Cours sur la combustion

Leçon 1 • Aperçu des combustibles et des comburants

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

Leçon 2 • Le triangle du feu et le tétraèdre

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

Leçon 3 • Produits de combustion et émissions

Identifie les produits de combustion primaires et secondaires, notamment le CO2, H2O, 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 apprenants 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 temps de retard à l'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 apprenants tracent les voies radicalaires qui soutiennent 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 apprenants prédisent les compositions des produits à l'équilibre à haute température.

Leçon 2 • Deuxième principe et entropie dans la combustion

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

Leçon 3 • Premier principe appliqué à la combustion

Applique la conservation de l'énergie aux systèmes de combustion ouverts et fermés. Les apprenants calculent le dégagement de chaleur et le travail pour les processus en écoulement stationnaire 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 maximale.

Leçon 1 • Vitesse de flamme laminaire

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

Leçon 2 • Structure de la flamme prémélangée

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

Leçon 3 • Régimes de flamme turbulente

Présente les régimes de flammes turbulentes prémélangées et non prémélangées à l'aide du diagramme de Borghi. Les apprenants classifient les flammes par les nombres de Damköhler et de Karlovitz.

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

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

Leçon 1 • Combustion du charbon et gazéification

Analyse les réactions d'oxydation de surface et de gazéification des particules de charbon. Les apprenants appliquent les modèles de noyau rétrécissant et de particule rétrécissante pour prédire la combustion complète.

Leçon 2 • Fondamentaux de la combustion en spray

Couvre l'atomisation, la distribution de taille de gouttelettes et l'interaction spray-flamme. Les apprenants évaluent comment la qualité du spray 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 apprenants sélectionnent la technologie de combustion en fonction des propriétés du combustible et des exigences de capacité.

Leçon 4 • Évaporation et combustion des gouttelettes liquides

Dérive la loi en D-carré pour l'évaporation et la combustion des gouttelettes. Les apprenants calculent la durée de vie des gouttelettes et la distance de la flamme pour les systèmes de spray.

Leçon 1 • Métriques de performance des systèmes de combustion

Définit le rendement de combustion, le facteur de forme et la consommation spécifique de carburant. Les apprenants utilisent ces métriques 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 apprenants évaluent la perte de charge, le facteur de forme et les exigences de refroidissement du liner.

Leçon 3 • Types de brûleurs industriels et sélection

Passe en revue les brûleurs prémélangés, à buse de mélange et à tube radiant pour le chauffage industriel. Les apprenants associent le type de brûleur à la température du processus, au combustible et aux exigences de modulation.

Leçon 4 • Combustion dans le moteur à combustion interne

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

Leçon 1 • Techniques primaires de contrôle des émissions

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

Leçon 2 • Formation et oxydation de la suie

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

Leçon 3 • Mécanismes de formation des NOx

Couvre les voies des NOx thermiques, prompts et du combustible avec les étapes limitant la vitesse. Les apprenants 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 la combustion incomplète et à l'extinction. Les apprenants identifient les conditions qui augmentent les émissions d'hydrocarbures imbrûlés et appliquent des mesures correctives.

Leçon 1 • Chimie réduite et tabulée

Couvre l'ILDM, le FGM et la tabulation de chimie basée sur l'apprentissage automatique pour la CFD. Les apprenants 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 de chimiluminescence. Les apprenants 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 apprenants 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 apprenants comparent les résultats de simulation avec les données expérimentales et quantifient la confiance dans les prédictions.