STOICHIOMETRY OF COMBUSTION
combustion of fuel results from the equation of stoichiometry of oxygen/fuel reaction Stoichiometric air means the minimum air in stoichiometric mixture The stoichiometric air/fuel ratio (AFR) can be calculated from the reaction equation (g/g) For gas AFR is usually determined in m3/m 3
Combustion in the Chemistry Classroom The Ideal Ratio
internal combustion engine and emissions 3 Students will engineer and examine the accuracy of a device to measure airflow 4 Students will account for the various factors that must be explored and assessed when trying to identify and develop a feasible biofuel for internal combustion engines Connections to Chemistry
Wood Combustion Basics - Masaryk University
Wood Combustion FormulaWood Combustion Formula αC A H B O C +uO 2 +hN 2 ⇒dCO 2 +hN 2 +jHj 2 O “Stoichiometric” (ideal) Combustion: 1 lb of dry wood + 6 4 lb air Ö1 83 lb CO 2 + 0 52 lb H 2O + 5 05 lb N 2 Of course, we never achieve ideal combustion We always need significant “excess airexcess air” to approach 100 combustion
Chapter 2 Thermodynamics of Combustion
Thermodynamics of Combustion 2 1 Properties of Mixtures The thermal properties of a pure substance are described by quantities including internal energy, u, enthalpy, h, specific heat, c p, etc Combustion systems consist of many different gases, so the thermodynamic properties of a mixture result from a
Stœchiométrie II : les réactions chimiques
dans la combustion de l’octane, un composant de l’essence Un des produits, le dioxyde de carbone, est le principal gaz à effet de serre en cause dans les changements climatiques 9 1 Changements climatiques et combustion des combustibles fossiles XXX 9 2 Écriture et équilibrage des équations chimiques XXX
2 Notions sur la combustion - GR-EnAg
2 Notions sur la combustion - combustion = étape du processus de transformation de l’énergie - l’accroissement de la pression dans les cylindres dû à l’échauffement des produits de combustion, est à l’origine du travail mécanique recueilli sur l’arbre du moteur
Combustion Data for Jet-A, its Constituent Components, and
Combustion Data for Jet-A, its Constituent Components, and Surrogate Mixtures Kamal Kumar* and Chih-Jen Sung† * Department of Mechanical and Aerospace Engineering Case Western Reserve University † Department of Mechanical Engineering University of Connecticut Multi-Agency Coordination Committee for Combustion Research – 2009 Fuels Summit
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2. Notions sur la combustion- combustion = étape du processus de transformationde l"énergie
- l"accroissement de la pression dans les cylindres dû à l"échauffement des produits de combustion, est à l"origine du travail mécaniquerecueilli sur l"arbre du moteur. - la réaction de combustion correspond à un réarrangement des atomes existant dans les REACTIFS pour conduire à la formation d"espèces nouvelles ouPRODUITS de combustion.
Les réactifs de la combustion dans un moteurL"air atmosphérique (comburant)- Composition moyenne de l"air sec atmosphérique ( % volume):
Oxygène
O2: 20,9 -Azote
N2: 78,1
auxquels s"ajoutent les gaz rares : Argon Ar : 0,93 - Néon Ne :0,0018 - Hélium He : 0,0005, Krypton Kr : 0,0001 - Xénon Xe : 0,00001- ainsi que de l"anhydride carbonique CO :de 0,03à0,04
carbonique CO 2:de 0,03à0,04
- Pour la plupart des calculs, on peut adopter la compositionapprochée suivante :Oxygène : 20,9 % vol -Azote : 79,1 % vol.
Soit : 79,1/20 ,9 = 3,78 moles de
N2associées à chaque mole d"
O 2. - L"air se présentera donc sous la forme d"une mole d"oxygèneet de 3,78 moles d"azote : O 2 + 3,78.N 2Combustibles pour moteurs
- Le fonctionnement correct des moteurs à pistons exige l"utilisation de combustibles aptes à une combustionrapide,complète,sans résidussolides. - Les combustibles liquides dérivés du pétrole répondent parfaitement à ces exigences. - Terminologie : tendance est de parler de manière générale de "combustibles». - Les combustibles usuels sont obtenus en soumettant le pétrole brut à une distillationdestinée à séparer diverses fractions. Chaque tranche de produits ainsi séparée est en outre susceptible de subir divers traitements complémentaires (cracking, isomérisation, (cracking, isomérisation, - Courbe de distillation TBP (true boiling point) d"un pétrole brut. Par ordre de température de distillation croissante on trouve : - les gaz liquéfiés - l"essence (35/200 °C) - le kérosène ou " pétrole » (250/280 °C ) - le gasoil (/370 °C) - les huiles légères et lourdes - le braisEquationde combustion- Réactionglobalede combustion = équation chimique reliant les réactifs aux
produits. - En mélangestoechiométrique(mélange qui contient la quantité d"air juste nécessaire pour brûler le combustible présent) d"un hydrocarbure de formuleCnHm et d"air sec atmosphérique, on a en supposant la combustion complète : CnH m+ (n + m/4).(O2+ 3,78.N
2) ⇒n.CO
2+ m/2.H
2O + 3,78.(n + m/4).N
2+ DH c Avec DH c, enthalpie de combustionRapport air/carburant stoechiométrique - Pouvoir comburivoreL"équation de combustion stoechiométrique précédente :CnH
m+ (n+m/4).(O2+ 3,78.N
2) ⇒n.CO
2+ m/2.H
2O + 3,78.(n+ m/4).N
2 permet de calculer la masse d"air nécessaire pour brûler 1g de carburant : ys= masse d"air/masse de carburant = ce rapport air/combustible est parfois appelé pouvoir comburivore m n.1228.78,332.4/mn
ce rapport air/combustible est parfois appelé pouvoir comburivoreExemple pour un combustible C
8H18, on obtient :
ys= ? Dosage stoechiométrique- Combustible de composition CnH m= (CH y)navec y = m/n on a : n.(CH y+ (1+ y/4).(O2+ 3,78.N
2))⇒n.(CO
2+ y/2.H
2O + 3,78. (1+y/4).N
2) - la masse d"air nécessaire pour brûler 1g de carburant vaut : - Le rapport y=H/C (nombre d"atomes) suffit ainsi à déterminer lesconditions de combustion stoechiométrique par y1228.78,332.4/y1 s y conditions de combustion stoechiométrique par L"inverse du rapport air/combustible stoechiométrique s"appelledosage stoechiométrique ds y12y4.49,34 s y ss1dy=Richesse d"un mélange air/carburant-dosage-excès d"air- Si la combustion n"a pas lieu dans des conditions stoechiométriques, on peut écrire
CnH m+ A.(O2+ 3,78.N
2) ⇒n
CO2 .CO 2+ n H2O .H2O + n
N2.N 2+ n O2.O 2 - Dans ce cas la rapport masse d"air/masse de carburant vaut : - L"inverse deys"appelle dedosaged : m n. 1228.78,332.A
y y1d= - On définit laRICHESSE(f) du mélange par : -On a donc : y triquestoechioméréel f yy f s s dd== - On peut déterminer le débit d"air d"un moteur à partir: - de la mesure du débit de combustible - de la connaissance de la nature du combustible - de la richesse masse d"air = masse de combustible - Le lien entreAet la richesse est évident :
ds1.1. f m n.1 A ffff <<<<1 mélange pauvre f fff= 1 mélange stoechiométrique. f fff >>>>1 mélange riche 4 n. A f - Dans les publications anglaises et américaines on trouve les termes : Air/Fuel ratio :A/F (masse d"air/masse de combustible) Fuel/Air ratio : F/A(masse de combustible/masse d"air) - La notion deFuel-Air équivalence Ratio(F/A ER.) ou Relative Mixture strenght (R.M.S.) ou relative Fuel-Air Ratio, représentent les mêmes expressions que la richesse : Fuel -Airéquivalence
Richesse d"un mélange air/carburant-dosage-excès d"air (suite) Fuel -Airéquivalence
- Dans les publications allemandes, de même que dans le mondedes turbines à gaz et des chaudières, on trouve la notion deCoefficient d"excès d"air llll(Luftzahl) qui est égal à l"inverse de la richesse : stoechioréel AFAF Ratio fl1=Gasoil 50 PPM depuis janvier 2009- 50 particules de soufre par million7 fois plus propre que l'eurodiesel (350 PPM)- Meilleure combustion
(plus complète et plus propre) - Moins de frais d'entretien du véhicule - Recommandé pour toutes les générations de moteurs diesel (classiques, HDI, DCI, TDI, ...) - Moins de gaz nocifs (réduction des maladies respiratoires)