U ovom seminarskom radu obrađena je tema „Osnovne karakteristike sagorijevanja“. Zrak je
naziv   za   mješavinu plinova koji   tvore Zemljinu   atmosferu,   te   jedan   od   osnovnih   životnih
uvjeta. Izgaranjem goriva velik dio oslobođene energije beskorisno odlazi u atmosferu, a tek
se manji dio pretvara u koristan rad. Produkti izgaranja su vrlo opasni plinovi (sumporni
dioksid)   koji   onečišćuju zrak.  Sagorijevanje je   hemijski   proces,   kod   kojeg   dolazi
do oksidacije gorivih sastojaka nekog goriva. To je proces između goriva i oksidansa u kojem
se stvara toplina zbog promjene hemijskih sastojaka. Oslobađanjem toplote može se pojaviti
svjetlost u obliku plamena ili žarenja.  Gorivo je, tehnički gledano, supstanca koja hemijski
reagira   sa   kisikom   (prvenstveno   iz   zraka),   tj.   ona   oksidira   (izgara)   i   proizvodi   toplotnu
energiju.  Može se naći u velikim količinama u prirodi, može se transportirati i pohranjivati,
prihvatljive je cijene, a proizvodi hemijskih procesa s gorivom zagađuju okoliš u razumnim
granicama. Za praktičnu upotrebu, gorivo mora biti materija koje u prirodi ima u dovoljnim
količinama, mora biti jeftino, izgarati bez štetnih produkata izgaranja itd. Tipična goriva koja
su nam poznata iz svakodnevne upotrebe su: drvo, nafta, plin, škriljavci, gradski i industrijski
otpad i sl. Kisik potreban za izgaranje goriva najčešće se dobavlja iz zraka, pa bi se gotovo
moglo reći da je izgaranje hemijska reakcija goriva i zraka. Za proučavanje procesa izgaranja
potrebno je znati sastav goriva, te se u tu svrhu obavlja tzv. elementarna i tehnička analiza
goriva. Mehanizam izgaranja je vrlo složen i kao takav, nije još dovoljno poznat. Međutim,
za praktična računanja bitan je odnos početnih i krajnjih produkata i efekata izgaranja. Oni su
vrlo dobro poznati kroz eksperimentalne i teorijske radove. Za svaku gorivu komponentu, iz
elementarne   alanlize,   razrađene   su   stehiometrijske   jednačine   sagorijevanja.   Pored   sastava
goriva  i stehiometrijskih jednačina izgaranja, pri izučavanju procesa sagorijevanja moramo
znati i njegovu, pa slobodno možemo reći, glavnu karakteristiku, a to je toplotna (ogrijevna)
moć   goriva,   koja   je   obrađena   u   nastavku   seminarskog   rada   kao   zasebna   cjelina.   Pored
toplotne moći, moramo znati i kako kontrolisati proces izgaranja, jer sagorijevanje kao i svaki
drugi stvarni proces u termodinamici teče sa više gubitaka.

2. VRSTE SAGORIJEVANJA

U hemijskom procesu sagorijevanja, goriva tvar se spaja sa kisikom iz zraka uz prisustvo
određene   količine   toplote.   Goriva,   interesantna   za   primjenu   su   najčešće   organske   tvari
(posebno ugljikovodici) kao plinovi, tekućine ili krute tvari. U gorivima se izgaranjem s
kisikom   oslobađa   unutarnja   hemijska   energija   koja   se   prenosi   na   molekule   povećavajući
njihovu kinetičku energiju. Time se povećava unutarnja energija radne tvari, a zbog toga i
temperatura. Kisik se gorivu u pravilu dovodi sa zrakom u kojemu ga ima oko 21 % (volumni
postotak).   Postoji   nekoliko   vrsta   sagorijevanja:   potpuno   sagorijevanje,   nepotpuno
sagorijevanje, dimljenje, brzo izgaranje, izgaranje kojim se stvara turbulentni plamen, plamen
bez gravitacije i mikro izgaranje.

2.1.

Potpuno sagorijevanje

Potpuno je ono sagorijevanje kod kojega svi gorivi sastojci u potpunosti izgore i svi gorivi
sastojci izgore u kisiku stvarajući ograničen broj proizvoda. Kada ugljikovodik izgara u
kisiku, hemijska reakcija će stvoriti samo ugljikov dioksid i vodu. Kada hemijski elementi
izgaraju, nastaju prije svega oksidi tih elemenata. Ugljik će stvoriti ugljikov dioksid, sumpor
stvara sumporov dioksid, a željezo stvara željezov oksid. Za gorenje nije najpovoljniji uvijek
potpuni stepen oksidacije i ono može zavisiti od temperature. Na primjer, sumporov trioksid
se neće uvijek stvoriti gorenjem sumpora. Azotni oksidi se počinju stvarati iznad 1540 °C i
više azotnih oksida se stvara sa većom temperaturom ovise i o višku kisika. Kod većine
industrijskih primjena i u vatri, atmosferski zrak je izvor kisika (O2). U zraku, svaki 1kg
kisika je pomiješan sa približno 3,76 kg azota. Azot ne sudjeluje uvijek u gorenju, ali kod
većih temperatura, dio azota će se pretvoriti u azotne okside. Uz to, gdje je prisutan ugljik,
dio ugljika će se pretvoriti u ugljikov monoksid. Potpuno sagorijevanje je gotovo nemoguće
postići.

Slika 2.0. Potpuno sagorijevanje

2.3.

Dimljenje

Dimljenje je sporiji oblik sagorijevanja, sa nižim temperaturama i bez plamena, koji održava
toplotu time što kisik direktno udara površine zgusnutog goriva. To je tipični oblik
nepotpunog sagorijevanja. Krute tvari koje mogu održavati dimljenje su ugljen, celuloza,
drvo, pamuk, treset, duhan, sintetičke pjene, prašina i sl. Tipičan primjer dimljenja je gorenje
cigarete ili gorenje biomasa.

Slika 2.2.Gorenje cigarete

2.4.

Brzo sagorijevanje

Brzo sagorijevanje je oblik gorenja, a to znamo kao vatru, u kojoj se oslobađaju velike
količine toplotne i svjetlosne energije, a često nastaje i plamen. Primjenjuje sa kod motora sa
unutrašnjim sagorijevanjem. Ponekad pod uticajem velikog pritiska stvara se buka, a to
sagorijevanje nazivamo eksplozijom. Za sagorijevanje nije uvijek neophodan kisik,
naprimjer, vodik sagorijeva sa hlorom, stvarajući vodikov hlorid, uz oslobađanje toplote i
svjetla, koji su svojstveni sagorijevanju.

Slika 2.3. Spremnik etanola pomiješan sa zrakom za brzo sagorijevanje