Appunti molto dettagliati del corso di Sistemi di combustione

SISTEMI DI COMBUSTIONE: SLIDE 2: COMBUSTIONE = serie di reazioni di ossidazione di natura esotermica, quindi prevedono aumento di entalpia del sistema legata al rilascio del calore dalla reazione, che è l’effetto utile cercato dall’uso di processsi di combustione. Fondamentalmente il passaggio che prevede la conversione di energia potenziale chimica (combustibile) in energia termica con aumento di T del fluido di lavoro è l’obbiettivo. Il combustibile è a bse di C e H tipicamente, idrocarburo, composto organico quindi, ma come vedremo gli scenari energetici ci porteranno alla necessità di considerare combustibili diversi, per quanto in definitiva la loro applicazione finale vedrà sempre il coinvolgimento di carbonio e idrogeno nel processo. SLIDE 3: Per quanto riguarda l’ossidante, sarà O2, tipicamente nella sua forma più comune, la sua disponibilità come elemento, in ragione del 21% del volume all’interno dell’aria. Ci sono applicazioni con combustioni con solo O2 (ossicombustione) o con flussi ossidanti con tenore di O2 diversi da quella dell’aria. Questi ovviamente richiedono trattamenti dell’aria in ingresso per modificarne il tenore di O2. Ci sono applicazioni di interesse per le TAG dove il tenore di O2 si riduce rispetto allo standard. La composizione standard dell’aria a Pamb, prevede una sostanziale prevalenza di azoto, pari al 79% in volume e il 21% in volume è O2, nella realtà ci sono anche 1-2% di CO2-H2O e altra merda, ma per il nostro campo possiamo pensare l’aria fatta di O2 e N2. Ci sono applicazioni che prevedono una combustione con flusso di ossidante con tenore di O2 più basso previsto nell’aria standard. Un applicazione su tutte è la ricircolazione dei gas di scarico in uscita adalla turbina in ingresso del compressore. Questa operazione comporta un viziaggio dell’aria e di ossidante effettivo in ingresso, che vede un aumento di tenore di N2 e CO2 riducendo il tenore di O2. Questo sistema (EGR) nasce per ridurre le emissioni di NOx, usatissima nei Diesel e nelle TAG dove vi sia un applicazione dove si necessita aumenta il tenore di CO2 allo scarico della turbina, e quindi l’effettiva percentuale di CO2 che i gas di scarico presentano, e ciò va a vantaggio dei sistemi di cattura e sequestrazione della CO2 nei fori. La riduzione del tenore di O2 comporta una variazione importante del processo di combustione, a cominciare dalla stechiometria per poi arrivare alla T alla velocità di reazione eccetera. Altra definizione importante: i processi di combustione che interessano i combustori delle TAG tipicamente a questi livelli di P e T si tratta il fluido di lavoro come una miscela di gas perfetti, che mi permette di semplificare molto la trattazione. Il processo di combustione, si sviluppa nel contesto di un fluido in moto. I fenomeni di tipo reattivo si sviluppano in processi termofluidodinamici. Possiamo individuare all’interno di un processo di combsutione un numero molto elevato di sca