Tecnologia dei materiali

V *V

AE AT

V /V

AE AT

(V -V )*100/V

AE AT AT

Dato il volume d'aria effettivamente impiegato (V ) e il volume d'aria teorico (V ), l'eccesso d'aria si determina come:

03. AE AT

(V -V )*100/V

AT AE AE

(V -V )*100/V

AE AT AT

(V -V )/(V *100)

AE AT AT

(V -V )*1000/V

AT AE AE

04. La temperatura di accensione:

è la temperatura minima cui deve essere portata la miscela combustibile- comburente affinché abbia inizio e possa autosostenersi la reazione di combustione

la temperatura a cui un combustibile si autoaccende 3

è la temperatura che si sviluppa nella combustione completa di 1 N·m di una miscela stechiometrica di aria teorica

è direttamente proporzionale all'infiammabilità

05. Per umidità di un combustibile si intende:

la quantità di calore sviluppata nel corso della combustione completa dell'unità di massa

la quantità di elementi costituenti presenti nel combustibile stesso

la quantità di acqua, in termini percentuali, presente nel combustibile

la facilità con cui una sostanza brucia causando fuoco o combustione

06. Nel meccanismo di reazione della combustione, la precombustione consiste:

nella trasmissione di parte del calore dei fumi all'ambiente con conseguente diminuzione della temperatura del sistema

nella combinazione delle specie instabili con l'ossigeno e con le molecole del combustibile in una complessa e rapida sequenza di reazioni a catena

nella formazione di specie instabili estremamente reattive che attivano le successive reazioni di ossidazione

nel contatto uniformemente distribuito tra particelle o molecole del combustibile e comburente

07. Nel meccanismo di reazione della combustione, la miscelazione consiste:

nella formazione di specie instabili estremamente reattive che attivano le successive reazioni di ossidazione

nel contatto uniformemente distribuito tra particelle o molecole del combustibile e comburente

nella combinazione delle specie instabili con l'ossigeno e con le molecole del combustibile in una complessa e rapida sequenza di reazioni a catena

nella trasmissione di parte del calore dei fumi all'ambiente con conseguente diminuzione della temperatura del sistema

08. Il ciclo del carbonio

Il carbonio si può trovare in natura in tre diverse forme allotropiche: carbonio amorfo, grafite e diamante. Tutte e tre le forme possono essere considerate come combustibili anche

se il diamante e la grafite possono essere difficilmente impiegati come tali a causa degli elevati costi di estrazione e difficoltà d9impiego.

Il carbonio amorfo è invece un combustibile utilizzato.

Il ciclo del carbonio è inteso come l9interscambio dinamico di questo elemento da parte dei quattro 89distretti99 del nostro pianeta, che sono la geosfera, la biosfera,

l9idrosfera e l9atmosfera.

Le dinamiche di interscambio sono legate a processi chimici, fisici, geologici e biologici.

09. Il potere calorifico e la temperatura di accensione

I combustibili possono essere di diversi tipi e questi vengono classificati:

- in relazione allo stato fisico: solido, liquido, gassoso;

- in relazione alla loro origine: essi possono essere naturali e artificiali/derivati.

Per valutare al meglio il loro impiego e il loro impatto ambientale è necessario conoscere degli specifici parametri energetico-strutturali, quali:

1) Composizione elementare;

2) Umidità;

3) Ceneri;

4) Potere calorifico;

5) Temperatura di accensione;

6) Limiti di infiammabilità; –

7) Aria teorica di combustione Volume teorico dei fumi;

8) Temperatura teorica di combustione;

9) Perdita al camino;

10) Potenziale termico;

11) Composizione dei fumi.

Il potere calorifico è la quantità di calore prodotta nel corso della combustione completa, nel caso di solidi e liquidi si faà riferimento all9unità di massa mentre nel gaso di gas si

farà riferimento all9unità di volume. 3 3

L9unità di misura del potere calorifico è il kcal/kg per i combustibili solidi e liquidi, mentre per i combustibili gassosi è il kcal/Nm dove il Nm indica la quantità di gas che in

condizioni normali occuperebbe il volume di un metro cubo.

A seconda del duo stato di aggregazione, il potere calorifico si suddivide in:

- Potere calorifico superiore (Qs), quando l9acqua presente al termine della combustione si trova allo stato liquido;

- Potere calorifico inferiore (Qi), quando l9acqua prodotta si trova invece allo stato di vapore.

La combustione può avvenire in ambienti chiusi o aperti, ed in base a ciò il potere calorifico viene anche distinto in:

- Potere calorifico a volume costante;

- Potere calorifico a pressione costante.

Si definisce temperatura di accensione, la temperatura minima cui deve essere portata la miscela combustibile-comburente affinché abbia inizio e si autosostenga la reazione di

combustione. Oltre alla natura dei componenti, essa dipende anche dalle condizioni di pressione, modalità di riscaldamento e dall9ampiezza della superficie di contatto tra

combustibile e comburente.

La temperatura di accensione viene utilizzata per definire l9infiammabilità di una sostanza ed esse sono inversamente proporzionali, infatti, quanto più bassa è la temperatura di

accensione, tanto più alta sarà la sua infiammabilità.

10. I limiti di infiammabilità

I combustibili possono essere di diversi tipi e questi vengono classificati:

- in relazione allo stato fisico: solido, liquido, gassoso;

- in relazione alla loro origine: essi possono essere naturali e artificiali/derivati.

Per valutare al meglio il loro impiego e il loro impatto ambientale è necessario conoscere degli specifici parametri energetico-strutturali, quali:

1) Composizione elementare;

2) Umidità;

3) Ceneri;

4) Potere calorifico;

5) Temperatura di accensione;

6) Limiti di infiammabilità; –

7) Aria teorica di combustione Volume teorico dei fumi;

8) Temperatura teorica di combustione;

9) Perdita al camino;

10) Potenziale termico;

11) Composizione dei fumi.

Si definiscono limiti di infiammabilità nella miscela carburante-comburente, le percentuali minima e massima in volume del combustibile entro le quali la concentrazione di

quest9ultimo deve essere compresa affinché la combustione si propaghi una volta innescata.

Essi sono fortemente influenzati sia dalla temperatura che dalla pressione, facendo aumentare o diminuire il campo di infiammabilità.

I limiti di infiammabilità di una miscela possono essere determinati mediante la formula empirica di Le Chatelier:

+ …

Lm = 100/((p1/L1) + (p2/L2) + (pn/Ln))

Dove:

- Lm = limite di infiammabilità della miscela;

p1 …

- pn = percentuali in volume delle sostanze componenti la miscela;

…

- L1 Ln = limite di infiammabilità del componente della miscela.

11. Aria teorica di combustione e volume teorico dei fumi

I combustibili possono essere di diversi tipi e questi vengono classificati:

- in relazione allo stato fisico: solido, liquido, gassoso;

- in relazione alla loro origine: essi possono essere naturali e artificiali/derivati.

Per valutare al meglio il loro impiego e il loro impatto ambientale è necessario conoscere degli specifici parametri energetico-strutturali, quali:

1) Composizione elementare;

2) Umidità;

3) Ceneri;

4) Potere calorifico;

5) Temperatura di accensione;

6) Limiti di infiammabilità; –

7) Aria teorica di combustione Volume teorico dei fumi;

8) Temperatura teorica di combustione;

9) Perdita al camino;

10) Potenziale termico;

11) Composizione dei fumi.

Si definisce aria teorica di combustione, il volume di aria necessario per la combustione completa del combustibile.

3

Il volume viene espresso in Nm (normal metro cubo: quantità di gas che in condizioni normali occuperebbe il volume di un metro cubo), le unità di massa del combustibile sono

3

espresse in kg, per quanto riguarda i solidi e i liquidi, in Nm per quanto riguarda i gas.

3

Per volume teorico dei fumi si intende il volume di fumi, espresso in Nm , ottenuto nella combustione completa dell9unità di massa di combustibile.

Entrambi sono parametri molto importanti nella valutazione della resa di un combustibile, ad esempio con l9aria teorica di combustione possiamo calcolare l9eccesso d9aria

presente in una combustione, ossia la presenza di quantità di aria maggiore di quella necessaria alla combustione.

Lezione 016

01. La temperatura di combustione aumenta il suo valore a causa:

del difetto o eccesso d'aria

dell'umidità dell'aria e del combustibile

dell'arricchimento dell'aria in ossigeno

delle dissociazioni termiche

Noti il volume del combustibile (V ), il volume teorico dell'aria (V ), il potere calorifico inferiore (Q ) e il calore di vaporizzazione del combustibile (Q ), si

02. C AT i V

definisce potenziale termico per i combustibili vaporizzati:

(Q -Q )/(V +V )

i V C AT

(Q +Q )/(V -V )

i V C AT

(Q +Q )*(V +V )

i V C AT

(Q +Q )/(V +V )

i V C AT

Noti il volume del combustibile (V ), il volume teorico dell'aria (V ) e il potere calorifico inferiore (Q ), si definisce potenziale termico per i combustibili

03. C AT i

gassosi:

Q /(V +V )

i C AT

Q *(V +V )

i C AT

(1-Q )/(V +V )

i C AT

Q /(V -V )

i C AT

Noti il volume dei componenti dei fumi (V), il calore sensibile dei componenti dei fumi alla temperatura di uscita dei fumi (C ) e il potere calorifico inferiore

04. s

del combustibile (Q ), la perdita al camino si determina come:

i

∑C *V*100/Q

s i

∑V*C *100/Q

s i

*100/∑V

Q *C

i s

/100*∑V

Q *C

i s

05. La temperatura di combustione si riduce rispetto a quella teorica a causa:

dell'arricchimento dell'aria in ossigeno

del preriscaldamento dell'aria e del combustibile

della combustione con il solo ossigeno

del difetto o eccesso d'aria

06. La temperatura di combustione si riduce rispetto a quella teorica a causa:

delle dissociazioni termiche

dell'arricchimento dell'aria in ossigeno

della combustione con il solo ossigeno

del preriscaldamento dell'aria e del combustibile

07. La temperatura di combustione aumenta il suo valore a causa:

dell'umidità dell'aria e del combustibile

del preriscaldamento dell'aria e del combustibile

del difetto o eccesso d'aria

delle dissociazioni termiche

Lezione 016

08. La perdita al camino e il potenziale termico

I combustibili possono essere di diversi tipi e questi vengono classificati:

- in relazione allo stato fisico: solido, liquido, gassoso;

- in relazione alla loro origine: essi possono essere naturali e artificiali/derivati.

Per valutare al me