Sistemi Energetici - nozioni

Combustibili e loro reazioni

Reazione di combustione: reazione di ossidazione di sostanze chiamate "combustibili chimici" la cui ossidazione è fortemente esotermica.

Metodo facile per stimare potenza termica da un combustibile.

Classificazione combustibili

Classificazione combustibili: qualsiasi sostanza o consumo che può essere convertita in energia utile (calore o lavoro) tramite una reazione chimica o nucleare.

Combustibili e loro reazioni

Reazione di combustione: reazione di ossidoriduzione di sostanze chiamate "combustibili chimici" la cui ossidazione è fortemente esotermica.

Metodo facile per stimare potenza termica da un combustibile.

Classificazione combustibili

Combustibili fossili

Combustibili fossili derivano della fossilizzazione di sostanze organiche (animali, vegetali) che causa la pulizia di atomi di azoto N e ossigeno O, immagazzina solfati.

Il processo di formazione è lento e poiché:

• Tasso di consumo > Tasso di formazione: sono non rinnovabili

Biomasse

Biomasse derivano dal ciclo naturale del carbonio, un ciclo biogeochimico che consente lo scambio di carbonio (C) tra biosfera, geosfera, idrosfera ed atmosfera.

Combustibili solidi

I combustibili solidi: l’aumento di presenza del carbonio mi consente una maggiore facilità di utilizzo, maggiore PCI e una diminuzione di umidità.

Caratterizzazione

Combustibili solidi: con la composizione atomica in massa precisa non è possibile distinguere le singole molecole che lo costituiscono.

Costituito da atomi di N, C, H, O, S legati in modo non periodico.

Combustibili gassosi

Combustibili gassosi: con la composizione molecolare in quanto facile individuare le tipologie di molecole che li compongono.

Combustibili liquidi

Combustibili liquidi: miscela liquida di idrocarburi.

La benzina autotrazione indica una miscela di idrocarburi aventi tra i 4 e 12 atomi di carbonio.

C₄H₁₀ -> C₁₂H₆

Composizione atomica in massa.

Cenere

Cenere: frazione di combustibile che non viene condotta alle unità solide che al massimo può fondere ossidi di:

• Silicio
• Ferro
• Calcio
• Alluminio
• Potassio
• Sodio

2,5% 1,3% 0,5%

• Alto tenore di zolfo
• Medio tenore di zolfo
• Basso tenore di zolfo
• Senza tenore di zolfo

Oli combustibili

Valutazione prodotti di combustione

Dal bilancio dell'energia:

Q_reaz(T, P) = ∑_k=2ⁿN_P,kρ_P,k^N,Pk(T, P)h_k - ∑_k=1ⁿN_R,kρ_R,k^N,Pk(T, P)h_k

Come lo quantifico?

• Ossidazione completa
• Equilibrio chimico
• Teoria di cinetica chimica

Si aggiungono alle equazioni di bilancio atomico, condominio (ipotizzando) la possibile molecola allo scenario.

1. Ossidazione completa

"Tutti gli atomi ossidabili vanno a formare il composto ossidato più s