Pembakaran dan pencemaran air, dan efisiensi


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Tentang pembakaran dan air ...

Oleh Rémi Guillet (03 / 03 / 2012)

Harga bahan bakar dan bahan bakar lainnya belum selesai "flambé", mendorong dimulainya kembali perdebatan berulang (lihat Wikipedia) karena hal itu terkait dengan kepercayaan beberapa orang sebagai efek doping yang kurang lebih misterius. "air" (atau efek lain yang diakibatkan dari pemasangan pada mesin atau alat pembakar lainnya yang kurang lebih "buram" di mana air mengalami transformasi "bebas" dalam rencana energi, menjadi bahan bakar sendiri!) membawa kita kembali ke tiga informasi yang menurut kita penting tentang "pembakaran dan air", informasi dari tesis kami " Pembakaran basah dan kinerjanya "(Skripsi yang dipresentasikan di 2002 di Universitas Nancy 1 - Henri Poincaré - dan dapat diakses secara langsung dalam versi lengkap menggunakan alamat email.

1- L’eau arrivant dans une zone où se développe une combustion (dans une machine thermique: moteur à combustion interne ou externe, chaudière etc. – et que cette eau soit amenée sous forme vapeur ou liquide, par l’air comburant, par le carburant, injectée séparément -) a toutes les chances d’améliorer la « qualité » de la combustion (du carburant identifié comme tel !). Pouvant intervenir sur l’atomisation de gouttelettes d’un carburant liquide (hydrocarbures lourds) autant que sur les multiples réactions chimiques « intermédiaires » développées durant la combustion, cette eau « additionnelle » permet dans certains cas à des combustions « difficiles » d’approcher davantage (si cela est chimiquement possible), leur complétude, donc de rejeter moins de particules et autres imbrûlés. De plus, et dans tous les cas, la présence d’eau additionnelle réduit la formation des NOx, car une combustion approchant la perfection, surtout en cas de stœchiométrie, est avec ce « ballast thermique » d’eau additionnelle comparativement plus « froide » donc toujours moins propice à la formation d’oxydes d’azote. (Cf. références signalées dans la thèse déjà mentionnée).

2- Ainsi, la présence d’eau dans la chambre de combustion d’une machine thermique modifie la dynamique physico-chimique de la combustion et si l’amenée d’eau est maîtrisée, cet ajout d’eau, seul, va suffire, via une combustion améliorée, à justifier les meilleures performances enregistrées par ladite machine thermique : meilleur rendement mécanique pour un moteur, voire plus de puissance « nominale » notamment pour certaines turbines à gaz… Et une plus grande « discrétion écologique » !

De notre point de vue, il n’y a rien d’autre à invoquer pour « comprendre » ce qui se passe avec certains moteurs « dopés » par addition d’eau. Donc, partant d’un moteur « brûlant » mal son carburant, donc nécessairement peu performant, l’eau ajoutée a toutes les chances d’améliorer la combustion et donc, concomitamment, de réduire la « consommation » dudit moteur. Évidemment, plus la machine concernée est initialement sous performante et plus le bénéfice lié à l’introduction d’eau additionnelle peut s’avérer significatif ! (Cf. les exemples souvent pris sur de vieux moteurs diesel, sur des moteurs deux temps …)

A contrario, rien à attendre de bien spectaculaire d’un moteur en bon état de marche. Á noter que la quantité d’eau introduite doit toujours être maîtrisée et ne pas dépasser un certain seuil, sinon on peut s’éloigner de l’effet recherché, d’autres pollutions peuvent alors apparaître, notamment avec la formation de CO… (Sans oublier que l’eau en grande quantité étouffe ou « éteint » le feu !).

3- Maintenant, imaginant une machine thermique initialement exemplaire du point de vue de la combustion, reste que l’eau peut permettre au thermodynamicien d’envisager des cycles (de récupération, régénératifs, combinés etc.) qui peuvent augmenter très fortement le rendement mécanique du système (par comparaison au moteur traditionnel, en cycle « ouvert » ; voir la thèse qui présente largement ces cycles).

Par ailleurs, revenant sur la combustion, une autre chose est à rappeler. Il s’agit de l’exploitation des changements de phase de l’eau issue de la combustion. Ainsi sa condensation (si elle est effectivement réalisée dans un récupérateur ad hoc) devient source de récupération « ultime » de l’énergie de combustion. On évoque là les générateurs de chaleur à condensation pour les installations de chauffage « basse température » (cas des installations de chauffage de logement avec radiateurs surdimensionnés, à chauffage par le sol dont la température reste très inférieure à 60°C…). Mais on évoque aussi le cycle* « pompe à vapeur d’eau » qui permet d’élargir le champ d’application desdits générateurs à condensation au cas des chauffages à plus haute température, donc au dessus de 60°C, soit le cas des chauffages collectifs ou autres installations thermiques du tertiaire…). Ces dernières pompes à vapeur d’eau (ou échangeur thermique et massique en produits de combustion avant rejet et air comburant) menant de facto vers une forme de « combustion humide » avec ses vertus écologiques spécifiques garanties (notamment celle du bas NOx…). On pourra à nouveau s’en référer à la thèse souvent citée ou à l’ouvrage « Du diagramme hygrométrique de combustion aux pompes à vapeur d’eau » ou aux articles récents** (écrits en anglais) apparaissant sur la fiche auteur de Rémi Guillet chez l’harmattan en rubrique articles contributions comme « The water vapor pump cycle underlines the wet combustion advantages »

4 - (tambahkan 14-10-2015) Dalam kasus mesin alternatif, kita juga dapat mengingat kekuatan air "anti-detonator" (dahulu terkenal), elemen inert apriori (jika disuntikkan ke fase cair saat menguap, akan mengurangi suhu akhir kompresi dari campuran), kemudian dapat membawa termodinamika untuk memanfaatkan injeksi tambahan air ini untuk meningkatkan rasio kompresi siklus dan dengan demikian memperbaiki efisiensi mekanis mesin, atau bahkan kekuatannya (keseimbangan antara penurunan daya energi yang dimasukkan ke dalam silinder dan keuntungan dari efisiensi mekanis siklus). (Lihat pengingat dalam ringkasan judul "Wet way combustion" https://www.amenza.ma/wet-way-combustion.html yang diterbitkan di 2001 di Elsevier) ...


Lainnya:
"Pembakaran basah" dijelaskan oleh R.Guillet di forum
Download ringkasannya: Pembakaran basah dan kinerjanya

Umpan balik

1 mengomentari "Pembakaran dan pencemaran air, polusi dan efisiensi"

  1. « Explications complémentaires de la part de l’auteur de l’article, Rémi Guillet

    1 - Prinsip pertama termodinamika mengajarkan kepada kita bahwa jumlah pekerjaan + panas yang dipertukarkan dengan bagian luar "sistem" hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir. Dengan demikian nilai kalor dari bahan bakar yang telah benar-benar terbakar tidak tergantung pada "jalur yang diikuti" (apakah ada daur ulang, reaksi antara atau tidak!).

    2 - Berkenaan dengan satu-satunya produksi kerja (yang merupakan tujuan yang ditujukan untuk mesin panas, ini adalah parameter "mekanis" dari siklus mesin yang menentukan (rasio kompresi pada khususnya, yang bekerja pada suhu di akhir kompresi dan akhir relaksasi.) Oleh karena itu potensi potensial air tambahan yang memungkinkan peningkatan rasio kompresi ...).

    (Commentaire écrit le 26 mai 2016) »

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