Students will be able to:

Explain the basic chemism of radical combustion reactions.

Explain the basic physico-chemical aspects influencing the process of combustion of gaseous, liquid and solid substances.

Explain the basic principles of generation of pollutants resulting from the combustion process (NOx, SOx, PM).

Apply the basic mass balance of combustion processes.

Studenti budou umět:

Vysvětlit základní chemismus radikálových spalovacích reakcí.

Vysvětlit základní fyzikálně-chemické aspekty ovlivňující procesy spalování plynných, kapalných a pevných látek.

Vysvětlit základní principy vzniku škodlivin vznikajících při spalovacích procesech (NOx, SOx, PM).

Prakticky použít základní hmotnostní bilanci spalovacích procesů.

R: Redr M., Prihoda M.: Fundamentals of Thermal Engineering, SNTL, 1991 (CZ language)

Z: Rédr M., Příhoda M.: Základy tepelné techniky, SNTL, 1991.

1. Introduction - definition of terms. Fundamentals of chemical kinetics and equilibrium. Effect of temperature and pressure on the reaction equilibrium.

2. The general mechanism of combustion reactions. Chemistry of combustion of hydrogen-oxygen mixtures - p/T diagram of the reaction, the basic diagram of chain reaction.

3. Chemistry of combustion of the mixture of CO-oxygen - p/T diagram of the reaction, the influence of the presence of water on the reaction.

4. Chemistry of hydrocarbon combustion I - combustion products, p/T diagram of the reaction.

5. Chemistry of hydrocarbon combustion II - cycles of chain reactions, decomposition and condensation reactions, low- and high-temperature combustion.

6. Stoichiometric calculations - mass and volume combustion, calculation of average fuel composition, energy balance, heating value and exhaust temperature.

7. Basic physico-chemical aspects of the combustion process - flame propagation, flame type combustion, ignition temperature and flammability, combustion rate, flame stability.

8. Preparation of the fuel/air mixture - mixing of gaseous and liquid fuels with air, burners classification, oil boilers and oil management.

9. Combustion of solid fuels - homogeneous and heterogeneous combustion, combustion in a layer of pulverized fuel. Emissions of particulate matter - sources, reduction of emissions of particulate matter.

10. NOx emissions - the theory of their origin and formation mechanisms, reduction of NOx emissions. Emissions of sulfur compounds - the mechanism of S compounds oxidation, reduction of SOx emissions. Emission limits for stationary sources - an overview.

11. Internal combustion engines - the basic classification of internal combustion engines, engine operation. Emissions from internal combustion - emissions of pollutants, emission limits.

12. Catalytic converters for motor vehicles - design, basic physical and chemical processes, efficiency.

13. Incineration of waste - liquid and solid waste incinerator scheme, minimize the generation of pollutants.

14. Final revision and summary.

1. Úvod do problematiky - definice pojmů. Základy chemické kinetiky a rovnováhy (opakování). Vliv teploty a tlaku na reakční rovnováhu.

2. Obecný mechanismus spalovacích reakcí - radikálový průběh. Chemismus spalování směsi H2-O2 - p/T diagram průběhu reakce, zákl. schéma řetězové reakce.

3. Chemismus spalování směsi H2-O2 (dokončení) - I. až III. limit expoze. Chemismus spalování směsi CO-O2 - p/T diagram průběhu reakce, vliv přítomnosti vody.

4. Chemismus spalování uhlovodíků I - produkty spalování, p/T diagram průběhu reakce, přehled základních reakcí.

5. Chemismus spalování uhlovodíků II - cykly řetězových reakcí, rozkladné a kondenzační reakce, nízko- a vysokoteplotní spalován.

6. Stechiometrické výpočty - hmotnostní a objemové spalování, výpočet průměrného složení paliva, energetická bilance, výpočet výhřevnosti paliva, výpočet teploty spalin.

7. Základní fyzikálně-chemické aspekty spalovacího procesu - šíření plamene, typ spalování, zápalná teplota a meze zápalnosti, spalovací rychlost, stabilita plamene.

8. Příprava směsi palivo/vzduch - mísení plynných a kapalných paliv se vzduchem, klasifikace hořáků, schéma olejového kotle a olejového hospodářství.

9. Spalování tuhého paliva - homogenní a heterogenní spalování, spalování ve vrstvě, spalování práškového paliva. Emise tuhých látek - zdroje, redukce emisí tuhých látek.

10. Emise NOx - teorie vzniku a mechanismus tvorby, redukce emisí NOx. Emise S látek - mech. oxidace S látek, redukce emisí SOx. Emisní limity pro stac. zdroje.

11. Spalovací motory - základní rozdělení spalovacích motorů, činnost spalovacího motoru. Emise ze spal. motorů - tvorba emisí škodlivin, emisní limity.

12. Katalyzátory pro motorová vozidla - struktura katalyzátoru, základní fyzikální a chemické děje, účinnost katalyzátorů.

13. Spalování odpadů - kapalné a tuhé odpady, schéma spalovny, minimalizace tvorby škodlivin.

14. Závěrečné opakování a shrnutí.

Pospisil M.: Introduction to combustion processes, internal textbooks provided to students in electronic form

Pospíšil M.: Základy spalovacích procesů, interní učební texty poskytované studentům v elektronické formě

Fyzikální chemie I

Fyzikální chemie I