Cours sur la combustion

Leçon 1 • Aperçu des combustibles et des oxydants

Couvre les combustibles solides, liquides et gazeux ainsi que les oxydants courants. Les étudiants distinguent les catégories de combustibles par état physique et composition chimique.

Leçon 2 • Le triangle et le tétraèdre du feu

Présente le triangle du feu et son extension au tétraèdre de la combustion. Relie le combustible, l'oxygène, la chaleur et les réactions en chaîne comme conditions d'inflammation interdépendantes.

Leçon 3 • Produits de combustion et émissions

Identifie les produits de combustion primaires et secondaires, y compris le CO2, le H2O, le CO et les particules. Relie la formation des produits au type de combustible et à la complétude de la combustion.

Leçon 4 • Thermochimie de base de la combustion

Explique l'enthalpie de combustion, la chaleur de formation et la loi de Hess. Fournit le cadre quantitatif pour calculer l'énergie libérée dans les réactions.

Leçon 1 • Mécanismes réactionnels simplifiés

Présente les mécanismes globaux, squelettiques et détaillés pour la modélisation pratique. Les étudiants sélectionnent la complexité du mécanisme appropriée pour des problèmes d'ingénierie donnés.

Leçon 2 • Théorie de l'inflammation et auto-inflammation

Distingue l'inflammation pilotée de l'auto-inflammation et de l'emballement thermique. Relie le délai d'inflammation à la réactivité du combustible et aux conditions ambiantes.

Leçon 3 • Théorie de la vitesse de réaction

Couvre la théorie des collisions, l'énergie d'activation et l'équation d'Arrhenius. Établit la relation mathématique entre la température et la vitesse de réaction.

Leçon 4 • Mécanismes de réaction en chaîne

Explique les étapes d'initiation, de propagation, de ramification et de terminaison dans les chaînes de combustion. Les étudiants retracent les voies des radicaux qui entretiennent ou éteignent les flammes.

Leçon 1 • Équilibre chimique et énergie de Gibbs

Couvre les constantes d'équilibre, la minimisation de l'énergie libre de Gibbs et la dissociation. Les étudiants prédisent les compositions des produits à l'équilibre à haute température.

Leçon 2 • Deuxième loi et entropie dans la combustion

Introduit la génération d'entropie et l'irréversibilité dans la combustion. Les étudiants évaluent la destruction d'exergie et identifient les pertes thermodynamiques dans les systèmes réels.

Leçon 3 • Première loi appliquée à la combustion

Applique la conservation de l'énergie aux systèmes de combustion ouverts et fermés. Les étudiants calculent le dégagement de chaleur et le travail pour les processus en écoulement continu et par lots.

Leçon 4 • Calcul de la température de flamme adiabatique

Dérive la température de flamme adiabatique pour les flammes prémélangées et de diffusion. Relie la stœchiométrie, la capacité thermique et la dissociation aux limites de température maximales.

Leçon 1 • Vitesse de combustion laminaire

Définit la vitesse de combustion laminaire et sa dépendance à la composition du mélange et à la température. Les étudiants utilisent des corrélations pour estimer la vitesse de combustion des combustibles courants.

Leçon 2 • Structure de la flamme prémélangée

Décrit les zones de préchauffage, de réaction et post-flamme d'une flamme laminaire prémélangée. Les étudiants identifient les profils d'espèces et de température à travers le front de flamme.

Leçon 3 • Régimes de flamme turbulente

Introduit les régimes de flamme turbulente prémélangée et non prémélangée à l'aide du diagramme de Borghi. Les étudiants classifient les flammes par les nombres de Damköhler et de Karlovitz.

Leçon 4 • Structure de la flamme de diffusion et Burke-Schumann

Analyse le modèle de Burke-Schumann pour les flammes de diffusion laminaires. Les étudiants cartographient les zones de mélange du combustible et de l'oxydant et localisent la surface stœchiométrique de la flamme.

Leçon 1 • Combustion du charbon et gazéification

Analyse les réactions d'oxydation de surface et de gazéification des particules de charbon. Les étudiants appliquent les modèles de retrait du noyau et de retrait de la particule pour prédire la combustion.

Leçon 2 • Principes fondamentaux de la combustion par pulvérisation

Couvre l'atomisation, la distribution de la taille des gouttelettes et l'interaction pulvérisation-flamme. Les étudiants évaluent comment la qualité de la pulvérisation affecte l'efficacité de la combustion et les émissions.

Leçon 3 • Combustion de combustible pulvérisé et sur grille

Compare les brûleurs à combustible pulvérisé avec les systèmes à grille fixe et mobile. Les étudiants sélectionnent la technologie de combustion en fonction des propriétés du combustible et des besoins de capacité.

Leçon 4 • Évaporation et combustion des gouttelettes liquides

Dérive la loi en D² pour l'évaporation et la combustion des gouttelettes. Les étudiants calculent la durée de vie des gouttelettes et la distance de détachement de la flamme pour les systèmes de pulvérisation.

Leçon 1 • Mesures de performance des systèmes de combustion

Définit le rendement de combustion, le facteur de forme et la consommation spécifique de combustible. Les étudiants utilisent ces mesures pour évaluer et comparer les performances des dispositifs de combustion.

Leçon 2 • Conception de la chambre de combustion de turbine à gaz

Analyse les zones primaire, secondaire et de dilution dans les chambres de combustion annulaires et can-annulaires. Les étudiants évaluent la perte de charge, le facteur de forme et les besoins de refroidissement du revêtement.

Leçon 3 • Types et sélection de brûleurs industriels

Passe en revue les brûleurs prémélangés, à injection et à tube radiant pour le chauffage industriel. Les étudiants associent le type de brûleur à la température du procédé, au combustible et aux besoins de modulation.

Leçon 4 • Combustion dans les moteurs à combustion interne

Examine les processus de combustion à allumage commandé et à allumage par compression, ainsi que le cognement. Les étudiants relient le calage de la combustion, le débit de dégagement de chaleur et le rendement indiqué.

Leçon 1 • Techniques primaires de contrôle des émissions

Couvre la combustion étagée, le fonctionnement pauvre prémélangé, la recirculation des gaz d'échappement et l'injection d'eau. Les étudiants sélectionnent des contrôles primaires pour atteindre simultanément les objectifs de NOx et de CO.

Leçon 2 • Formation et oxydation de la suie

Retrace la nucléation de la suie, la croissance de surface et l'oxydation dans les flammes de diffusion. Les étudiants prédisent la fraction volumique de suie et appliquent des modifications de conception pour réduire les émissions de particules.

Leçon 3 • Mécanismes de formation des NOx

Couvre les voies thermique, prompte et du combustible des NOx avec les étapes limitant la vitesse. Les étudiants calculent la production de NOx en fonction de la température, du temps de séjour et de l'azote du combustible.

Leçon 4 • Émissions de CO et d'hydrocarbures imbrûlés

Explique la formation de CO due à une combustion incomplète et à l'extinction. Les étudiants identifient les conditions qui augmentent les émissions d'hydrocarbures imbrûlés et appliquent des mesures correctives.

Leçon 1 • Chimie réduite et tabulée

Couvre les méthodes ILDM, FGM et la tabulation chimique basée sur l'apprentissage automatique pour la CFD. Les étudiants réduisent les mécanismes détaillés tout en préservant la précision pour les conditions de flamme cibles.

Leçon 2 • Diagnostics optiques de la combustion

Présente la fluorescence induite par laser, la diffusion Rayleigh et l'imagerie par chimiluminescence. Les étudiants conçoivent des configurations de diagnostic pour mesurer la température et les espèces dans les flammes.

Leçon 3 • Modèles de turbulence pour la combustion

Compare les modèles de dissipation de tourbillons, de flammelette et de PDF transporté pour la combustion turbulente. Les étudiants sélectionnent la fermeture appropriée en fonction du régime de flamme et du budget de calcul.

Leçon 4 • Validation de modèle et analyse d'incertitude

Applique la vérification, la validation et la quantification de l'incertitude aux modèles de combustion. Les étudiants comparent les résultats de simulation avec les données expérimentales et quantifient la confiance dans les prévisions.