Lezione 2 di Combustione e impatto ambientale

Comburente

Aria

Tecnica

Composizione semplificata in volume: 21% O₂ 79% N₂

Può essere secca o umida

L'azoto non partecipa alla combustione → Zavorra tecnica

Choice of fuels (scelta dei carburanti)

1. Energia/Volume (o massa)
2. Safety
3. Combustione e proprietà combustibili
4. Costo

Idrocarburi liquidi 33 MJ/L

Alcohol fuels 29 MJ/L

Hydrogen 12 MJ/L

Grandi pressioni

C_aH_bO_y

α → β solido

α → β liquido

α → β gas

Il contenuto energetico di un combustibile viene estratto attraverso i legami che lo caratterizzano

Energia = f(stato di ossidazione)

Dipende da H/C

> H/C comporta maggiore energia rilasciata

Basso stato di ossidazione

Comburente → Aria

↓

Tecnica

Composizione semplificata

in volume: 21% O₂ 79% N₂

Puo essere secca o umida

L'azoto non partecipa alla combustione → Zavorra tecnica

Choice of fuels (scelta dei carburanti)

1. Energia/Volume (o massa)
2. Safety
3. Combustione e proprieta combustibili
4. Costo

Idrocarburi liquidi 33 MJ/L

Alcohol fuels 29 MJ/L

Hydrogen 12 MJ/L

→

C_aH_bO_y

α→β solido

α→β liquido

α→β gas

Il contenuto energetico di un combustibile viene estratto

attraverso i legami che lo caratterizzano

Energia = f (stato di ossidazione)

Dipende da H/C → più grande

Comporta maggiore energia dissoluta

Se lo stato di ossidazione è basso, si rilascia meno CO₂

Lo stato a ossidazione elevata dà una saturazione dei legami

↑ ossigeno↓ idrogeno

Idrocarburi

• Anche da punti non fissi
• Molecole organiche H+C
• Strutture 3D molto complesse

(Legami π sono di minore intensità rispetto a legami σ)

(→ hanno ↓ reattività)

• Paraffine

  • Legami singoli C–C
  • Molecole sature
  • Catena dritta
  • iso→ catene ramificate
  • Lenti a reagire (CH₄)

• Olefine

  • Valenze scoperte e sature
  • Alcheni

• Aromatica

• Acetilenici

  • Aldeidi
  • Ac

Combustibili Liquidi

• Facile Trasporto
• Catene Parafiniche
• Catene Nafteniche e Base Aromatica
• Oli Combustibili
• Nafta
• Idrogesem

x la combustione:

Deve essere atomizzato

• Spray → Droplet
• Risaldamento
• Evaporazione
• Ignition
• Pirolusi
• Ossidazione

Combustibili Gassosi

• CH₄
• Gas Ruoni (a basso potere calorifico inferiore)
• Gas Medio Contenuto Energetico
• Gas di Sintesi → da combustioni di solidi
• Gas di Caverne
• H₂ + CH₄ (gas monsuti)
• Town-Gas
• CO + H₂
• Reforming di C/CH₄
• H₂
• GPL
• CO

LHV vs HHV

Energia Specifica Ottenuta da una Combustione che avviene in modo stechiometrico

LHV = HHV_-mH2O lvH₂O

Combustibili Solidi

• Carboni: Maggiori quantità di CMinori di H e O

Analisi di carboni: Viene sbriciolato un carbone e si valuta la composizione

La qualità si definisce come "Rango di C"

• Lignite
• Energia
• Antracite

Bio-fuels

• Solidi
• Liquidi
• Gas

Weithase: _{[HC] [CO]}

• Bio-Diesel
• ↓ Solfati
• ↓ Particolati
• _[NOx] [?]
• Bio-Alcohols
• Fermentation
• Bio-Gas
• Digestione Anaerobica
• Syngas
• Mix Gas — Gassificazione di C
• Reforming di CH₄

Fuels dipendono da P,T

H₂

• Vettore energetico (non è fonte di energia) la trasporta
• Blue
• Gray
• Green
• + abbondante nell'universo e leggero
• Deve essere ricavato (si spende energia) da H₂O o idrocarburi
• Alta energia su massa ma bassa energia su volume

Liquidi Bunes

• Pour point → T_pour la viscosità μ=f(T) deve permettere che il liquido possa essere trasportato (μ con T_pour) e lavorato
• % → cenere in opportune condizioni di trattamento
• Specific gravity → ^{peso V_Oil}/_{peso VH2O}

La miscela deve rientrare nella zona di infiammabilità

Questi limiti sono funzione di P, T e x_fuel