Le calculateur de température de combustion estime la température de flamme adiabatique obtenue lors d'un processus de combustion. Ce calcul est crucial pour optimiser rendement de combustion, en minimisant la formation de polluants et en améliorant l'utilisation du carburant. Il aide les ingénieurs et les scientifiques à déterminer la température maximale en fonction des propriétés du carburant, des conditions des réactifs et des produits de combustion spécifiques.
Formule de calcul de la température de combustion
La formule de la température de combustion adiabatique est :
T_combustion = T_initiale + (ΔH_combustion / Σ(n_i * c_p,i))
Où :
- T_combustion est la température de combustion adiabatique (en kelvins, K).
- T_initial est la température initiale des réactifs (en kelvins, K).
- ΔH_combustion est le chaleur de combustion (en joules ou kilojoules par taupe de carburant).
- n_i est le nombre de moles de chaque espèce de produit.
- c_p,i est la capacité thermique spécifique de chaque espèce de produit (en joules par mole par kelvin, J/(mol·K)).
Formules de variables dépendantes
- Chaleur de combustion
ΔH_combustion = Σ(ΔHf_réactifs) – Σ(ΔHf_produits)
Où :- ΔHf_reactants est le enthalpie de formation de réactifs.
- ΔHf_products est l'enthalpie de formation des produits.
- Capacité thermique totale des produits
Σ(n_i * c_p,i) = n_CO2 * c_p,CO2 + n_H2O * c_p,H2O + n_N2 * c_p,N2 + …
Où :- n_CO2, n_H2O, n_N2, etc., sont les moles de produits de combustion.
- c_p,CO2, c_p,H2O, c_p,N2, etc., sont les capacités thermiques spécifiques des produits.
- Température initiale des réactifs
T_initial = T_ambiante + ΔT_préchauffage
Où :- T_ambient est la température ambiante.
- ΔT_preheat est l'augmentation de température due au préchauffage des réactifs.
Formule combinée
T_combustion = T_initial + (Σ(ΔHf_réactifs – ΔHf_produits) / Σ(n_i * c_p,i))
Tableau de conversion utile
| Paramètre | Unité | Valeurs/Remarques typiques |
|---|---|---|
| Chaleur de combustion (ΔH_combustion) | kJ/mol ou MJ/kg | Cela dépend du carburant, environ 50 MJ/kg pour le méthane |
| Chaleur spécifique (c_p,i) | J/(mol·K) ou BTU/(lb·°F) | 37 J/(mol·K) pour CO₂, 33 J/(mol·K) pour H₂O |
| Température ambiante (T_ambient) | K ou °C | Plage typique : 298 K (25°C) |
| Augmentation de la température de préchauffage (ΔT_preheat) | K | Variable, généralement 100–200 K |
| Moles de produits (n_i) | adimensionnelle | Basé sur des équations de combustion stoechiométriques |
Exemple de calculateur de température de combustion
Un système de combustion au méthane brûle 1 mole de CH₄ en présence de 2 moles de O₂. Les réactifs sont à une température initiale (T_initial) de 298 K, et le préchauffage ajoute 150 K. Les produits comprennent CO₂ et H₂O, avec des capacités thermiques massiques de 37 J/(mol·K) et 33 J/(mol·K), respectivement. La chaleur de combustion du méthane est de 890 kJ/mol.
- Calculer la capacité thermique totale des produits : Σ(n_i * c_p,i) = (1 * 37 J/(mol·K)) + (2 * 33 J/(mol·K)) = 103 J/(mol·K)
- Calculer ΔH_combustion : ΔH_combustion = 890,000 XNUMX J/mol
- Calculer la température de combustion adiabatique : T_combustion = T_initial + (ΔH_combustion / Σ(n_i * c_p,i)) T_combustion = 298 K + 150 K + (890,000 103 J / 298 J/K) T_combustion = 150 K + 8,640 K + 9,088 XNUMX K = XNUMX XNUMX K.
La température de combustion adiabatique calculée est d’environ 9,088 XNUMX K.
FAQ les plus courantes
La température de combustion adiabatique est la température maximale théorique qu'un système de combustion peut atteindre sans aucune perte de chaleur dans l'environnement.
Le calcul de la température de combustion aide à concevoir des systèmes de combustion, à optimiser l’efficacité énergétique et à réduire les émissions nocives.
Non, la température de combustion adiabatique représente la limite théorique supérieure. Les températures réelles sont plus basses en raison des pertes de chaleur et des inefficacités.