Sobre a combustão e água ...
Por Rémi Guillet (o 03 / 03 / 2012)
O preço do combustível e outros combustíveis não terminei "chama", induzindo a recuperação de debates (ver Wikipedia) como a associada a uma certa crença em um efeito misterioso mais ou menos um "doping no recorrentes água "(ou outros efeitos resultantes da aplicação nos motores ou outro queimador de um menos mais ou" sistema opaco "onde a água iria sofrer" livre "de energia-transformações, se tornando o combustível em si!) nos traz de volta a três informações essenciais que pensamos sobre "combustão e água" informação de nossa tese " Combustão e desempenho em piso molhado »(Dissertação apresentada em 2002 na Universidade de Nancy 1 - Henri Poincaré - e acessível diretamente na íntegra através do endereço eletrônico.
1- Água que chega a uma zona onde se desenvolve a combustão (em máquina térmica: motor de combustão interna ou externa, caldeira etc. - e se essa água é trazida na forma de vapor ou líquida, pelo ar de combustão, por combustível, injetado separadamente -) tem todas as chances de melhorar a "qualidade" da combustão (do combustível identificado como tal!). Podendo intervir na atomização de gotículas de um combustível líquido (hidrocarbonetos pesados), bem como nas múltiplas reações químicas "intermediárias" desenvolvidas durante a combustão, esta água "adicional" permite em certos casos aproximar-se de combustões "difíceis". mais (se isso for quimicamente possível), sua integridade, rejeitando menos partículas e outros materiais não queimados. Além disso, e em todos os casos, a presença de água adicional reduz a formação de NOx, pois a combustão se aproxima da perfeição, principalmente no caso da estequiometria, é com esse "lastro térmico" água adicional comparativamente "mais fria" portanto, sempre menos propício à formação de óxidos de nitrogênio. (Cf. referências indicadas na tese já mencionada).
2- Assim, a presença de água na câmara de combustão de uma máquina térmica modifica a dinâmica físico-química da combustão e se o abastecimento de água for controlado, esta adição de água, por si só, será suficiente, através da combustão melhorada, para justificar o melhor desempenho registado pela referida máquina térmica: melhor rendimento mecânico para um motor, ou ainda mais potência “nominal”, em particular para certas turbinas a gás… E maior “discrição ecológica”!
Do nosso ponto de vista, nada mais há a invocar para "entender" o que está acontecendo com certos motores "dopados" pela adição de água. Assim, partindo de um motor que “queima” o seu combustível de forma fraca, e portanto necessariamente ineficaz, a água adicionada tem todas as hipóteses de melhorar a combustão e, portanto, concomitantemente, de reduzir o “consumo” desse motor. Obviamente, quanto mais o desempenho inicial da máquina em questão é inferior, mais significativo pode ser o benefício relacionado à introdução de água adicional! (Veja os exemplos frequentemente tirados de motores diesel antigos, motores de dois tempos, etc.)
Por outro lado, nada a esperar muito espetacular de um motor em boas condições de funcionamento. Observe que a quantidade de água introduzida deve ser sempre controlada e não ultrapassar um determinado limite, caso contrário, é possível desviar do efeito desejado, outra poluição pode então surgir, em particular com a formação de CO ... (Sem esqueça que a água em grandes quantidades sufoca ou "apaga" o fogo!).
3- Agora, imaginando uma máquina térmica inicialmente exemplar do ponto de vista da combustão, resta que a água pode permitir ao termodinamicista considerar ciclos (recuperação, regeneração, combinados etc.) que podem aumentar muito a eficiência mecânica do sistema (por comparação com o motor tradicional, em ciclo “aberto”; ver a tese que mais apresenta estes ciclos).
Além disso, voltando à combustão, outra coisa a lembrar. Trata-se do aproveitamento das mudanças de fase da água resultante da combustão. Assim, a sua condensação (se for realmente realizada em um recuperador ad hoc) torna-se uma fonte de recuperação “última” da energia de combustão. Estamos a falar de geradores de calor de condensação para instalações de aquecimento a “baixa temperatura” (caso de instalações de aquecimento residencial com radiadores sobredimensionados, com piso radiante, cuja temperatura se mantém abaixo dos 60 ° C, etc.). Mas evoca-se também o ciclo * "bomba de vapor de água" que permite alargar o campo de aplicação dos referidos geradores de condensação no caso de aquecimento a temperatura superior, portanto acima de 60 ° C, ou seja, no caso de aquecimento coletivo ou outras instalações térmicas do setor terciário, etc.). Estas últimas bombas de vapor de água (ou trocador de calor e massa em produtos de combustão antes da descarga e do ar de combustão) conduzem de facto a uma forma de “combustão húmida” com as suas virtudes ecológicas específicas garantidas (em particular a de baixo NOx, etc.). Podemos novamente nos referir à tese freqüentemente citada ou ao trabalho "Do diagrama higrométrico de combustão às bombas de vapor d'água" ou a artigos recentes ** (escritos em inglês) que aparecem no arquivo do autor de Rémi. Guillet chez l'harmattan nos artigos de contribuição da seção como "O ciclo da bomba de vapor de água destaca as vantagens da combustão úmida"
4 - (Adicionado a 14-10-2015) No caso dos motores alternativos, também podemos lembrar o (anteriormente bem conhecido) poder “antidetonante” da água, um elemento inerte a priori que (se injetado na fase líquida enquanto evapora, reduzirá a temperatura de fim de compressão da mistura), pode então levar o termodinamicista a aproveitar essa injeção adicional de água para aumentar a taxa de compressão do ciclo e assim melhorar a eficiência mecânica da máquina, ou mesmo sua potência (questão de equilíbrio entre a redução da potência energia introduzida no cilindro e o ganho de eficiência mecânica do ciclo). (Cf. o lembrete no resumo do título “Combustão via úmida” https://www.amenza.ma/wet-way-combustion.html publicado em 2001 pela Elsevier)…
«Explicações adicionais do autor do artigo, Rémi Guillet
1 - O primeiro princípio da termodinâmica ensina-nos que a soma do trabalho + calor trocado com o exterior de um “sistema” depende apenas do estado inicial e do estado final. Assim, o valor calorífico de um combustível que sofreu combustão completa não depende do “caminho percorrido” (se há reciclagem, reação intermediária ou não!).
2 - No que se refere à única produção de trabalho (que é o objetivo de uma máquina térmica, são os parâmetros "mecânicos" do ciclo do motor que são decisivos (taxa de compressão em particular, que atuam nas temperaturas em fim da compressão e fim da expansão). Daí o interesse potencial de água adicional que permita um aumento da referida taxa de compressão…).
(Revisado em 26 de maio de 2016) »