Flamma fumo est proxima (Dove c'è fumo c'è fiamma ... - Cineas

Potere calorifico inferiore, quando l’acqua è considerata allo stato di vapore.
La relazione tra i due poteri calorifici è data da:
PCI = PCS - 600 x (U + 9H)
__________________
Dove U = percentuale in peso di acqua (umidità) contenuta nel combustibile
H = percentuale di idrogeno contenuto nel combustibile
600 = kcal necessarie all’evaporazione di 1 kg di acqua.
Ai fini pratici, come già detto, si utilizza maggiormente il potere calorifico inferiore
con l’acqua allo stato di vapore. Il potere calorifico di un generico combustibile può
essere determinato:
Sperimentalmente con la bomba calorimetrica, in cui una quantità nota di
combustibile è bruciata completamente (in ossigeno sotto pressione).
Assumendo le condizioni adiabatiche (cioè senza scambio di calore con
l’ambiente), la quantità di calore rilasciata è calcolata dall’aumento di
temperatura (ΔT) del calorimetro (immerso in un bagno d’acqua) e del suo
contenuto.
Mediante calcolo se si conosce la stechiometria della combustione o l’analisi
elementare.
4. Temperatura adiabatica di fiamma
Torniamo per un attimo alle due reazioni di combustione stechiometriche (1) e (2)
del metano con ossigeno e aria: in entrambe le reazioni una mole di metano
reagisce con due moli di ossigeno; poiché è presente, in entrambi i casi, la stessa
quantità di combustibile la quantità di calore rilasciata sarà la stessa per le due
reazioni. Diversa è invece la temperatura finale raggiunta dai gas di combustione:
nel caso dell’aria, l’azoto che non partecipa alla reazione di combustione,
assorbirà una parte del calore generato agendo come diluente termico, per cui la
temperatura finale raggiungibile sarà minore rispetto alla combustione con il solo
ossigeno.
La temperatura finale teorica raggiungibile da una combustione, denominata
temperatura adiabatica di fiamma, può essere calcolata manualmente per sistemi
relativamente semplici. Per applicazioni più complicate si ricorre ad appositi
software.
Consideriamo, come esempio di calcolo manuale, la combustione stechiometrica
del propano (C3H8) in aria a 25 °C.
C3H8 + 5O2 + 18,8N2 →3CO2 + 4H2O + 18,8N2
100
ΔHc = -2044 kJ/mol
Poiché ΔHc = cp x ΔT, dove cp è il calore specifico medio dei prodotti di
combustione e ΔT è l’aumento adiabatico di temperatura potremo scrivere ΔT =
ΔHc/cp.