‫جامد‬ ‫فسیلی‬ ‫سوختهاي‬ ‫نقش‬
‫تولید‬NOx‫حاوي‬ ‫هاي‬ ‫سوخت‬ .‫است‬ ‫شده‬ ‫شناخته‬ ً‫ال‬‫كام‬ ‫احتراق‬ ‫فرآيند‬ ‫ضمن‬3/1‫تا‬2‫وزنی‬ ‫درصد‬
.‫آيند‬ ‫می‬ ‫حساب‬ ‫به‬ ‫نیتروژن‬ ‫اكسید‬ ‫تولید‬ ‫در‬ ‫مهمی‬ ‫منبع‬ ‫نیتروژن‬‫موجود‬ ‫نیتروژن‬ ‫وزنی‬ ‫درصد‬ ‫افزايش‬ ‫با‬
‫تولید‬ ‫میزان‬ ، ‫سوخت‬ ‫در‬NOx.‫يابد‬ ‫می‬ ‫افزايش‬ ‫سوختی‬
‫شكل‬4-1‫ي‬ ‫رابطه‬NOx‫سوخت‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫نیتروژن‬ ‫وزنی‬ ‫درصد‬ ‫با‬ ‫سوختی‬
‫حلقه‬ ‫ناجور‬ ‫صورت‬ ‫به‬ ‫سنگ‬ ‫زغال‬ ‫و‬ ‫مازوت‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫نیتروژن‬ ‫از‬ ‫زيادي‬ ‫بخش‬ ‫كه‬ ‫است‬ ‫داده‬ ‫نشان‬ ‫مطالعات‬
.‫است‬‫حلقه‬ ‫ناجور‬ ‫ساختارهاي‬‫مثل‬‫اهمیت‬ ‫از‬ ‫پیريدين‬ ‫و‬ ‫كینولین‬ ، ‫آمین‬‫بیشتري‬‫تولید‬ ‫در‬NOx‫سوختی‬
.‫برخوردارند‬‫از‬ ‫برخی‬ ‫زير‬ ‫شكل‬ ‫در‬.‫كنید‬ ‫می‬ ‫مشاهده‬ ‫را‬ ‫زغال‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫نیتروژن‬ ‫حاوي‬ ‫مواد‬