lu.se

Förbränningsfysik

Lunds Tekniska Högskola

Vad är förbränning?

Vi människor har i alla tider fascinerats av eld, men först under de senaste decennierna har vi börjat förstå den grundläggande fysiken och kemin vid förbränning. Detta beror bl.a. på de moderna forsknings­redskap som numera finns i form av avancerad laserspektroskopi och numerisk modellering - utvecklade och använda bland annat på vår avdelning.

Stearinljus
Bunsenflamma

Vid en förbränningprocess oxideras ett bränsle och stora mängder kemiskt bunden energi frigörs. Denna energi ger värme till produkterna och förbränning av ett kolväte som t.ex. metan (huvudbeståndsdelen i naturgas) med luft ger en temperatur på ca 1900°C. När vi förbränner metan med luft så bildas koldioxid och vatten. Det är dock inte så att metanmolekyler kolliderar med  syrgasmolekyler som direkt bildar koldioxid och vatten. Det är betydligt mer komplicerat än så på molekylär nivå. Det bildas hundratals ämnen som mellanprodukter innan vi erhåller slutprodukterna. Dessutom kan det bildas ett flertal föroreningar såsom t.ex. kväveoxider, kolmonoxid och sotpartiklar. Hur effektiv och ren en förbränningsprocess är beror bl.a. på syretillgång, temperaturförlopp, och omblandning.

Här förklaras i korthet hur två välbekanta flammor fungerar.

Stearinljuslågan

Stearinljuslågan ger oss lugn och harmoni, men vad händer egentligen när det brinner? ”Stearinet” sugs upp längs veken och förångas. Därefter sönderdelas bränslemolekylerna vid transporten uppåt i flamman. En del bränslefragment kommer då att bygga upp sotpartiklar. Det är dessa som ger det gula ljuset i lågan (s.k. Planck-strålning). Förbränningen av bränslet och sotpartiklarna sker på en yta som omger den gula delen av lågan. Den här typen av förbränning där bränsle diffunderar mot reaktionszonen från ett håll och syrgasen, som i detta fall hämtas från luften i rummet, från ett annat kallas för diffusionsflamma.

Bunsenflamman

Bunsenflamman kanske du minns från kemilektionerna i skolan där den användes för att värma kemikalier. En flamma (eller en låga) på en Bunsenbrännare är ett exempel på en förblandad förbränning. Den kalla gasblandningen bestående av gasol (huvudsakligen propan) och luft strömmar upp från röret, och därefter sker energifrigörelsen huvudsakligen i den blå inre konformade zonen. Förbränningen är bränslerik och leder till ofullständigt förbrända produkter som slutförbränns i en yttre diffusionsflamma, denna gång med hjälp av luften i rummet (den yttre blå zonen).

Sidansvarig:  |