Combustione e l'inquinamento delle acque e delle prestazioni

A proposito di combustione e l'acqua ...

Con Rémi Guillet (il 03 / 03 / 2012)

Il prezzo del carburante e altri combustibili non ho finito "fiammata", inducendo il recupero di dibattiti (vedi Wikipedia), come quello associato con una certa credenza in un effetto misterioso, più o meno un "doping nello ricorrenti acqua "(o altri effetti derivanti dall'attuazione su motori o altri bruciatori di un meno più o" sistema opaco "dove l'acqua avrebbe sofferto" liberi "di energia-trasformazioni, diventando combustibile stesso!) ci riporta a tre informazioni essenziali pensiamo a "combustione e acqua" informazioni dalla nostra tesi " Combustione e prestazioni sul bagnato »(Tesi presentata nel 2002 presso l'Università di Nancy 1 - Henri Poincaré - e direttamente accessibile in versione integrale utilizzando l'indirizzo elettronico.

1- L'acqua in arrivo in una zona in cui si sviluppa la combustione (in una macchina termica: motore a combustione interna o esterna, caldaia, ecc. - e se questa acqua viene portata sotto forma di vapore o liquido, dall'aria di combustione, da carburante, iniettato separatamente -) ha tutte le possibilità di migliorare la "qualità" della combustione (del carburante identificato come tale!). Potendo intervenire sull'atomizzazione di goccioline di un combustibile liquido (idrocarburi pesanti) oltre che sulle molteplici reazioni chimiche "intermedie" sviluppatesi durante la combustione, quest'acqua "aggiuntiva" consente in certi casi di avvicinarsi a combustioni "difficili". più (se questo è chimicamente possibile), la loro completezza, respingendo così meno particelle e altri materiali incombusti. Inoltre, e in tutti i casi, la presenza di acqua aggiuntiva riduce la formazione di NOx, perché la combustione che si avvicina alla perfezione, soprattutto nel caso della stechiometria, è con questa "zavorra termica" acqua aggiuntiva relativamente "più fredda" quindi sempre meno favorevole alla formazione di ossidi di azoto. (Cfr. Riferimenti indicati nella tesi già citata).

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2- Quindi, la presenza di acqua nella camera di combustione di una macchina termica modifica la dinamica fisico-chimica della combustione e se l'alimentazione idrica è controllata, questa aggiunta di acqua, da sola, sarà sufficiente, attraverso una migliore combustione, per giustificare le migliori prestazioni registrate da detta macchina termica: migliore efficienza meccanica per un motore, o ancora più potenza “nominale”, in particolare per alcune turbine a gas… E maggiore “discrezione ecologica”!

Dal nostro punto di vista non c'è altro da invocare per "capire" cosa sta succedendo con certi motori "drogati" con l'aggiunta di acqua. Partendo quindi da un motore che “brucia” male il proprio carburante, quindi necessariamente inefficiente, l'acqua aggiunta ha tutte le possibilità di migliorare la combustione e quindi, contemporaneamente, di ridurre il “consumo” di detto motore. Ovviamente, più la macchina in questione è inizialmente poco performante, più il vantaggio legato all'introduzione di acqua aggiuntiva può essere significativo! (Cfr. Gli esempi spesso ripresi sui vecchi motori diesel, sui motori a due tempi ...)

Al contrario, niente da aspettarsi molto spettacolare da un motore in buone condizioni. Si noti che la quantità di acqua immessa deve essere sempre controllata e non superare una certa soglia, altrimenti è possibile discostarsi dall'effetto desiderato, potrebbero poi comparire altro inquinamento, in particolare con la formazione di CO ... (Senza dimentica che l'acqua in grandi quantità soffoca o "spegne" il fuoco!).

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3- Ora, immaginando una macchina termica inizialmente esemplare dal punto di vista della combustione, resta che l'acqua può consentire al termodinamico di considerare dei cicli (recupero, rigenerativo, combinato ecc.) Che possono aumentare notevolmente l'efficienza meccanica del sistema (rispetto al motore tradizionale, in ciclo "aperto"; si veda la tesi che presenta ampiamente questi cicli).

D'altra parte, tornando alla combustione, un'altra cosa da ricordare. Si tratta dello sfruttamento dei cambi di fase dell'acqua derivanti dalla combustione. La sua condensazione (se effettivamente effettuata in un recuperatore ad hoc) diventa così una fonte di recupero “definitivo” dell'energia di combustione. Si tratta di generatori di calore a condensazione per impianti di riscaldamento a “bassa temperatura” (caso di impianti di riscaldamento residenziale con radiatori sovradimensionati, con riscaldamento a pavimento, la cui temperatura rimane ben al di sotto dei 60 ° C, ecc.). Ma si evoca anche il ciclo * "pompa vapore acqueo" che permette di ampliare il campo di applicazione di detti generatori a condensazione in caso di riscaldamento a temperatura più elevata, quindi superiore a 60 ° C, ovvero il caso di riscaldamento collettivo o altri impianti termici nel settore terziario, ecc.). Queste ultime pompe a vapore acqueo (o scambiatore di calore e massa nei prodotti della combustione prima dello scarico e dell'aria di combustione) portano di fatto ad una forma di “combustione umida” con le sue specifiche virtù ecologiche garantite (in particolare quella dei bassi NOx, ecc.). Possiamo ancora fare riferimento alla tesi spesso citata o al lavoro "Dal diagramma igrometrico della combustione alle pompe di vapore acqueo" o ad articoli recenti ** (scritti in inglese) apparsi sulla scheda dell'autore di Rémi. Guillet chez l'harmattan nella sezione articoli contributi come "Il ciclo della pompa del vapore acqueo sottolinea i vantaggi della combustione a umido"

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4 Soluzioni (Aggiunta la 14-10-2015) Nel caso dei motori alternativi, possiamo anche ricordare il (già noto) potere "anti-detonazione" dell'acqua, elemento a priori inerte che (se iniettato in fase liquida durante l'evaporazione, ridurrà la temperatura di fine compressione della miscela), può quindi portare il termodinamico a sfruttare questa ulteriore iniezione di acqua per aumentare il rapporto di compressione del ciclo e migliorare così l'efficienza meccanica della macchina, o anche la sua potenza (questione di equilibrio tra la riduzione di potenza energia immessa nel cilindro e guadagno di efficienza meccanica del ciclo). (Cfr. Il promemoria nel sommario del titolo “Combustione a umido” https://www.amenza.ma/wet-way-combustion.html pubblicato nel 2001 da Elsevier)…

Altro:
La “combustione umida” spiegata da R.Guillet in poi forums
Scarica il sommario: Combustione e prestazioni sul bagnato

1 commento su "Combustione e acqua, inquinamento ed efficienza"

  1. «Ulteriori spiegazioni dall'autore dell'articolo, Rémi Guillet

    1 - Il primo principio della termodinamica ci insegna che la somma del lavoro + calore scambiato con l'esterno di un “sistema” dipende solo dallo stato iniziale e dallo stato finale. Quindi il potere calorifico di un combustibile che ha subito una combustione completa non dipende dal “percorso seguito” (che ci sia riciclo, reazione intermedia o meno!).

    2 - Per quanto riguarda la sola produzione di lavoro (che è l'obiettivo di un motore termico, sono decisivi i parametri "meccanici" del ciclo motore (in particolare il rapporto di compressione, che agisce sulle temperature di fine compressione e fine espansione) Da qui il potenziale interesse di acqua addizionale che permette un aumento di detto rapporto di compressione…).

    (Recensito il 26 maggio 2016) »

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