Questo insegnamento è mirato a mettere in condizione l’allievo di comprendere le nozioni fondamentali dei processi di combustione, dall’ignizione all’estinzione attraverso le diverse modalità di propagazione, che sono alla base dei sistemi di produzione dell’energia, dei motori a combustione interna e delle turbine a gas, degli impianti di riscaldamento, di numerosissimi processi industriali. Nel caso di combustioni accidentali si devono comprenderne le conseguenze sulle persone e sulle cose, i metodi di prevenzione e le principali normative nazionali ed internazionali.

- Lo studente conosce i concetti di base della combustione, i modelli fisico/chimici necessari alla descrizione dei fenomeni di combustione e le principali proprietà di tali fenomeni;

- Lo studente è in grado di descrivere sia qualitativamente sia in forma matematica i principali fenomeni di combustione, quali ad esempio: detonazione e deflagrazione, accensione spontanea e forzata, propagazione della fiamma, limiti di propagazione, stabilizzazione della fiamma;

- Lo studente è in grado di descrivere qualitativamente le principali conseguenze di combustioni accidentali; 

- Lo studente è capace di applicare le conoscenze sopra descritte per valutare le caratteristiche di processi di combustione (temperatura adiabatiche di fiamma, infiammabilità miscele, stabilizzazione di fiamme laminari) e l’influenza dei diversi parametri operativi (pressione, temperatura, composizione).

- Lo studente è capace di risolvere in modo autonomo problemi legati agli argomenti trattati disponendo di informazioni incomplete e reperendo le informazioni necessarie nella manualistica tecnico/scientifica.

Arg. 1. Richiami di cinetica chimica, termochimica, equazioni di bilancio (massa, quantità di moto ed energia).

Arg .2. Ignizione spontanea e forzata, temperatura di ignizione, flash point e fire point, energia di accensione, limiti di infiammabilità, temperature-limite.

Arg. 3. Struttura di fiamme omogenee. Modelli di propagazione di fiamme laminari omogenee. Fiamme di diffusione. Fiamme eterogenee. Combustione in atmosfere arricchite di ossigeno e in ossigeno puro. Tecniche sperimentali per la determinazione della velocità laminare di fiamma.

Arg. 4. Deflagrazione e detonazione. Deflagrazione in volume chiuso e parzialmente confinato. Esplosioni da polveri. Detonazione di esplosivi solidi. La legge cubica.

Arg. 5. Estinzione. Limiti di propagazione delle fiamme. Distanza di estinzione. Sostanze estinguenti.

Arg. 6. Stabilizzazione delle fiamme.

Arg. 7. Genesi e formazione di sostanze inquinanti (ossido di carbonio, ossidi di azoto, idrocarburi incombusti). Tossicità dei gas combusti (ossido di carbonio e cianuri).

Arg. 8. Prevenzione e sicurezza (sistemi di protezione di fiamma, aperture di ventilazione, ecc.). Normative (CEI, UNI-CIG, NFPA).

Arg. 9. Studi di casi di incendi ed esplosioni.

Sono richieste nozioni fondamentali di chimica e di scambio termico e di massa.

L’esame consta di una prova scritta composta da cinque problemi suddivisi in modo paritario in domande di teoria a risposta aperta e problemi che richiedono uno svolgimento numerico.  Condizione necessaria per il superamento dell’esame è lo svolgimento in modo corretto e completo di almeno una domanda di teoria e di un problema numerico. Il voto terrà conto anche della chiarezza di esposizione.

Nel caso il docente lo ritenga necessario ai fini della valutazione, potrà essere richiesto un colloquio orale per discutere lo svolgimento della prova scritta.

La prova è volta ad accertare la capacità di:

- impostare, descrivere e analizzare sinteticamente i diversi modelli fisico chimici alla base dei principali fenomeni di oggetti del corso (temperatura adiabatica di fiamma, ignizione, deflagrazioni e detonazioni, propagazione della fiamma, stabilizzazione della fiamma, estinzione, limiti di infiammabilità)

- descrivere e analizzare qualitativamente gli effetti dei principali parametri operativi (pressione, temperatura, tipologia di ossidante, confinamento etc) sul processo di combustione.

- valutare le caratteristiche di processi di combustione attraverso la determinazione numerica della stechiometria di processi di combustione, della temperatura adiabatica di fiamma, delle caratteristiche di infiammabilità di miscele, delle condizioni critiche per l’accensione spontanea,  delle condizioni di stabilità di fiamme premiscelate laminari.

- capacità di risolvere i problemi assegnati disponendo di informazioni incomplete e reperendo le informazioni necessarie nella manualistica tecnica.