Appunti dettagliati di sistemi energetici

Name: Appunti dettagliati di sistemi energetici
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Author: laura.cavalli2000

Revisionato il 24/07/2026

di laura.cavalli2000

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Appunti di impatto ambientale dei sistemi energetici m basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. De Pascale, dell’università degli Studi di Bologna - …

Esame Impatto ambientale dei sistemi energetici m

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. De Pascale Andrea

Università Università degli Studi di Bologna

A.A. 2021-2022

94 pagine

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Inquinanti chimici derivanti dai processi di combustione

Per le turbine a gas, caldaie, sistemi energetici.

NOx

NOx fanno parte della famiglia dell'NO, monossido d'azoto.

Si forma in ec e successivamente, al contatto con l'ossigeno, forma NO₂.

L'NO si forma con vari processi, e ha diverse denominazioni:

Prompt = si forma subito.
Thermal = si forma a seguito di un processo termico.
Fuel = colpa di questa.
Protossido NOx.

Thermal NOx

I thermal NOx sono formati tramite l'alta temperatura.

Un meccanismo che ne descrive la formazione è il meccanismo di Zeldovich.

Questo è un meccanismo stechiometrico che ipotizza la formazione di NO da ossigeno e azoto tramite vari processi e reazioni. Semplificato:

N₂ + O₂ → 2NO (T????)

Meccanismo di Zeldovich esteso

N₂ + O → NO + N

NO + N → N + N

N + OH → O + OH

Cinetica chimica - velocità di reazione

Cinetica chimica - Velocità di reazione.

Quanto velocemente si dissocia o si costituisce una reazione?

Si può sempre tenere conto della velocità di diminuzione.

Detto "A" un reagente:

v_a = -d y_A / dt = k Y_A → d y_A / y_A = -k dt

ln (y_A(t) - y_A(0)) = -k t

y_A(t) = y_A(0)e^{-k t}

Per un prodotto si indica invece la velocità di formazione.

v_b = dy_B / dt = -k Y_B = -k (1 - y_B)

dy_B / 1 - y_B = -k dt

ln (y_B(t) - 1) = -k t

y_B(t) = 1 - e^{-k t}

k è la costante di velocità nella reazione.

Una reazione è in equilibrio se K⁺[y_A]_aq[K^-]_{y_B}, dove A⁺K⁺.

Inquinanti chimici derivanti dai processi di combustione

Per le turbine a gas, caldaie, sistemi energetici.

NOx

NOx fanno parte della famiglia dell'NO, monossido di azoto. Si forma in ec e successivamente, al contatto con l'ossigeno, forma NO₂.

L'NO si forma con vari processi, e ha diverse denominazioni:

Prompt = si forma subito.
Thermal = si forma a seguito di un processo termico.
Fuel = colpa di questa.
Protossido NOx.

Thermal NOx

I thermal NOx sono formati tramite l'alta temperatura. Un meccanismo che ne descrive la formulazione è il meccanismo di Zeldovich.

Questo è un meccanismo stechiometrico che ipotizza la formazione di NO da ossigeno e azoto tramite vari processi e reazioni, semplificato:

N₂ + O₂ → 2NO (T????)

Meccanismo di Zeldovich esteso

N₂ + O → NO + N

N + O₂ → NO + O

N + OH → NO + H

Cinetica chimica - velocità di reazione

Quanto velocemente si dissocia o si costituisce una reazione? Si può sempre tenere in conto la "velocità di distruzione".

Detto "A" un reagente:

V_a dya/dt = -kY_A → dya/ya = ∫-kdt

ln(ya(t) - yA(0)) = -kt

yA(t) = ya(0)e^-kt

Ps. Un prodotto si indica invece la velocità di formazione.

V_b dyb/dt = -kY_A = -k(1-y_b)

dy_b = -kdt → dy_b/(1-y_b) = ∫-k dt

ln (ya(t)-1) / yb(0)-1 = -kt → yb(t) = 1 - e^-kt

K è la costante di velocità nella reazione.

Una reazione è in equilibrio se K⁺ [yA_aq^-]^eq[y_b]^eq dove A K⁺.

Costante di equilibrio

Costante di equilibrio.

K⁺ = Keq ^[yb]_eq per una reazione.

K⁺ è il rapporto k⁺/k^-, definibile come concentrazione tra prodotti e reagenti.

Equazione di Arrhenius

Equazione di Arrhenius con due coefficienti dipendenti dalla matrice. T è la temperatura. La velocità di una reazione chimica si esprime dunque come la velocità di reazione dipende dalla temperatura.

In un grafico su scala logaritmica, l'equazione di Arrhenius è una retta, i cui pendente dipende da Ea [più è C₂ maggiore è la pendenza della retta].

Velocità di formazione dell'NO

Posso quantificare la velocità di formazione dell'NO.

N₂ + O₂ ⇌ 2 NO + N

N + O₂ NO + O

N + OH ⇌ NO + H

Questa non è un'equazione facile da risolvere. Si ricorre ad ipotesi.

Suppongo che tutte le reazioni con NO abbiano raggiunto l'equilibrio.

Definisco R₁, R₂ e R₃ rispettivamente.

Le inserisco nell'equazione che diventa.

d[NO]_out/dt = R₁ = R₄

Y_NO2 Ipotesi: per un processo di tempo la velocità è molto bassa.

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