Förbränningsprocesser

Förbränningsprocesser är kemiska oxidationsreaktioner där ett bränsle reagerar med en oxidant, oftast syre i luft, och avger energi i form av värme och ofta ljus. Den övergripande reaktionsvägen vid fullständig förbränning av kolväten är bränsle + O2 → CO2 + H2O, men produkterna påverkas av bränsletyp och driftförhållanden.

Saldo: Utfallet beror på blandningens sammansättning och temperatur. Vid stoikiometrisk blandning används exakt den mängd luft som krävs för fullständig omvandling; överskott av luft kyler processen och kan leda till ofullständig förbränning. Bränslen och oxidantens tillstånd och tryck påverkar också hastighet och temperatur i processen.

Tre viktiga begrepp är blandningens utformning, flammtyp och temperatur: Premixed-flammor uppstår när bränsle och oxidant blandas innan antändning och är lätta att styra men kräver god blandningskvalitet; diffusion-flammor uppstår när förbränningen sker där blandningen tillåts bildas genom diffusion, vilket ofta förekommer i motorer och industriella ugnar. Turbulens påverkar blandningen och ökar reaktionshastigheten.

Användningar omfattar energiomvandling i interna förbränningsmotorer, gasturbiner och industriella ugnar samt uppvärmning och processvärme. Förbränningen ger utsläpp som CO2, CO, NOx och partiklar, och dessa kan reduceras genom optimerad förbränning, katalytisk avgasbehandling, NOx-reducering och rökgasrening.

Säkerhet och risker är centrala: blandningar mellan bränslen och oxidanter kan vara explosiva inom vissa koncentrationer och temperaturer. Därför används kontroller av flammbarhet och säkra driftslägen för att minimera risker i förbränningssystem.