Quels sont les différents types de systèmes de combustion?
Les systèmes de combustion sont des réactions chimiques entre un matériau pouvant être brûlé comme combustible et les composés chimiques présents dans les oxydants, des substances qui transfèrent des atomes d'oxygène. L'objectif principal de la combustion est de créer une sorte d'énergie pour produire la définition du travail donnée par la science physique. Il s’agit essentiellement de la production d’une certaine quantité d’énergie transférée par la force de la chaleur et du feu. Des exemples courants de systèmes de combustion comprennent les chaudières, les foyers, les générateurs d'air chaud, les brûleurs à gaz et autres systèmes de chauffage.
Les appareils électroménagers sont l’une des utilisations les plus courantes des systèmes de combustion. Dans une chaudière, une unité fermée est remplie d'eau ou d'un autre type de fluide et chauffée pour le vaporiser afin de fournir de la chaleur à d'autres appareils. Un foyer, qui brûle généralement du bois ou du gaz, est placé dans une construction architecturale à des fins de chauffage ou de cuisson. Les fours, traditionnellement conçus pour la fabrication de céramiques ou de métaux, utilisent une source de combustible pour chauffer les matériaux ou l’air lui-même. De même, les brûleurs à gaz utilisent du gaz naturel ou du propane mélangés à l'air pour générer une flamme, qui peut être utilisée pour cuire ou brûler des substances.
Différents types de techniques de combustion sont utilisés dans ces systèmes, chacun nécessitant différents niveaux de combustible et d’oxydant. La combustion complète brûle essentiellement le combustible, généralement un hydrocarbure, et produit très peu de matières secondaires. La pyrolyse, ou combustion incomplète, se produit lorsque l'oxydant n'est pas facilement disponible ou limité, entraînant une extinction partielle du système de combustion. La combustion à basse température sans flamme s'appelle un feu couvant, comme un feu de camp brûlé. À l'opposé, la combustion rapide est une situation dans laquelle la chaleur et la lumière sont produites très rapidement, comme dans le cas des armes thermobariques, comme les bunker-bombardiers.
Deux types de combustibles peuvent être utilisés dans les systèmes de combustion: les liquides et les solides. Dans le cas des liquides, la combustion se produit pendant la phase gazeuse. Le liquide est chauffé dans un gaz qui prend feu lorsqu'il est mélangé avec des oxydants. Les combustibles solides ont besoin de trois phases distinctes pour fonctionner correctement. Le carburant doit être préchauffé, puis la production de gaz qui brûlent et le combustible solide se transforme finalement en charbon de bois.
Le moteur est peut-être la forme la plus courante de système de combustion. Ceci est conçu dans deux formats différents: le moteur à combustion interne et externe. Les moteurs à combustion interne contiennent une chambre dans laquelle le carburant et l'oxydant sont mélangés pour produire de l'énergie. Les moteurs à combustion externe impliquent le chauffage d'un fluide via un échangeur de chaleur, produisant un travail utilisable.