Гидролизный котел: Гидролизный котел отопления — характеристики, особенности и производительность

Пиролизный котел всегда двухкамерный.

В принципе, такого понятия, как гидролизные котлы отопления, не существует. Когда вопрос ставится именно таким образом, то зачастую люди имеют в виду пиролизные котлы, допуская ошибку в произношении. Процесс пиролиза и гидролиза имеет одну общую черту – это расщепление вещества с образованием новых соединений под воздействием внешних факторов. Ключевая разница заключается в самих факторах воздействия.

В качестве межвенцового уплотнителя для сруба можно использовать специальный герметик.

 

С характеристиками льняного утеплителя Экотерм можно ознакомиться здесь.

Пиролиз – это тоже древнегреческое слово, которое состоит из двух частей: пиро (огонь или жар) и олиз (распад). То есть процесс разложения вещества на несколько составляющих происходит под воздействием огня. Именно это мы и наблюдаем в пиролизных котлах. Их второе название газогенераторные котлы, но никоим образом не гидролизные. Такое определение неверное.

Принцип работы пиролизных котлов

Без сомнений, введя в поисковую строку запрос «гидролизные котлы», вы не найдете ничего внятного, так как такое определение в корне неверно. Так по ошибке называют пиролизные котлы, принцип работы которых мы рассмотрим ниже.

Топливо должно тлеть.

Суть заключается в том, чтобы создать такие условия, при которых из твердого топлива выделится пиролизный газ. Для этого:

• в топку котла загружается твердое топливо и поджигается;
• полностью открывается воздуховод до момента, пока дрова не разгорятся;
• затем воздуховод закрывается, пламя исчезает, и дрова начинают тлеть.

Цель таких мероприятий заключается в том, чтобы довести температуру в топке до 500-800 градусов и обеспечить дефицит кислорода. Естественно, дверки топки должны закрываться герметично, чтобы поток воздуха контролировался только заслонкой воздуховода.

Хоть вспененное стекло как утеплитель уступает полимерам, зато это почти вечным материал, который прослужит не меньше, чем сам дом.

 

О том можно ли газосиликат утеплять пенопластом мы писали в этой статье.

Итак, пиролизный газ выделился, но учитывая, что в топке нет пламени и крайне мало кислорода, он не может воспламениться. Поэтому его нужно обогатить кислородом, вследствие чего он вспыхнет и выделит тепло. Получается, что таким способом мы отбираем у твердого топлива тепловую энергию в два захода: первый раз, когда топливо тлеет, а второй когда дожигаются пиролизные газы.

Конструкция пиролизных котлов

Мы уже разобрались, что в топке для выделения пиролизного газа должна быть высокая температура и обязательно дефицит кислорода. При этом пиролизный газ не воспламенится, пока не смешается с воздухом. Именно поэтому топка котла разделена на две камеры. В верхней тлеет топливо, а в нижней дожигается газ. Для этого в нижнем отсеке есть специальные форсунки, по которым поступает вторичный воздух.

Один из возможных вариантов конструкции.

• загрузочная камера с колосниками;
• патрубок подачи первичного воздуха;
• камера дожига;
• патрубки подачи вторичного воздуха;
• патрубок дымохода.

Что характерно, в пиролизных котлах тление твердого топлива осуществляется сверху вниз.

Поэтому камера дожига находится в нижней части. Газ туда попадает под воздействием тяги. Принцип сжигания топлива сверху вниз позволяет подсушить топливо, которое еще не тлеет. Для таких нагревателей влажность дров – один из ключевых параметров. Они должны содержать не более 30% влаги. Чем суше энергоноситель, тем выше эффективность нагревателя.

Достоинства и недостатки газогенераторных установок

У пиролизных (газогенераторных) котлов преимуществ намного больше чем недостатков. Например, к минусам можно отнести высокую стоимость агрегата, что никак не относится к работе нагревателя. Единственный фактор, который нужно учитывать в эксплуатации – это качество твердого топлива (речь о его влажности). В остальном такие агрегаты лучше простых котлов:

Одной загрузки хватает надолго.

• КПД 90-92%;
• работа на одной загрузке топлива от 6 часов до 3 суток, в зависимости от модели;
• более стабильная температура.

В одной из статей мы рассказывали про котлы Стропува, так вот эти агрегаты лидеры по длительности горения. У них большая топка, загрузив ее доверху, можно несколько дней не подходить к нагревателю. Топливо перегорает полностью, сажи почти не остается, что тоже, несомненно, плюс. В топку можно загружать не колотые поленья, длина которых может быть до 60 см.

Такие котлы могут работать в любых системах водяного отопления. К ним можно подключать бойлер косвенного нагрева или буферную емкость, которая стабилизирует контур обогрева. В качестве теплоносителя можно использовать воду, а в некоторых моделях даже незамерзающую жидкость.

Итоги

Никаких гидролизных котлов не бывает, так как гидролиз – это распад одного вещества на несколько других под воздействием воды. По ошибке так называют пиролизные котлы, где тоже происходит процесс распада твердого топлива на твердые частицы и пиролизный газ, но под воздействием  жара. Несмотря на похожесть названий, суть дела абсолютно разная. Пиролизные нагреватели еще называют газогенераторными, но термин «гидролизные котлы» – это абсурд.

виды, устройство, обзор лучших производителей

Годы идут, наука и техника двигаются вперед, а твердые виды топлива по-прежнему остаются востребованными. Сжигать дрова в традиционной печи или в буржуйке не слишком эффективно, но ситуацию изменили пиролизные котлы отопления – агрегаты отличаются высоким КПД и относительно простой эксплуатацией.

Согласитесь, это достаточно значимые аргументы при обустройстве автономного отопления. Если вы подыскиваете эффективный котел для дома, то стоит внимательнее присмотреться к пиролизным котлам.

Мы расскажем, как устроены и работают агрегаты длительного горения, в чем их технико-эксплуатационные особенности, а также приведем обзор наиболее рейтинговых моделей отечественных и зарубежных производителей.

Содержание статьи:

Что такое пиролиз

Дрова – это, пожалуй, самое первое топливо в человеческой истории. Практически каждому известно, как быстро они сгорают на открытом воздухе, и что тепла при этом выделяется не так уж и много. Но ситуация кардинально изменяется, если создать иные условия для процесса сгорания.

Так называемое пиролизное горение осуществляется в закрытых камерах. Туда загружают дрова или иное твердое топливо подобного типа: пеллеты, опилки, отходы древесного производства и т.п.

Топливо поджигают и затем сокращают количество воздуха, поступающего в камеру.

Галерея изображений

Фото из

К пиролизным котлам относят все твердотопливные теплогенераторы длительного горения, перерабатывающие твердый тип топлива

Значительную часть тепловой энергии, поставляемой котлами длительного горения, дает процесс сгорания пиролизных газов

В пирокотле сложные химические соединения расщепляются на более простые компоненты под воздействием высокой температуры без применения реагентов

В результате термической обработки топливо выделяет газ, который проще и легче горит. Потому пиролизные котлы относят к разряду газогенераторных

В пиролизном агрегате непрерывно происходит выделение огромного количества тепловой энергии, а отбираться может только необходимый ее объем

Желающим сделать пирокотел собственными руками следует учесть, что из-за непрерывно происходящих процессов высокотемпературного горения для изготовления топки нужна жаростойкая футеровка

По схеме горения пиролизные котлы делят на агрегаты естественного и принудительного типа. Естественные дешевле, но менее эффективны, чем принудительные, оборудованные наддувом

По специфике обслуживания систем пирокотлы делятся на одно-и двухконтурные. Первые предназначены только для отопления, вторые обслуживают отопление и ГВС

Пиролизные котлы заводского производства

Схема увеличения производительности агрегата

Принцип действия и эффективность пиролизного котла

Газогенераторная основа работы оборудования

Экономические преимущества пирокотла

Специфическая особенность самоделок

Естественный и принудительный тип горения

Одноконтурное пиролизное оборудование

Как известно, при горении происходят окислительные процессы, один из главных участников которых – кислород, содержащийся в воздухе. Если кислорода мало, реакция замедляется и дрова сгорают медленно, фактически в таких условиях они просто тлеют. При этом выделяется некоторое количество тепловой энергии, зола и горючий газ.

Процесс пиролиза на этом не заканчивается. Полученный при сжигании первичного топливо газ смешивается с воздушными массами и также сгорает. В итоге тепловой энергии выделяет значительно больше, чем при работе стандартных теплогенераторов.

Поэтому пиролизные котлы демонстрируют очень приличный КПД по сравнению со своими чисто , а также нередко предоставляют возможность заметно сэкономить на отоплении.

Преимущество отопительной техники этого типа состоит в том, что принцип ее работы и устройства относительно не сложен. Количество воздуха, поступающего в камеры сгорания, регулируется обычной механической заслонкой. Простая конструкция обеспечивает надежность устройства, поломки для пиролизных котлов – явление не частое.

Эта схема наглядно демонстрирует все этапы процесса пиролизного горения. Температура внутри устройства может достигать 1200°С (+)

Еще один “плюс” пиролизных котлов – длительный период горения. Полная загрузка устройства топливом позволяет не вмешиваться в процесс в течение нескольких часов, иногда и более суток, т.е. нет необходимости постоянно подбрасывать дрова в топку, как это происходит при открытом горении.

Конечно, это не означает, что пиролизный котел можно оставлять без присмотра. Как и в отношении прочей отопительной техники, здесь имеются строгие правила техники безопасности.

Стоит помнить, что пиролизный котел не всеяден – влажность топлива должна быть невысокой. Иначе часть драгоценной тепловой энергии уйдет не на подогрев теплоносителя, а на высушивание топлива.

Котлы пиролизного горения, особенно выполненные из чугуна, обладают значительным физическим весом, поэтому они всегда представлены только напольными моделями

При реализации пиролизного горения топливо сгорает почти полностью, чистить устройство придется гораздо реже, чем при эксплуатации традиционного твердотопливного котла. Мелкую золу, полученную после очистки, используют в качестве удобрения. Горение топлива в таких котлах осуществляется по направлению сверху вниз.

Поэтому возможности для естественной циркуляции воздуха в топке заметно ограничены. Использование принудительного нагнетания воздуха с помощью вентилятора значительно улучшает эффективность работы устройства, но при этом делает котел энергозависимым, поскольку для работы вентилятора необходима электроэнергия.

Устройство и работа пиролизного котла

Топка пиролизного котла разделена на два отделения. В первой сгорают дрова, а во второй производится вторичное сгорание смеси пиролизных газов и воздуха. Отделяет первую камеру от второй колосниковая решетка, на которую и укладывают топливо.

Воздух обычно нагнетается принудительно с помощью небольшого вентилятора. Хотя в небольших моделях иногда для создания тяги используют дымосос.

На этой схеме представлено устройство пиролизного котла нижнего горения. Дрова медленно сгорают при малом количестве кислорода и выделяют горючий газ (+)

Наличие принудительной вентиляции можно считать основным отличием пиролизного котла от классической твердотопливной модели. Корпус устройства состоит из двух частей, вставленных друг в друга. Пространство между стенками заполняют теплоносителем, роль которого традиционно выполняет вода.

Сначала в первое отделение топки пиролизного котла загружают топливо, затем включают вентилятор и поджигают топливо. Образующиеся в результате горючие газы перемещаются во второе отделение, смешиваются с воздухом и сгорают.

Температура горения может достигать 1200°С. Вода, находящаяся в наружном теплообменнике, нагревается и циркулирует по системе отопления дома. Остатки продуктов сгорания удаляются через дымоход.

В упрек устройствам, в работе которых используется пиролизный принцип горения, можно поставить относительно высокую цену. Обычный твердотопливный котел стоит значительно меньше. Но в котлах длительного горения дрова сгорают практически полностью, чего о классическом котле не скажешь.

К дровам для пиролизного котла предъявляют определенные требования по размерам и влажности. Подробную информацию можно найти в инструкции изготовителя

Выбирая пиролизный котел, следует помнить, что недорогие модели малой мощности обычно рассчитаны только под дрова. Дорогие модификации способны работать на разных .

Причем загружать топливо в устройство придется по максимуму, снижение нагрузки приводит к повышенному образованию золы и сажи, а также негативно сказывается на работе агрегата в целом.

Котлы верхнего горения

Один из вариантов пиролизного устройства – котел верхнего горения. Принцип действия этих двух агрегатов очень схож.

Точно так же в топку загружают большое количество твердого топлива низкой влажности, воздух нагнетают принудительно и обеспечивают тление топлива при пониженном количестве кислорода. Задвижку, которая регулирует поток кислорода, устанавливают в нужном положении.

Схема устройства котла верхнего горения. Топка такого котла имеет глухое дно, частички продуктов горения удаляются через дымоход (+)

Но котлы длительного горения не имеют ни зольника, ни колосника. Дно представляет собой глухую металлическую плиту. Такие котлы устроены так, чтобы древесина сгорала полностью, а оставшееся в топке малое количество золы выдувалось воздухом.

Такие устройства отличаются высоким КПД и также работают при температурах более 1000°С.

Основная особенность таких устройств – они действительно обеспечивают длительный срок работы при полной загрузке. Топливная камера в таких устройствах обычно выполнена в форме цилиндра.

В нее сверху загружают топливо, сверху же, по центру, нагнетается необходимый для горения воздух.

В котлах верхнего горения устройство для нагнетания воздуха – это подвижный элемент, который опускается вниз по мере прогорания дров

Таким образом осуществляется медленное тление верхнего слоя топлива. Топливо постепенно сгорает, его уровень в топке понижается. Одновременно изменяется и положение устройства для подачи воздуха в топку, этот элемент в таких моделях подвижен и он практически лежит на верхнем слое дров.

Второй этап горения осуществляется в верхней части топки, которая отделена от нижнего отделения толстым металлическим диском. Горячие пиролизные газы, образовавшиеся в результате сгорания топлива внизу, расширяются и перемещаются вверх.

Здесь они смешиваются с воздухом и сгорают, дополнительно передавая теплообменнику солидную порцию тепловой энергии.

Балка, удерживающая диск, который разделяет камеру сгорания на две части, как и сам этот диск, в процессе работы котла верхнего сгорания постоянно находится под воздействием высокой температуры. Со временем эти элементы сгорают, их придется периодически заменять.

На выходе из второй части топливной камеры обычно установлен регулятор тяги. Это автоматический прибор, который определяет температуру теплоносителя и в зависимости от полученных данных регулирует интенсивность движения горючего газа. Он защищает устройство от возможного перегрева.

Стоит отметить, что наружный теплообменник в таких котлах реагирует на изменение скорости циркуляции жидкости в теплообменнике, т.е. на колебания температуры. На поверхности устройства сразу же образуется слой конденсата, который вызывает коррозию, особенно если речь идет о стальных котлах.

Предпочтительнее брать устройство из чугуна, которое значительно лучше сопротивляется подобному воздействию.

Хотя топливо в пиролизных котлах длительного горения должно сгорать без остатка, на практике так бывает не всегда. Порой пепел спекается, образуя частички, которые трудно удалить с помощью потока воздуха.

Если в топке накопится большое количество таких остатков, может наблюдаться заметное снижение тепловой отдачи агрегата. Поэтому котел верхнего горения следует периодически все же прочищать.

Особенность устройств этого типа в том, что по мере сгорания топлива его можно догружать, не дожидаясь сгорания всей закладки топлива. Это удобно, когда нужно избавиться от горючего бытового мусора.

Существуют также разновидности котлов верхнего горения, которые работают не только на древесном топливе, но и на угле. Сложные узлы автоматического управления в пиролизных котлах этого типа отсутствуют, поэтому серьезные поломки наблюдаются крайне редко.

Конструкция котла верхнего горения позволяет загружать топку лишь частично, если это необходимо. Однако в этом случае выполнить розжиг верхнего слоя топлива может быть не просто. Само топлива должно быть подсушенным, дрова из открытой поленницы для такого котла не подходят.

Топливо крупных фракций также не следует использовать для этого вида техники, т.е. дрова придется обязательно колоть на небольшие части.

Особенности эксплуатации газогенераторных котлов

Эффективность работы пиролизного котла во многом зависит от типа и качества топлива. Технически в топку можно загрузить не только древесину, но и уголь, и даже торф, большинство современных моделей котлов рассчитаны на использование нескольких видов топлива.

Древесина сгорает примерно за 5-6 часов, в зависимости от сорта. Чем тверже дерево, тем дольше оно горит.

Современные модели котлов пиролизного горения могут работать на различных видах древесного топлива: дровах, брикетах, пеллетах, угле, торфе и т.п.

Около десяти часов уйдет на сгорание черного угля, а такое же количество бурого угля будет тлеть в течение восьми часов. На практике самую высокую теплоотдачу пиролизная техника демонстрирует при загрузке сухим деревом. Оптимальными считаются дрова влажностью не более 20%, а длиной около 45-65 см.

Если доступа к такому топливу не имеется, можно использовать уголь или другое органическое топливо: специальные и пеллеты из древесины, отходы, полученные при обработке дерева, торф, материалы с целлюлозой и т.п.

Перед началом эксплуатации котла следует внимательно изучить рекомендации производителя устройства в отношении топлива.

В котлах пиролизного горения поступление воздуха регулируется обычными механическими задвижками. Отсутствие сложной электроники обеспечивает высокую отказоустойчивость прибора

Слишком влажное топливо в таких устройствах недопустимо. При его сгорании в топке образуются дополнительные водяные пары, которые способствуют образованию таких побочных продуктов, как деготь и копоть.

Стенки котла загрязняются, теплоотдача снижается, со временем котел может даже прекратить работу, затухнуть.

Если использовать для котла пиролизного горения дрова со слишком высокой влажностью, внутри устройства возникнут условия для образования дегтя, который ухудшит теплоотдачу устройства и может привести к поломкам

Если в топку заложено сухое топливо и котел настроен правильно, пиролизный газ, полученный в результате работы устройства, будет давать пламя желто-белого цвета. Такое горение сопровождается ничтожным выделением побочных продуктов сгорания топлива.

Если цвет пламени окрашен иначе, имеет смысл проверить качество топлива, а также настройки прибора.

Пиролизные газы, смешанные с воздухом, горят ровным желто-белым пламенем. Если цвет пламени изменился, возможно, нужно проверить настройки котла или качество топлива

В отличие от обычных твердотопливных устройств, перед загрузкой дров в пиролизные котлы, работающие на твердом топливе, топку следует разогреть.

Для этого выполняют следующие шаги:

1. Загружают на дно топки мелкую сухую растопку (бумагу, щепу и т.п.)
2. Поджигают ее с помощью факела из подобных материалов.
3. Закрывают дверцу камеры сгорания.
4. Дверцу загрузочной камеры оставляют немного приоткрытой.
5. Добавляют порции растопку по мере ее сгорания.
6. Процесс повторяют до тех пор, пока на дне не образуется слой тлеющих углей.

К этому моменту топка уже прогревается примерно до 500-800°С, создавая условия для загрузки основного топлива. Не следует использовать для розжига растопки бензин, керосин или любые другие подобные жидкие вещества. Перед тем, как прогревать топку котла длительного горения, следует убедиться, что устройство готово к эксплуатации.

Характерная особенность котлов пиролизного горения – малое количество золы и пепла, что облегчает процесс очистки устройства и его обслуживания

Для этого проверяют наличие тяги, герметичность дверок, исправность запорных механизмов и регулировочной аппаратуры, наличие  и т.п.

Затем следует включить терморегулятор, чтобы убедиться, что на прибор поступает напряжение. После этого открывают шибер прямой тяги и вентилируют котел в течение 5-10 минут.

Обзор популярных моделей

Следует понимать, что любой пиролизный котел – это достаточно тяжелый агрегат, который не предназначен для подвешивания на стену. Такие устройства можно применять как для отопления небольшого дома, так и для просторных коттеджей. Как и другие отопительные агрегаты, различаются по мощности.

Выбирая котел пиролизного горения, следует ориентироваться на такие показатели, как тепловая мощность устройства, размеры камеры загрузки, наличие второго контура и т.п.

На этот показатель обычно и ориентируются покупатели.

Среди популярных моделей такой техники следует упомянуть:

• Atmos (Украина) – представлены устройствами, которые могут работать и на дровах, и на угле, мощность варьируется в пределах от 14 до 75 киловатт.
• Attack (Словакия) – способны справиться с обогревом площадей до 950 кв. м, некоторые модели способны продолжать работу даже при перебоях с электроэнергией.
• Bosch (Германия) – высококачественная продукция известного бренда, мощность варьируется в пределах 21-38 киловатт.
• Buderus (Германия) представлена линейками Elektromet и Logano, первая хорошо известна в Европе как классический вариант пиролизного котла, вторая – более современные версии, предназначенные для частных домов.
• Gefest (Украина) – высокомощные устройства с КПД до 95%.
• КТ-2Е (Россия) специально разработан для крупных жилых помещений, мощность агрегата составляет 95 киловатт.
• Opop (Чехия) – относительно недорогие котлы, надежные и долговечные, мощность 25-45 киловатт.
• Stropuva (производства Литвы или Украины) с мощностью от семи киловатт вполне подойдут для небольшого дома, но в модельном ряде представлены и более мощные устройства.
• Viessmann (Германия) – идеальный выбор для частных домовладений, мощность стартует с 12 киловатт, применение современных технологий позволяет экономить топливо.
• “Буран” (Украина) с мощностью до 40 киловатт еще один популярный вариант для владельцев больших коттеджей.
• “Логика” (Польша) высокомощные устройства на 20 киловатт с легкостью обогревают помещения площадью до 2 тыс. кв. м, это скорее котел для промышленных нужд: обогрева цехов, офисов, теплиц и т.п.

Выбирая пиролизный котел для частного дома, следует обратить внимание на модели с двумя контурами, чтобы не только отапливать жилище, но и обеспечить его автономным горячим водоснабжением.

Теплообменник для ГВС бывает накопительного или проточного типа. Для последнего варианта используют модели котлов повышенной тепловой мощности.

При желании сэкономить средства, можно попробовать сделать пиролизный котел своими руками. Технология его сборки описана в .

Выводы и полезное видео по теме

На этом видео наглядно изображен принцип работы пиролизного котла:

Подробный обзор работы котла верхнего горения можно посмотреть здесь:

Пиролизные котлы недешевы, но полностью оправдывают вложенные в их приобретение средства. При правильной установке и обслуживании такие устройства обеспечат дом стабильным и недорогим теплом.

Подыскиваете пиролизный котел для отопления дома? Или есть опыт эксплуатации таких агрегатов? Оставляйте, пожалуйста, комментарии к статье и делитесь впечатлениями об использовании пиролизных котлов. Форма обратной связи расположена в нижнем блоке.

Пиролизные котлы длительного горения: принцип работы и преимущества

1. Вступление.

2. Немного истории.

3. Устройство и принцип работы пиролизного котла.

4. Преимущества газогенераторных котлов.

5. Недостатки пиролизных котлов.

6. Бытовое применение газогенераторных котлов.

Проблемой использования твердого топлива всегда был очень низкий КПД, из-за того, что значительная часть тепловой энергии тратилась впустую.

Такое положение существовало до изобретения технологии, получившей название пиролиз.

Ее суть сводится к использованию двух камер сгорания в котлах отопления: в первой источник энергии преобразуется из твердого в газообразное состояние, во второй – происходит окончательное высвобождение тепловой энергии.

Это позволяет характеризовать пиролизные котлы, как более эффективное и экономичное оборудование, нежели более традиционные варианты, где сжигается твердое топливо.

История появления пиролиза

Впервые о невыгодности использования дерева в чистом виде, в качестве топлива, люди задумались в Средние века. Именно тогда появилась профессия угольщика, который занимался получением древесного угля из древесины.

В то время технология была не совершенной и значительная часть энергии расходовалась напрасно, тем не менее, КПД от такого топлива был уже выше.

Современные газогенераторы и пиролизные котлы позволили раскрыть потенциал твердого топлива по максимуму.

Устройство и принцип работы пиролизного котла

Принцип работы пиролизного котла основывается на двух последовательных этапах, первый из которых схож с аналогичным процессом, применяемым в обычных печах.

То есть, топливо помещается в камеру сгорания, где поджигается при достаточном количестве кислорода. Дальше процессы разняться.

В пиролизном котле происходит следующее:

• После того, как все топливо оказывается охвачено пламенем, доступ кислорода резко ограничивают.

• Это приводит к тому, что гореть может только часть топлива, тогда как остальной объем просто разлагается под воздействием выделяемого тепла, что приводит к образованию смеси летучих органических веществ – пиролизного газа.

В пиролизных котлах существует вторая камера сгорания, куда и поступает этот газ – в большинстве моделей это делается принудительно, с целью повышения эффективности оборудования.

Здесь происходит встреча разогретых летучих веществ (температура газа выше 300 градусов Цельсия) с кислородом. Итог – газ вспыхивает и начинается процесс горения с интенсивным выделением тепловой энергии, которая уже используется по прямому назначению отопительного котла.

Преимущества газогенераторных котлов

Несомненный плюс таких котлов перед обычным твердотопливным оборудованием заключается в полном сгорании топлива, что исключает из эксплуатационного процесса процедуру чистки этого варианта от сажи.

Из других преимуществ этих котлов можно отметить:

• Минимальное количество органических отходов, что повышает характеристики безопасности оборудования.

• Возможность использовать в качестве топлива различные типы отходов (остатки, кожевенного, швейного, скорняжного производства), так как такие котлы не способствуют образованию вредных для здоровья человека газов.

• Более длительная работа на одном заложенном объеме топлива. Некоторые модели способны выполнять свои функции на протяжении 12-ти часов и больше, тогда как традиционные котлы необходимо заправлять минимум через 4-5 часов.

• Возможность регулировки оборудования, позволяющая увеличить уровень экономичности или эффективности котла, тогда как в обычных моделях, работающих на твердом топливе, сделать это крайне затруднительно.

Недостатки пиролизных котлов

К сожалению, но и такое отопительное оборудование характеризуется некоторыми недостатками:

• Более высокая стоимость пиролизного котла, которую можно нивелировать за счет экономии при эксплуатации.

• Влага в топливе не должна превышать 20-ти процентов. В противном случае придется выполнять дополнительные работы по высушиванию.

• При сильно низкой температуре возвращаемого в котел теплоносителя существует вероятность гашения первичной камеры. Для решения этой проблемы иногда понадобится несколько усложнить всю систему отопления, добавив в нее трехходовой клапан и специальную обходную трубу – цель которых заключается в подмесе более горячей жидкости в остывший теплоноситель.

• Практически всегда для перемещения пиролизного газа во вторую камеру сгорания используется принудительная тяга. Это требует обязательного подключения котла к электросети, невозможности его работы без электрической энергии и дополнительным растратам.

Применение газогенераторных котлов

Хотя подобные котлы чаще всего используются в промышленных масштабах, тем не менее, их применение возможно и обычными людьми.

Существуют бытовые котлы, в которых топливо горит по 10-12 часов, то есть всего два раза в сутки.

Золы в топке после сгорания остаётся очень мало, так как топливо сгорает почти полностью, соответственно обслуживание таких котлов сведено к минимуму.

Такие котлы выпускают как именитые фирмы, например Buderus, так и отечественные производители, такие модели как, «Траян»,»Буржуй К» и другие.

Практически идеальный случай – эксплуатация подобного оборудования, на небольшом производстве, например в столярном цехе, отходы из которого можно использовать именно в таком оборудовании.

Для бытовых нужд специалисты рекомендуют использовать так называемые пеллетные котлы.

Для автоматической загрузки в таких котлах имеется бункер, куда засыпается топливо, которое после этого самостоятельно и в нужном количестве подаётся в топку:

Их топливо – пеллеты, которые состоят из прессованных опилок, коры, стружек и других подобных отходов.

Преимущества такого варианта очевидны:

• Прессованное топливо занимает минимум места и его очень удобно хранить.

• Использовать пеллеты можно сразу, без предварительной подготовки.

• Пирализ в таких котлах не требует существенных размеров первичной камеры, следовательно, подобное оборудование занимает меньше свободного пространства.

• Возможность реализации автоматической подачи топлива в топку.

Естественно, что такие котлы имеют конструкционную возможность включать в общую систему бойлер, чтобы потребитель мог дополнительно получать горячую воду для своих нужд.

Пиролизное отопление. Гидролизный котел – ошибочный термин

Термин «гидролизные котлы отопления» некоторыми людьми используется по ошибке, так как таких агрегатов не существует. Скорее всего, когда так говорят, то имеют в виду пиролизные котлы. Названия похожи, но на этом общее у пиролиза и гидролиза заканчивается – это абсолютно разные процессы.

Гидролиз и пиролиз – в чем разница

Пиролизный котел всегда двухкамерный.

В принципе, такого понятия, как гидролизные котлы отопления, не существует. Когда вопрос ставится именно таким образом, то зачастую люди имеют в виду пиролизные котлы, допуская ошибку в произношении. Процесс пиролиза и гидролиза имеет одну общую черту – это расщепление вещества с образованием новых соединений под воздействием внешних факторов. Ключевая разница заключается в самих факторах воздействия.

Гидролиз – это древнегреческое слово, которое состоит из двух частей: гидро (вода) и олиз (разложение). Это процесс распада (сольволиз) вещества под воздействием растворителя. В качестве растворителя выступает вода. То есть, попадая на какое-то вещество, вода приводит в действие механизмы распада этого вещества на несколько составляющих. По определению не может быть котла (водогрейной гидролизной установки), в котором тепло из энергоносителя выделяется благодаря воздействию воды.

Пиролиз – это тоже древнегреческое слово, которое состоит из двух частей: пиро (огонь или жар) и олиз (распад). То есть процесс разложения вещества на несколько составляющих происходит под воздействием огня. Именно это мы и наблюдаем в пиролизных котлах. Их второе название газогенераторные котлы, но никоим образом не гидролизные. Такое определение неверное.

Принцип работы пиролизных котлов

Без сомнений, введя в поисковую строку запрос «гидролизные котлы», вы не найдете ничего внятного, так как такое определение в корне неверно. Так по ошибке называют пиролизные котлы, принцип работы которых мы рассмотрим ниже.

Топливо должно тлеть.

Суть заключается в том, чтобы создать такие условия, при которых из твердого топлива выделится пиролизный газ. Для этого:

• в топку котла загружается твердое топливо и поджигается;
• полностью открывается воздуховод до момента, пока дрова не разгорятся;
• затем воздуховод закрывается, пламя исчезает, и дрова начинают тлеть.

Цель таких мероприятий заключается в том, чтобы довести температуру в топке до 500-800 градусов и обеспечить дефицит кислорода. Естественно, дверки топки должны закрываться герметично, чтобы поток воздуха контролировался только заслонкой воздуховода.

Итак, пиролизный газ выделился, но учитывая, что в топке нет пламени и крайне мало кислорода, он не может воспламениться. Поэтому его нужно обогатить кислородом, вследствие чего он вспыхнет и выделит тепло. Получается, что таким способом мы отбираем у твердого топлива

Гидролизный котел отопления. Пиролизные котлы длительного горения

По популярности уступают только газовым. При этом они имеют один серьезный недостаток — загрузку топлива необходимо проводить несколько раз в сутки. При обычном сгорании дров КПД котлов не превышает 75%, и часть горючих веществ просто улетает в трубу. Пиролизные гораздо практичнее и эффективнее.

Свое название котлы длительного горения взяли от происходящего в них процесса — пиролиза. Сгорание дров происходит в несколько этапов: сначала древесина нагревается и начинает обугливаться, при этом из ее волокон происходит выделение влаги, оксидов углерода, азота, водорода — из них и состоит дым. Большая часть этих веществ при доступе кислорода горит ярким пламенем. Температура его намного выше, чем на поверхности поленьев.

При ограниченном поступлении кислорода дрова еле тлеют, и газы улетучиваются без сгорания, этот процесс сопровождается сильным выделением дыма, который содержит большое количество сажи, угарного газа, соединений серы, азота и водорода. За эту особенность их называют газогенераторами.

В пиролизных агрегатах, в отличие от обычных печей, процесс горения разбит на два этапа: в одной зоне котла древесина нагревается до разложения, в другой при нагнетании воздуха вентилятором сгорают пиролизные газы. Разделение процессов позволяет добиться более полного сгорания топлива и его компонентов, в результате меньше образуется зола, а дым на выходе имеет температуру менее 150 градусов и практически не содержит вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

Тление дров — процесс длительный, поэтому время сгорания топлива в газогенераторах составляет от 12 до 24 часов. Для сравнения, обычные твердотопливные модели могут работать без дозагрузки максимум 6 часов. Этим обусловлено удобство обслуживания котлов длительного горения: к ним можно подходить один раз в день.

Видео: особенности и принцип работы газогенератора

Конструкция

Пиролизный котел состоит из топливной камеры, разделенной на зоны. В одной из них, называемой газогенераторной, происходит разложение топлива на золу и пиролизные газы, в другой — зоне дожига — происходит сгорание этих газов.

Котлы выпускаются двух типов:
• с верхней загрузкой, или шахтные;
• с нижней загрузкой.

Шахтные котлы верхнего горения
Они отличаются тем, что процесс горения в них распространяется сверху вниз. В топливной камере зоны горения разделены колосниковой решеткой. На нее загружают дрова или иное топливо. После розжига котла в верхней части топки происходит пиролиз, и дымовые газы опускаются в нижнюю камеру дожига. По пути они нагревают находящиеся снизу дрова.

Чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление и стабилизировать тягу, камеру оборудуют дутьевым вентилятором, установленным сверху котла — этот процесс называют «верхним дутьем». Некоторые модели оснащены еще одним вентилятором, подающим струю воздуха прямо в камеру дожига, что повышает эффективность котла. Дым и пар после дожига через дымовой патрубок выводятся в дымоход.

Котлы с нижним горением
В этом типе отопительных агрегатов газогенераторная камера находится снизу, а пиролизные газы поднимаются вверх под воздействием тяги. Для устойчивого горения таким котлам необходим высотой не менее 5 метров.

Применение вентилятора для котлов с нижней загрузкой не обязательно, т.к. воздух подается через заслонку. Эффективность котлов нижнего горения ниже, чем у шахтных, но они не зависят от наличия электроэнергии.

Теплообменник и подключение котла к системе отопления

Рядом с топкой находится теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель системы отопления. Конструкция теплообменника зависит от модели агрегата. Для подачи и отвода воды в систему предусмотрены штуцера. Входной штуцер, через который в котел поступает остывшая в системе отопления вода, находится в нижней части теплообменника. Выходной штуцер — в верхней. В качестве теплоносителя может использоваться вода, лучше дистиллированная, или антифризы.

Газогенераторы длительного горения могут работать в системах с естественной или принудительной циркуляцией. При выборе котла необходимо согласовать объемы теплообменника и теплоносителя, необходимого для заполнения системы отопления. Систему оснащают расширительным баком, а для принудительной циркуляции — насосом, который устанавливают непосредственно перед вводом в котел.

Для стабилизации температуры в системе отопления рекомендуется установить также теплоаккумулятор — накопительный бак, который будет промежуточным звеном между котлом и отопительными приборами. При этом, во время перерывов в топке котла, система не будет остывать более, чем на 10-15 градусов.
Вода на входе в теплообменник должна иметь определенную производителем температуру, обычно — 60 градусов Цельсия. Для поддержания этой температуры системы оснащают трубой для подмеса горячей воды. В системах с принудительной циркуляцией на случай внезапного отключения электричества также нужно предусмотреть байпас для обхода циркуляционного насоса.

Ряд моделей пиролизных газогенераторов помимо отопления могут быть подключены также к контуру ГВС, такие котлы называются двухконтурными. Удобно, если допускается эксплуатация агрегата при отключенной системе отопления, только для нагрева воды, что позволит использовать его летом. Обычно такие модели комплектуются дополнительно ТЭНами, встроенными в теплообменник.

Как обогреть квартиру или дом с помощью тёпл

% PDF-1.7 % 9325 0 объект > endobj Xref 9325 128 0000000016 00000 н. 0000008216 00000 н. 0000008606 00000 н. 0000008660 00000 н. 0000008793 00000 н. 0000008884 00000 н. 0000009243 00000 н. 0000009672 00000 н. 0000009711 00000 н. 0000009968 00000 н. 0000011781 00000 п. 0000012268 00000 п. 0000012656 00000 п. 0000012771 00000 п. 0000013022 00000 п. 0000013609 00000 п. 0000013860 00000 п. 0000014307 00000 п. 0000014564 00000 п. 0000015056 00000 п. 0000015483 00000 п. 0000015741 00000 п. 0000016189 00000 п. 0000045277 00000 п. 0000079623 00000 п. 0000100817 00000 н. 0000120249 00000 н. 0000143273 00000 н. 0000145924 00000 н. 0000146380 00000 н. 0000146777 00000 н. 0000197294 00000 н. 0000197369 00000 н. 0000197458 00000 н. 0000197598 00000 н. 0000197655 00000 н. 0000197799 00000 н. 0000197856 00000 н. 0000198040 00000 н. 0000198097 00000 н. 0000198299 00000 н. 0000198356 00000 н. 0000198536 00000 н. 0000198593 00000 н. 0000198701 00000 н. 0000198751 00000 н. 0000198917 00000 н. 0000198974 00000 н. 0000199070 00000 н. 0000199174 00000 н. 0000199350 00000 н. 0000199407 00000 н. 0000199539 00000 н. 0000199685 00000 н. 0000199849 00000 н. 0000199906 00000 н. 0000200034 00000 п. 0000200256 00000 н. 0000200470 00000 н. 0000200526 00000 н. 0000200688 00000 н. 0000200808 00000 н. 0000200994 00000 н. 0000201050 00000 н. 0000201152 00000 н. 0000201284 00000 н. 0000201438 00000 н. 0000201494 00000 н. 0000201626 00000 н. 0000201760 00000 н. 0000201900 00000 н. 0000201949 00000 н. 0000202036 00000 н. 0000202122 00000 н. 0000202171 00000 н. 0000202220 00000 н. 0000202277 00000 н. 0000202453 00000 н. 0000202510 00000 н. 0000202660 00000 н. 0000202717 00000 н. 0000202877 00000 н. 0000202934 00000 н. 0000203062 00000 н. 0000203119 00000 н. 0000203176 00000 н. 0000203233 00000 н. 0000203371 00000 н. 0000203428 00000 н. 0000203485 00000 н. 0000203543 00000 н. 0000203733 00000 н. 0000203791 00000 н. 0000203973 00000 н. 0000204031 00000 н. 0000204201 00000 н. 0000204259 00000 н. 0000204445 00000 н. 0000204503 00000 н. 0000204673 00000 н. 0000204731 00000 н. 0000204921 00000 н. 0000204979 00000 н. 0000205153 00000 н. 0000205210 00000 н. 0000205267 00000 н. 0000205325 00000 н. 0000205463 00000 н. 0000205521 00000 н. 0000205665 00000 н. 0000205723 00000 н. 0000205881 00000 н. 0000205939 00000 н. 0000205997 00000 н. 0000206055 00000 н. 0000206201 00000 н. 0000206259 00000 н. 0000206389 00000 н. 0000206447 00000 н. 0000206569 00000 н. 0000206627 00000 н. 0000206685 00000 н. 0000206743 00000 н. 0000206897 00000 н. 0000206955 00000 н. 0000207013 00000 н. 0000007891 00000 н. 0000002920 00000 н. прицеп ] / Назад 3996644 / XRefStm 7891 >> startxref 0 %% EOF 9452 0 объект > поток HYY @ S ך? 7 =}) Bd «* , / а ڠ ԥVjhҖsnn jo 柙 | [vn

Что такое гидролиз? (с иллюстрациями)

Гидролиз — это тип химической реакции, происходящей между водой и другим соединением. Во время реакции химические связи в обеих молекулах разрываются, что приводит к их разрыву. Молекула воды расщепляется с образованием положительно заряженных ионов водорода (H ⁺ ) и отрицательно заряженных гидроксидных ионов (OH ^— ), а другая молекула разделяется на две более простые части, также с положительным и отрицательным зарядом.Ионы H ⁺ и OH ^— присоединяются к каждой из этих секций. Эти реакции происходят, когда некоторые ионные соединения, например, определенные кислоты, основания и соли, растворяются в воде; они вовлечены в жизненно важные процессы; они используются в некоторых важных промышленных процессах, таких как производство мыла; и они играют важную роль в выветривании горных пород.

Ионные соединения

Ионные соединения могут быть кислотами, основаниями или солями, которые являются соединениями, образующимися в результате реакции кислоты и основания.Они состоят из положительно заряженных катионов и отрицательно заряженных анионов . Когда они растворяются в воде, они расщепляются на катионы и анионы. Анионы слабых кислот и катионы слабых оснований будут до некоторой степени реагировать с водой, приводя к гидролизу.

Если соль является продуктом сильной кислоты и слабого основания, катион основания будет гидролизоваться в воде. Например, хлорид аммония (NH ₄ Cl) представляет собой соль слабого основания — аммиака (NH ₃ ) — и сильной кислоты — соляной (HCl).При растворении в воде расщепляется на катионы и анионы — NH ₄ ⁺ и Cl ^— соответственно. Катион, однако, будет до некоторой степени реагировать с водой, теряя ион водорода:

Поскольку в этой реакции образуются ионы гидроксония (H ₃ O ⁺ ), полученный раствор является кислым.Если соль является продуктом сильного основания и слабой кислоты, анионы кислоты будут реагировать с водой, принимая ионы водорода (H ⁺ ), оставляя ионы гидроксида (OH ^— ), что дает щелочной раствор. , Соль сильной кислоты и сильного основания не будет гидролизоваться, потому что анион кислоты и катион основания не реагируют с водой.

Жизнь

Многие процессы, необходимые для жизни, включают гидролиз.Примером может служить выделение энергии молекулой аденозинтрифосфата (АТФ). Клетки используют это соединение для хранения энергии, которая затем может высвобождаться, когда это необходимо. В молекуле есть три фосфатные (PO ₄ ^— ) группы, но она может потерять одну из этих групп, реагируя с водой. Эта реакция фактически использует небольшое количество энергии, но гораздо больше выделяется в последующих реакциях свободной фосфатной группы.

Гидролиз также играет жизненно важную роль в расщеплении пищи на легко усваиваемые питательные вещества.Большинство органических соединений в пищевых продуктах не вступают в реакцию с водой, и, как правило, для протекания этих процессов требуется катализатор. Органические катализаторы, которые помогают в реакциях в живых организмах, известны как ферменты. В организме ферменты, такие как липазы, карбогидразы и протеазы, катализируют реакции жиров, углеводов и белков с водой.

Одним из примеров гидролиза является распад крахмала, который катализируется ферментом амилазой.Крахмал расщепляется на более мелкие молекулы, которые состоят из сахара, известного как мальтоза. Затем мальтоза может расщепляться на молекулы глюкозы под действием фермента мальтазы. В каждом случае вода принимает участие в процессе, сама расщепляя и добавляя гидроксильную группу и ион водорода к новым молекулам, образованным с каждой стороны разорванной связи.

Промышленность

Многие производственные процессы требуют гидролиза различных веществ для создания полезных продуктов.Однако часто сырье для этих процессов нелегко реагирует с молекулами воды, поэтому реакциям помогают различные средства, такие как высокое давление, высокие температуры и катализаторы. Лабораторный гидролиз обычно требует использования катализатора, которым обычно является сильная кислота или щелочь.

Гидролиз давно используется в производстве мыла.Во время этого процесса, известного как омыление, жир гидролизуется в результате реакции с водой и сильной щелочью, гидроксидом натрия. В результате реакции образуются соли жирных кислот, широко известные как мыло. Омыление иногда происходит в старых масляных картинах, когда жирные кислоты в масляной краске вступают в реакцию с металлами в пигментах краски. Это может вызвать образование белых отложений и комков на поверхности картин, хотя неизвестно, почему это происходит только на некоторых произведениях искусства, а не на других.

Выветривание

Гидролиз — важный процесс выветривания горных пород.Различные силикатные минералы, такие как полевой шпат, подвергаются медленным реакциям гидролиза с водой, образуя глину и ил вместе с растворимыми соединениями. Этот процесс важен для формирования почв и обеспечения доступа растений к основным минералам.

Производство водорода: электролиз | Министерство энергетики

Как это работает?

Подобно топливным элементам, электролизеры состоят из анода и катода, разделенных электролитом. Различные электролизеры работают немного по-разному, в основном из-за разного типа используемого электролитического материала.

Электролизеры с полимерными электролитными мембранами

В электролизерах с полимерными электролитными мембранами (PEM) электролит представляет собой твердый специальный пластик.

• Вода реагирует на аноде с образованием кислорода и положительно заряженных ионов водорода (протонов).
• Электроны проходят через внешнюю цепь, а ионы водорода избирательно перемещаются через PEM к катоду.
• На катоде ионы водорода объединяются с электронами из внешней цепи с образованием газообразного водорода. Анодная реакция: 2H ₂ O → O ₂ + 4H ⁺ + 4e ^— Катодная реакция: 4H ⁺ + 4e ^— → 2H ₂

Щелочные электролизеры

Щелочные электролизеры работают за счет переноса гидроксид-ионов (OH ^— ) через электролит от катода к аноду с образованием водорода на катодной стороне.Электролизеры, использующие жидкий щелочной раствор гидроксида натрия или калия в качестве электролита, коммерчески доступны в течение многих лет. Новые подходы с использованием твердых щелочнообменных мембран в качестве электролита перспективны в лабораторных условиях.

Твердооксидные электролизеры

Твердооксидные электролизеры, в которых в качестве электролита используется твердый керамический материал, который избирательно проводит отрицательно заряженные ионы кислорода (O ^2-) при повышенных температурах, генерируют водород немного по-другому.

• Вода на катоде объединяется с электронами из внешней цепи с образованием газообразного водорода и отрицательно заряженных ионов кислорода.
• Ионы кислорода проходят через твердую керамическую мембрану и реагируют на аноде с образованием газообразного кислорода и генерации электронов для внешнего контура.

Твердооксидные электролизеры должны работать при температурах, достаточно высоких для нормального функционирования твердооксидных мембран (около 700–800 ° C, по сравнению с электролизерами из ПЭМ, которые работают при 70–90 ° C, и коммерческими щелочными электролизерами, которые работать при 100–150 ° C).Электролизеры на твердом оксиде могут эффективно использовать тепло, доступное при этих повышенных температурах (из различных источников, включая ядерную энергию), для уменьшения количества электроэнергии, необходимой для производства водорода из воды.

Почему рассматривается этот путь?

Водород, произведенный посредством электролиза, может привести к нулевым выбросам парниковых газов, в зависимости от источника используемой электроэнергии. Источник необходимой электроэнергии, включая ее стоимость и эффективность, а также выбросы в результате производства электроэнергии, необходимо учитывать при оценке выгод и экономической целесообразности производства водорода посредством электролиза.Во многих регионах страны сегодняшняя электросеть не идеальна для обеспечения электроэнергией, необходимой для электролиза, из-за выделяемых парниковых газов и количества топлива, необходимого из-за низкой эффективности процесса производства электроэнергии. Производство водорода посредством электролиза используется для возобновляемых (ветряных) и ядерных источников энергии. Эти пути приводят к практически нулевым выбросам парниковых газов и загрязняющих веществ.

Потенциал для синергии с производством электроэнергии из возобновляемых источников
Производство водорода посредством электролиза может открыть возможности для синергизма с производством переменного тока, что характерно для некоторых технологий возобновляемой энергетики.Например, несмотря на то, что стоимость ветровой энергии продолжает снижаться, присущая ветру изменчивость является препятствием для эффективного использования энергии ветра. Водородное топливо и производство электроэнергии могут быть интегрированы в ветряную электростанцию, что позволит гибко менять производство, чтобы наилучшим образом согласовать наличие ресурсов с эксплуатационными потребностями системы и рыночными факторами. Кроме того, во времена избыточного производства электроэнергии от ветряных электростанций вместо того, чтобы сокращать потребление электроэнергии, как это обычно делается, можно использовать это избыточное электричество для производства водорода путем электролиза.

Важно отметить …

• Сегодняшняя электросеть не является идеальным источником электроэнергии для электролиза, поскольку большая часть электроэнергии вырабатывается с использованием технологий, которые приводят к выбросам парниковых газов и являются энергоемкими. Производство электроэнергии с использованием технологий возобновляемой или ядерной энергии, либо отдельно от сети, либо как растущая часть структуры сети, является возможным вариантом преодоления этих ограничений для производства водорода посредством электролиза.
• Министерство энергетики США и другие продолжают усилия по снижению стоимости производства электроэнергии на основе возобновляемых источников и развитию более эффективного производства электроэнергии на основе угля с улавливанием, использованием и хранением углерода. Например, производство ветровой электроэнергии быстро растет в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Исследования направлены на преодоление трудностей

• Снижение капитальных затрат на электролизер и баланс системы, а также повышение энергоэффективности преобразования электричества в водород.
• Интеграция сжатия в электролизер, чтобы избежать затрат на отдельный водородный компрессор, необходимый для увеличения давления для хранения водорода.

Гидролиз | Ресурсы Wyzant

Написано репетитором Кэти З.

Подобно тому, как изучение воды — это «гидрология», гидролиз означает вода + разделение. Чаще всего вы будете изучать разрыв химических связей путем добавления молекулы воды, что означает, что вещество, которое вы наблюдаете, разрушается.

Этот процесс включает несколько шагов химии, которые вы уже изучили:

Возможно, вы узнали о гидролизе из биологии, когда узнали об АТФ и пищеварении.Вы можете просмотреть эти темы в вашем учебнике или на страницах справки Wyzant.

Гидролиз

Это химический процесс добавления молекулы воды к соединению, который чаще всего вызывает разрушение обеих частей. химические связи, в результате которых каждый фрагмент становится либо анионом (отрицательно заряженные ионы, такие как ионы гидроксида, OH ^—) или катион (положительно заряженные ионы, такие как ионы водорода H ⁺ ).Противоположно заряженные ионы присоединяются друг к другу, синтезируя в новые вещества. Часто эти реакции происходят при растворении ионных соединений в воде.

Есть пять типов реакций гидролиза, с которыми вы можете столкнуться в своих исследованиях: соли, АТФ, пищеварение (ферменты), мыло (омыление). и выветривание (скалы).

Соли — это соединения, образующиеся в результате реакции кислоты и основания.Ионные соединения могут представлять собой кислоту или основание и являются основой соли, которая является их образующим соединением. В зависимости от того, была ли изначально соль сильной кислотой и слабым основанием или наоборот (слабая кислота и сильное основание), когда он растворяется в воде (подвергается гидролизу), в результате образуется либо сильнокислый раствор, либо, наоборот, сильный щелочной раствор. решение. Молекулы воды самопроизвольно ионизируются с образованием гидроксильных анионов и катионов водорода.

a) Вы можете безопасно комбинировать уксус и бикарбонат натрия и создавать ацетат натрия в домашних условиях:

CH ₃ COOH + NaHCO ₃ -> CH ₃ COO ^— Na ⁺ + H ₂ O + CO ₂

Ацетат натрия диссоциирует в воде на ионы натрия и ацетата. Ионы натрия очень слабо реагируют с гидроксилом. ионы, тогда как ионы ацетата объединяются с ионами водорода, что приводит к образованию щелочного (щелочного) раствора и высвобождению углерода диоксид газа.

б) Хлорид аммония (NH ₄ Cl) ​​представляет собой соль слабого основания, аммиака (NH ₃ ) и сильной кислоты, соляной кислоты (HCl).

NH ₄ Cl + H ₂ O -> NH ₄ ⁺ + H ₂ O + Cl ^— -> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Когда хлорид аммония растворяется в воде, он гидролизуется с расщеплением на катион NH ₄ ⁺ и анион Cl ^— .NH ₄ ⁺ будет реагировать с H ₂ O, теряя ион водорода, превращаясь в H ₃ O ⁺ . Поскольку в этой химической реакции образуются ионы гидроксония (H ₃ O ⁺ ), получается кислый раствор.

Помните, что соль сильного основания и сильной кислоты НЕ будет гидролизоваться в воде, потому что катион основания и анион кислоты НЕ реагировать с водой.

АТФ представляет собой молекулу аденозинтрифосфата. Как вы помните из биологии, высвобождение энергии АТФ имеет важное значение для жизни. Клетки используют АТФ для хранения энергии и высвобождения ее по мере необходимости путем гидролиза. Таким образом, гидролиз связан как с метаболизмом, так и с накоплением энергии. АТФ подвергается гидролизу двумя путями. 1) АТФ удаляет одну фосфатную группу и образует АДФ (аденозиндифосфат) и 2) затем удаляет другую фосфатная группа приводит к образованию АМФ (аденозинмонофосфата) и пирофосфата, который обычно разрушается еще дальше.Эти биосинтеза реакции часто протекают в цепочках, так как фосфатные связи подвергаются гидролизу.

Пищеварение — это расщепление пищи, чтобы наш организм мог легче усваивать питательные вещества. Гидролиз — это процесс добавления воды в органические соединения в пище. Однако, поскольку большинство органических соединений не легко соединяется с водой, необходим катализатор. чтобы сразу начать процесс. Катализаторы органических реакций называются ферментами.Вы помните из биологии, что каждый фермент является специфическим ключ, чтобы разблокировать процесс сопоставления. Таким образом, липазы сочетаются с жирами, углеводы — с углеводами, а протеазы — с белками с водой в организме. процесс гидролиза.

Специфичность ферментов очень важна для соответствия «ключа» и «замка», поэтому каждый ключ протеазы не катализирует гидролиз. каждого белка. Позиционирование и ориентация белкового вещества могут даже быть искажены.Это становится очень важным при активации. гормонов эндрокринной системы репродуктивной системы. Также считается, что это часть проблемы инсулинорезистентности 2-го типа. диабетики, связанные с их поджелудочной железой.

Распад крахмала — это довольно хорошо изученный тип гидролиза. Крахмал катализируется ферментом амилазой. Крахмал, который представляет собой сложный углевод, расщепляется на более мелкие молекулы мальтозы (простой сахар).Затем мальтоза расщепляется на молекулы глюкозы в наличие фермента мальтазы. На каждой стадии гидролиза молекулы воды распадаются на ионы и добавляют гидроксильный анион или катион водорода. к новым молекулам, образующимся на каждом фрагменте разорванной связи.

Мыло — это один из промышленных процессов гидролиза, который проводится в лаборатории. Сырье не вступает в реакцию с водой и требует катализатор.Кроме того, этот процесс более эффективен, если его проводить в резервуаре высокого давления и при высоких температурах. Катализатор для мыла обычно является сильной базой. (Для гидролиза других лабораторных соединений может потребоваться сильная кислота.) Когда жир гидролизуется натрием гидроксид в реакции с водой называется омылением. Полученное «мыло» на самом деле представляет собой соль жирной кислоты.

На очень старых картинах, написанных маслом, могут образовываться белые отложения и комочки.Поскольку некоторые произведения искусства были очищены и отреставрированы, эти отложения было обнаружено, что это омыление. Считается, что жирные кислоты старых масляных красок вступали в реакцию с металлами в краске. пигменты, которые были использованы. Неизвестно, почему это произошло только с некоторыми произведениями искусства, а не с другими.

Выветривание является частью цикла горных пород. Не совершайте ошибку, которую делают некоторые ученики и путают выветривание горных пород с погодой, связанной с климатом.Эта форма выветривания НЕ связана с круговоротом воды и погодой на улице.

Гидролиз является важным процессом выветривания горных пород и восстановления горных пород в их форме из вулканических и метаморфических пород в осадочные. типы. По сути из крупных твердых пород на более мелкие фрагменты. Все породы состоят из минералов. Многие минералы земной коры представляют собой силикаты. Некоторые из этих силикатов, например полевые шпаты, могут гидролизоваться, медленно вступая в реакцию с водой, с образованием новых и различных минералов вместе с водой. растворимые соединения.По мере образования новых минералов породы превращаются в отложения, которые могут уплотняться в осадочные породы, такие как аргиллиты. и алевролит. Если они не превращаются в скалу, они становятся почвой, которая обеспечивает растения необходимыми питательными веществами.

Дегидратационный синтез (противоположный гидролизу)

Другой способ представить себе противоположность гидролиза состоит в том, что вы синтезируете два химических вещества вместе и создаете молекулу воды, которая представляет собой форму дегидратации или удаления молекул воды из реагирующего вещества.

Объединив два ингредиента (синтез), вы удаляете два атома водорода и один атом кислорода, которые затем объединяются в одну воду. молекула (H ₂ O). Вы берете гидроксил-ион (OH ^—) из одной молекулы и ион водорода (H ⁺ ) из другой и синтезировать их в новое вещество плюс вода. Как всегда в химии, все может быть намного сложнее, но это основная концепция.