Conclusioni

I modelli presentati, ad eccezione di H della latenza d’innesco. I primi tre modelli

legge di potenza la cui forma matematica facilitava lo sviluppo di un profilo a “gradino”. Si è anche dimostrato che equazioni cinetiche più tradizionali sono in grado di riprodurre, con poche reazioni, la creazione di un buffer tra reagente alimentato e prodotto finale. I modelli H2A e H2C seguono un percorso cinetico concatenato nel quale la prima reazione produce il prodotto finale e un intermedio radicalico, mentre la seconda reazione ha il compito alimentare la prima con il radicale ricombinato e con il calore necessario alla prosecuzione della reazione. I modelli H2B e H

reazione ricombina il prodotto intermedio per dare quello finale. L’unica c

riguarda la descrizione della stabilità dei radicali ad alta temperatura e ad alta conversione, per la quale occorrerebbe complicare ulteriormente il modello. Se ne ha conferma dall’analisi del lavoro di Boivin et al. (2013): questo

nell’espressione delle equazioni cinetiche sia per il ricorso a un’ulteriore specie ed è in grado di fornire una previsione migliore ad alte temperature. Si ritiene, tuttavia, che ciò non avrà eccessiva influenza sul campo di composizione e, soprattutto, di temperatura della fiamma. Nelle figure 3.13 e 3.14 sono posti a confronto i modelli H

Fig ura 3.13 Pro filo di frazione massiva d’acqua previsto dai modelli H

dal meccan ismo dettaglia to GRI Mech 3.0

I modelli presentati, ad eccezione di H2D, si sono dimostrati molto validi nella riproduzione della latenza d’innesco. I primi tre modelli impiegano un’equazione cinetica alternativa alla legge di potenza la cui forma matematica facilitava lo sviluppo di un profilo a “gradino”. Si è anche dimostrato che equazioni cinetiche più tradizionali sono in grado di riprodurre, con reazione di un buffer tra reagente alimentato e prodotto finale. I modelli C seguono un percorso cinetico concatenato nel quale la prima reazione produce il prodotto finale e un intermedio radicalico, mentre la seconda reazione ha il compito tare la prima con il radicale ricombinato e con il calore necessario alla prosecuzione B e H2E invece, seguono un percorso più lineare in cui la seconda reazione ricombina il prodotto intermedio per dare quello finale. L’unica c

riguarda la descrizione della stabilità dei radicali ad alta temperatura e ad alta conversione, per la quale occorrerebbe complicare ulteriormente il modello. Se ne ha conferma dall’analisi del (2013): questo modello è più complesso di quelli proposti sia nell’espressione delle equazioni cinetiche sia per il ricorso a un’ulteriore specie ed è in grado di fornire una previsione migliore ad alte temperature. Si ritiene, tuttavia, che ciò non avrà nza sul campo di composizione e, soprattutto, di temperatura della fiamma.

sono posti a confronto i modelli H2A, H2B, H2C e H

Pro filo di frazione massiva d’acqua previsto dai modelli H₂A, H dal meccan ismo dettaglia to GRI Mech 3.0

Capitolo 3

D, si sono dimostrati molto validi nella riproduzione impiegano un’equazione cinetica alternativa alla legge di potenza la cui forma matematica facilitava lo sviluppo di un profilo a “gradino”. Si è anche dimostrato che equazioni cinetiche più tradizionali sono in grado di riprodurre, con reazione di un buffer tra reagente alimentato e prodotto finale. I modelli C seguono un percorso cinetico concatenato nel quale la prima reazione produce il prodotto finale e un intermedio radicalico, mentre la seconda reazione ha il compito tare la prima con il radicale ricombinato e con il calore necessario alla prosecuzione E invece, seguono un percorso più lineare in cui la seconda reazione ricombina il prodotto intermedio per dare quello finale. L’unica carenza strutturale riguarda la descrizione della stabilità dei radicali ad alta temperatura e ad alta conversione, per la quale occorrerebbe complicare ulteriormente il modello. Se ne ha conferma dall’analisi del modello è più complesso di quelli proposti sia nell’espressione delle equazioni cinetiche sia per il ricorso a un’ulteriore specie ed è in grado di fornire una previsione migliore ad alte temperature. Si ritiene, tuttavia, che ciò non avrà nza sul campo di composizione e, soprattutto, di temperatura della fiamma.

C e H2E.

Fig ura 3.14Pro filo del calore rilasciato in kJ/kmol

dal meccan ismo dettaglia to GRI Mech 3.0

Il modello mediamente migliore sembra

per tutte le simulazioni eseguite. Dal punto di vista termochimico H

a 1600 °C ma l’errore commesso a 800 °C non lo rende comunque preferibile a H interessante notare come H₂C e H

nonostante il profilo dell’acqua differisca e il meccanismo cinetico adottato in H stesso di H₂A, mentre H₂E a H

prodotto simile. I risultati migliori si ottengono con i modelli H

Boivin et al. (2013) è inferiore ai modelli proposti nella previsione del tempo d’innesco ma si rivela superiore nella modellazione delle reazioni ad alta temperatura, sopratt

conversioni d’idrogeno molto alte. I modelli proposti sono stati calibrati su un campo di composizione molto ristretto, sarebbe interessante verificare ampliando la varietà di miscele sulle quali sono calibrate, anche sovra stechiometriche, se que

fornire previsioni altrettanto soddisfacenti o comunque accettabili. Il modello preso dalla letteratura considera sette specie, mentre i modelli proposti solo cinque. In letteratura (Sanchez e Williams, 2014 e Peters e Rogg, 1

H₂C è utilizzato largamente per descrivere la cinetica dell’idrogeno, ma i risultati ottenuti dai modelli H₂B e H₂E mostrano come percorsi cinetici leggermente diversi possano rivelarsi comunque adeguati alla modellazione di questo processo di combustione.

del calore rilasciato in kJ/kmol previsto dai modelli H₂ dal meccan ismo dettaglia to GRI Mech 3.0

Il modello mediamente migliore sembra essere H₂B, la previsione del profilo d’acqua è ottima per tutte le simulazioni eseguite. Dal punto di vista termochimico H₂A è leggermente migliore a 1600 °C ma l’errore commesso a 800 °C non lo rende comunque preferibile a H

C e H₂E mostrino previsioni sul rilascio di calore molto simili nonostante il profilo dell’acqua differisca e il meccanismo cinetico adottato in H

E a H₂B hanno una struttura sequenziale reagente imile. I risultati migliori si ottengono con i modelli H₂A e H

(2013) è inferiore ai modelli proposti nella previsione del tempo d’innesco ma si rivela superiore nella modellazione delle reazioni ad alta temperatura, sopratt

conversioni d’idrogeno molto alte. I modelli proposti sono stati calibrati su un campo di composizione molto ristretto, sarebbe interessante verificare ampliando la varietà di miscele sulle quali sono calibrate, anche sovra stechiometriche, se questi modelli siano in grado di fornire previsioni altrettanto soddisfacenti o comunque accettabili. Il modello preso dalla letteratura considera sette specie, mentre i modelli proposti solo cinque. In letteratura (Sanchez e Williams, 2014 e Peters e Rogg, 1993) il meccanismo ridotto impiegato in H

C è utilizzato largamente per descrivere la cinetica dell’idrogeno, ma i risultati ottenuti dai E mostrano come percorsi cinetici leggermente diversi possano rivelarsi

odellazione di questo processo di combustione.

2A, H₂B, H₂C, H₂E e

B, la previsione del profilo d’acqua è ottima A è leggermente migliore a 1600 °C ma l’errore commesso a 800 °C non lo rende comunque preferibile a H₂B. È E mostrino previsioni sul rilascio di calore molto simili nonostante il profilo dell’acqua differisca e il meccanismo cinetico adottato in H₂C sia lo B hanno una struttura sequenziale reagente→ intermedio→ A e H₂B. Il modello di (2013) è inferiore ai modelli proposti nella previsione del tempo d’innesco ma si rivela superiore nella modellazione delle reazioni ad alta temperatura, soprattutto per conversioni d’idrogeno molto alte. I modelli proposti sono stati calibrati su un campo di composizione molto ristretto, sarebbe interessante verificare ampliando la varietà di miscele sti modelli siano in grado di fornire previsioni altrettanto soddisfacenti o comunque accettabili. Il modello preso dalla letteratura considera sette specie, mentre i modelli proposti solo cinque. In letteratura 993) il meccanismo ridotto impiegato in H₂A e C è utilizzato largamente per descrivere la cinetica dell’idrogeno, ma i risultati ottenuti dai E mostrano come percorsi cinetici leggermente diversi possano rivelarsi

Capitolo 4

Esposizione e calibrazione dei modelli

per miscele

Saranno esposti i modelli ridotti sviluppati per la combustione di miscele con metano e idrogeno. Le condizioni operative prevedono un rapporto di equivalenza combustibile-comburente su base ponderale di 0.33. Il combustibile è composto d’idrogeno e metano, il comburente è aria. Il combustibile è alimentato con 3 diverse composizioni: 65%,75% e 85% su base volumetrica d’idrogeno, per 100% si intende la somma di idrogeno e metano alimentati. Si utilizzeranno le seguenti categorie di approccio:

A. legge di potenza;

B. modelli che seguono l’esempio di Zel’dovich, di cui si è esposto il lavoro di Dold (2007) nel Capitolo 2;

C. modelli che utilizzano equazioni cinetiche diverse dalla legge di potenza. Per ogni modello sarà fatto un confronto con il meccanismo dettagliato GRI Mech 3.0.