Si ricorda che per combustione s’intende la reazione chimica tra un
combustibile e l'ossigeno atmosferico. Un esempio può essere (combustione del
metano):
CH4 + 2 O2→ CO2 + 2 H2O
La reazione si "legge" nel seguente modo: una mole di CH4 reagisce con due moli di O2 (reagenti) per formare una mole di CO2 e due moli di H2O (prodotti).
In base al significato fisico di moli si può anche ragionare in termini di masse, e cioè si può dire che 16 [kg] di CH4 reagiscono con 2⋅32[⋅kg] di O2 per formare 44 [kg] di CO2 e 2⋅18 [kg] di H2O.
La reazione per avvenire completamente richiede una ben precisa quantità d’ossigeno e quindi d’aria.
La quantità di aria strettamente necessaria alla combustione è detta aria teorica; tuttavia anche se per far avvenire rapidamente e completamente la combustione è sempre necessario fornire aria in eccesso.
Come già illustrato l'energia potenziale chimica dei reagenti (CH4 e O2) è più elevata di quella dei prodotti della reazione
(CO2 e H2O) per cui la variazione d’energia potenziale chimica si ritrova sotto forma di energia termica.
Come si ricorderà l’energia termica prodotta dalla combustione di 1 [kg] di combustibile è detta potere calorifico H del combustibile [J/kg].
Si può ricordare che se i fumi vengono raffreddati sotto la temperatura di rugiada, il vapore acqueo presente nei fumi potrà in parte condensare, consentendo il recupero di calore di condensazione.
Come già osservato vi sono quindi due poteri calorifici e cioè il potere calorifico inferiore Hi e il potere calorifico superiore Hs:
il primo risulta minore in quanto non tiene conto del recupero di calore di condensazione;
recupero che, ovviamente, diviene possibile solo raffreddando notevolmente i fumi (moderne caldaie a condensazione).
Nella seguente tabella è riportato il valore del potere calorifico inferiore Hi di alcuni comuni combustibili.
Tipo di combustibile Hi[kJ/kg]
Gasolio 41900
Gas naturale 34500
Legna da ardere 18200
Se la combustione avviene con un’insufficiente quantità d’aria, la reazione non si
completa e si ha formazione d’ossido di carbonio (CO), gas notevolmente nocivo.
Il controllo adeguato della combustione risulta quindi di grande importanza sia per
massimizzare la quantità d’energia termica ottenuta, sia per evitare la formazione di
ossido di carbonio.
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