Combustion and Fuels

Livre broché - En anglais 18,50 €
PDF (PDF) - En anglais 12,50 €

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Spécifications


Éditeur
Presses universitaires de Louvain
Auteur
Miltiadis Papalexandris,
Collection
Cours universitaires
Langue
anglais
BISAC Subject Heading
TEC000000 TECHNOLOGY & ENGINEERING
BIC subject category (UK)
TH Energy technology & engineering
Code publique Onix
06 Professionnel et académique
CLIL (Version 2013-2019 )
3069 TECHNIQUES ET SCIENCES APPLIQUEES
Date de première publication du titre
01 janvier 2004
Subject Scheme Identifier Code
: Sciences appliquées

Livre broché


Date de publication
19 août 2020
ISBN-13
9782875589903
Ampleur
Nombre de pages de contenu principal : 196
Code interne
100791
Format
21 x 23 cm
Poids
399 grammes
Type de packaging
Aucun emballage extérieur
Prix
18,50 €
ONIX XML
Version 2.1, Version 3

PDF


Date de publication
19 août 2020
ISBN-13
9782875589910
Ampleur
Nombre de pages de contenu principal : 196
Code interne
100791PDF
ONIX XML
Version 2.1, Version 3

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Sommaire


Foreword 9
1 Introduction 11
1.1 Classification of the various types of combustion . . . . . . . . 12
1.2 Phenomenology of combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3 Review questions and exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 Origin and composition of fuels 17
2.1 The fossilization process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Composition of fossil fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3 Analysis of the composition of complex fuels . . . . . . . . . . . 22
2.3.1 Proximate analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.2 Ultimate analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4 Review questions and exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3 Stoichiometry of combustion 25
3.1 Principal steps of combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2 Generalized balance equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.3 Complete and stoichiometric combustion . . . . . . . . . . . . . 34
3.4 Carbon-monoxide and excess-air coefficients . . . . . . . . . . . 35
3.5 The Ostwald diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.6 Optimization of the air supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.7 Combustion pollutants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.8 Review questions and exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4 Thermochemistry of combustion 53
4.1 Basic concepts of thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.2 Mixtures of ideal gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.3 Heat of combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.3.1 Combustion under constant pressure . . . . . . . . . . . 65
4.3.2 Combustion under constant volume . . . . . . . . . . . 68
4.4 Heating value of fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.5 Calculation of the heating value . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.5.1 Gaseous fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.5.2 Liquid fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.5.3 Solid fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.6 Adiabatic flame temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.7 Thermal efficiency of combustion . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.8 Review questions and exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5 Chemical kinetics of combustion 85
5.1 Reaction rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5.2 Collision theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.3 Elementary reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.4 Steady-state approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.5 Chain and chain-branching reactions . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.5.1 Chain reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.5.2 Chain-branching reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.6 Reactions mechanisms of common fuels . . . . . . . . . . . . . 106
5.6.1 The H2/O2 system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.6.2 The CO/O2 system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.6.3 The C/O2 system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.6.4 The CH4/O2 system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.7 Global reaction mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.8 Review questions and exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
6 Governing equations of reacting flows 119
6.1 Mass balance law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
6.2 Species-concentration balance law . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.3 Momentum balance law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.4 Energy balance law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.5 The resulting governing system . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.6 Low-Mach-number approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.6.1 The physical meaning of incompressibility . . . . . . . . 128
6.6.2 Nondimensionalization of the equations . . . . . . . . . 130
6.6.3 Perturbation of the equations . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.6.4 The resulting system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.7 Review questions and exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
7 Laminar premixed flames 139
7.1 Basic characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
7.2 Simplified laminar-flame theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.3 Flame speed and thickness dependencies . . . . . . . . . . . . . 148
7.4 Extinction and ignition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
7.4.1 Extinction analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
7.4.2 Ignition analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.5 Flammability limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
7.6 Review questions and exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
8 Turbulent premixed flames 157
8.1 Basic concepts of turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
8.1.1 Direct Numerical Simulation . . . . . . . . . . . . . . . 161
8.1.2 Reynolds averaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
8.1.3 Large Eddy Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
8.2 Characteristics of turbulent premixed flames . . . . . . . . . . . 168
8.3 Flamelet regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
8.4 Thin-reaction-zone regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.5 Broken-reaction-zone regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.6 Flame stabilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
8.7 Concluding remark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.8 Review questions and exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Bibliography 181
Index 183