Vai alla Home Page About me Courseware Federica Living Library Federica Federica Podstudio Virtual Campus 3D Le Miniguide all'orientamento Gli eBook di Federica La Corte in Rete
 
 
Il Corso Le lezioni del Corso La Cattedra
 
Materiali di approfondimento Risorse Web Il Podcast di questa lezione

Antonio Cavaliere » 4.Combustione omogenea sostanziale/Autoignizione


Combustione omogenea sostanziale/Autoignizione

L’autoignizione è un processo di combustione omogenea per il quale la miscela non raggiunge la temperatura adiabatica.
Rappresenta la prima fase di un processo di combustione, no prodotti di ossidazione completa.
Dipende da molti fattori (parametri ambientali; configurazione del sistema: reattore in flusso, batch).
Può essere un processo desiderato o indersiderato.
Differenti criteri per la determinazione (∆T, emissione luminosa, ∆p). Procedure standard predefinite.

L’autore della lezione è Mariarosaria de Joannon

Combustione omogenea sostanziale/Autoignizione

Nei motori diesel:

  • la fenomenologia è particolarmente complessa
  • il ritardo all’ignizione è dell’ordine del millisecondo

Combustione omogenea sostanziale/Autoignizione


Combustione omogenea sostanziale/Autoignizione

Nella figura (b): Durante la propagazione del fronte di reazione, la miscela combustibile/aria non ancora reagita è compressa e riscaldata.
Può quindi dare luogo ad autoignizone: Incombusti sollecitazioni meccaniche, perdita di efficienza.


Sistema CH4/O2


Meccanismo di iniziazione primaria

Nella fase di autoignizione sono presenti solo il combustibile ed il diluente.

Nella fase di autoignizione sono presenti solo il combustibile ed il diluente.


Meccanismo di iniziazione primaria

Decomposizione termica: è favorita alle altissime temperature, ha energia di attivazione di 88000 cal/mole.

Estrazione esterna: è favorita alle basse temperature. Infatti, l’energia di attivazione è circa di 56000 cal/mole mentre la prima reazione.


Meccanismo di iniziazione primaria

I radicali H e HO2 che si formano sono coinvolti nelle reazioni di ramificazione di catena caratteristiche del sistema idrogeno/ossigeno.

La relativa stabilità del radicale HO2 consente la formazione di H2O2:

HO2 + HO2 ⇒ H2O2

CH4 + HO2 CH3+H2O2

Il radicale H2O2 si dissocia rendendo disponibili radicali OH:

H2O2 + M OH + OH + M

Ha il via il meccanismo di iniziazione secondaria.

Meccanismo di iniziazione primaria

I radicali H possono reagire secondo i seguenti canali:

CH4 + H → CH3 + H2

(Tale reazione di estrazione è favorita rispetto all’ossidazione di H stesso)

H + O2 + M → HO2 + M

Meccanismo di iniziazione primaria

Il radicale metilico è piuttosto stabile.

Il radicale metilico è piuttosto stabile.


Meccanismo di iniziazione primaria

In passato i dati cinetici disponibili facevano supporre che il radicale metilico potesse reagire con l’ossigeno secondo la reazione:

CH3 + O2 HCO + H2O


Successivamente, il percorso reattivo più probabile sembrava essere quello descritto dalla reazione di ossidazione del radicale CH3 da parte di O2, che porta alla formazione di formaldeide ed OH:

CH3 + O2 HCHO + OH

Attualmente, il prodotto principale della reazione tra il radicale metilico e l’ossigeno molecolare è ritenuto essere il radicale CH3O:

CH3 + O2 CH3O + O

Meccanismo di iniziazione primaria

Percorsi paralleli di ossidazione coinvolgono i radicali OH e O secondo le reazioni:

CH3 + O CH2O + H

CH3 + OH CH2O + H2

CH3 + OH CH3O + H

Meccanismo di iniziazione primaria


Ricombinazione


Ricombinazione


Condizioni di sistema adiabatico impermeabile

Ignizione a singolo stadio.

Ignizione a singolo stadio.


Condizioni di sistema adiabatico impermeabile


Condizioni di sistema adiabatico impermeabile


Condizioni di sistema adiabatico impermeabile

La dipendenza del ritardo all’ignizione dalla concentrazione di H2O2, dalla temperatura e dalla pressione può essere ottenuta formalmente esprimendo la velocità della reazione di dissociazione del perossido:

\frac{d[H_2O_2]}{dt}=-k[H_2O_2][M]

Mettendo in evidenza la quantità [H2O2]/(d[H2O2]/dt) che rappresenta un tempo caratteristico di dissociazione:

\tau=\frac{[H_2O_2]}{\frac{d[H_2O_2]}dt}=\frac 1 {[M]k}=[M]^{-1}\frac{\text{exp}(E/RT)}A

  • Contenuti protetti da Creative Commons
  • Feed RSS
  • Condividi su FriendFeed
  • Condividi su Facebook
  • Segnala su Twitter
  • Condividi su LinkedIn
Progetto "Campus Virtuale" dell'Università degli Studi di Napoli Federico II, realizzato con il cofinanziamento dell'Unione europea. Asse V - Società dell'informazione - Obiettivo Operativo 5.1 e-Government ed e-Inclusion