Couleur de la flamme d'un bruleur de fioul

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,
Un bruleur de fioul pour le chauffage d'un batiment peut etre du type a flamme jaune ou a flamme bleue.

Qu'est-ce qui determine la couleur de ladite flamme?

1) Le type de carburant? S'il y a des traces de sodium dans le carburant, la flamme est jaune? Un peu comme si l'on place un morceau de bois dans la flamme (bleue) d'un bec Bunsen, la flamme devient jaune?
Non, ce n'est pas possible puisque dans les deux cas le carburant est le meme!

2) La temperature de la flamme?
Mais dans ce cas, (diagramme de rayonnement du corps noir) on pourrait dire qu'une flamme bleue est de temperature plus elevee qu'une flamme jaune.

Mais la encore, ca ne colle pas a la realite. En effet, les bruleurs a flamme bleue sont bases sur une temperature de flamme plus basse, ce qui permet de produire moins de monoxyde de carbone, moins d'oxydes d'azote, moins de suie.

Ca me rappelle un accessoire que l'on utilisait autrefois pour regler la richesse du melange des moteurs a carburateur: Une bougie dont l'isolant etait fait avec du verre, ce qui permettait d'observer la couleur de la flamme dans le cylindre. La richesse du melange etait optimale lorsque la flamme passait du jaune au bleu.

Comment expliquer qu'une flamme bleue soit moins chaude qu'une flamme jaune? Et de quelle gamme de temperatures parlons-nous?
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[stefjm]

Je dirais que la température de la flamme ne fait pas la température de la chaudière.

[jiherve]

bonjour,
comme avec un chalumeau gaz : jaune pas assez d’oxygène chauffe peu éclaire bien , bleue pile poil la çà chauffe et éclaire peu.
nota : pour une lampe à pétrole on optimise l'inverse.
Le monoxyde de carbone se forme lorsque la combustion est incomplete ce qui produit aussi de la suie , le jaune de la flamme (hydrocarbure,bois) est due aux particules de suie.
JR

[Yvan_Delaserge]

Je dirais que la température de la flamme ne fait pas la température de la chaudière.

Oui, mais ca c'est une autre affaire. La question est : "la temperature de la flamme est-elle en relation avec sa couleur et si oui, quelle est la nature de cette relation?"

[A voir en vidéo sur Futura]

[Yvan_Delaserge]

bonjour,
comme avec un chalumeau gaz : jaune pas assez d’oxygène chauffe peu éclaire bien , bleue pile poil la çà chauffe et éclaire peu.
nota : pour une lampe à pétrole on optimise l'inverse.
Le monoxyde de carbone se forme lorsque la combustion est incomplete ce qui produit aussi de la suie , le jaune de la flamme (hydrocarbure,bois) est due aux particules de suie.
JR

Salut jiherve,
J'ai aussi entendu dire que la couleur de la flamme des moteurs de la fusee Saturn V etait jaune, parce que le carburant etait du kerosene et que c'est les gouttelettes de kerosene imbrule qui emettaient cette lumiere jaune. En revanche, un moteur-fusee fonctionnant avec de l'hydrogene produit une flamme invisible.
Il y a aussi le cas d'une flamme de rechaud a gaz. Elle est bleue.

On peut aussi citer le cas de la flamme produite par un feu d'artifice. On y ajoite un sel de cobalt: flamme bleue. De Baryum: rouge. De Strontium:verte.

Donc en resume, qu'est ce qui donne sa couleur a une flamme?

[jiherve]

re
oui plus c'est bleu plus c'est chaud cf corps noir nonobstant un rajout d'éléments rayonnants à d'autres longueurs d'onde
JR

[XK150]

Re ,

Flamme fioul ici : http://www.bentone.net/formation/forma12.htm

[RomVi]

Bonjour

La couleur de la flamme ne peut en aucun cas être reliée à sa température, le spectre d'émission n'a rien a voir avec celui d'un corps noir.
Une flamme d'éthanol par exemple est bleue, mais bien plus froide qu'une flamme de bougie.

[Yvan_Delaserge]

Bonjour

La couleur de la flamme ne peut en aucun cas être reliée à sa température, le spectre d'émission n'a rien a voir avec celui d'un corps noir.
Une flamme d'éthanol par exemple est bleue, mais bien plus froide qu'une flamme de bougie.

Tu as raison pour la couleur. Pour la temperature des deux flammes, je n'ai pas verifie��.
Si ca ne depend pas de la temperature, alors c'est la composition. Mais alors dans le cas de deux flammes provenant de la combustion du fioul, qu'est-ce qui change? Le rapport air/combustible? La taille des goutelettes du fioul pulverise?

[RomVi]

Oui probablement le rapport air/carburant.

[XK150]

Oui probablement le rapport air/carburant.

Plus que probablement , évidemment . C'est ce qui conditionne la bonne marche de ces type de brûleur " à combustion externe " .
Il faut un excès d'air minimum pour des rejets " propres " . Seulement , il faut un excès d'air que la flamme accroche et soit continue . Excès d'air = flamme jaune .

Et attention au type de brûleur : il y a maintenant des brûleurs où la flamme se trouve à 30 cm de la sortie du gicleur , ceux là peuvent présenter une flamme plus bleue .

[Yvan_Delaserge]

Plus que probablement , évidemment . C'est ce qui conditionne la bonne marche de ces type de brûleur " à combustion externe " .
Il faut un excès d'air minimum pour des rejets " propres " . Seulement , il faut un excès d'air que la flamme accroche et soit continue . Excès d'air = flamme jaune .

Et attention au type de brûleur : il y a maintenant des brûleurs où la flamme se trouve à 30 cm de la sortie du gicleur , ceux là peuvent présenter une flamme plus bleue .

Pourquoi est-ce que la flamme se trouve si loin du gicleur? Parce que le gicleur fonctionne a tres forte pression?
Il y a peut-etre aussi un autre facteur dont on n'a pas parle: le prechauffage du fioul. Si le fioul est prechauffe, il va peut-etre s'enflammer plus facilement? Et surtout, il sera plus fluide, donc lors de la pulverisation par le gicleur, les gouttelettes seront plus fines, ce qui permettra une combustion plus propre, avec moins de production de suie?
Mais j'imagine que tout cela est bien connu depuis tres longtemps. Les moteurs diesel sont produits a grande echelle depuis un siecle.
Alors, pourquoi est-ce que les bruleurs a flamme bleue sont une nouveaute?

[Yvan_Delaserge]

Re ,

Flamme fioul ici : http://www.bentone.net/formation/forma12.htm

Merci XK150 pour cette reference. Elle contient une partie de l'info que je recherche. Elle decrit la combustion d'une gouttelette de fioul en ces termes:
Imaginons une goutte isolée traversant une zone de combustion avec une vitesse élevée. Comme la température est importante, la goutte commence à s'évaporer. Elle est alors entourée d'un voile de fioul gazeux. Tout près de la goutte, il n'y a pas d'air, donc pas d'oxygène. Par conséquent, il ne peut y avoir de combustion à cet endroit. Un peu plus loin, on trouve soudain de l'air qui se mélange avec le fioul gazeux. La température aidant, le gaz s'enflamme et brûle. Chaque gouttelette est alors entourée d'une petit flamme.

Peu à peu, toute la partie vaporisable est brûlée. Il ne reste alors que du carbone et, si la température est encore assez élevée et s'il y a assez d'air pendant assez longtemps, le carbone va brûler en émettant une flamme jaune. Si ce n'est pas le cas, de la suie se forme et se dépose dans la chaudière.

On ne comprend pas trop comment la particule de carbone se forme, alors qu'on vient de nous expliquer que le fioul est progressivement vaporise par la chaleur, mais enfin, on progresse!😊

[Yvan_Delaserge]

Sur une autre reference je trouve le texte suivant:



Sur un brûleur a flamme bleue, la flamme est confinée dans un pot de combustion cylindrique long, éventuellement muni d’orifices latéraux permettant une recirculation des produits de combustion. Le confinement de la flamme avec des températures élevées provoque une vaporisation rapide du FOD avant sa combustion. Ainsi la phase de combustion se présente sous la forme d’un gaz entraînant une flamme bleue.

Donc ca confirmerait bien l'hypothese initiale: la combustion se passe bien a temperature plus elevee que dans un bruleur a flamme jaune. Et la generation de monoxyde de carbone et d'oxydes d'azote est reduite par la recirculation immediate des gaz de combustion vers la flamme. Cette recirculation a lieu grace a un phenomene aerodynamique, produit par la geometrie du pot de combustion sur le flux d'air injecte dans le dispositif.

[titijoy3]

"On ne comprend pas trop comment la particule de carbone se forme, alors qu'on vient de nous expliquer que le fioul est progressivement vaporise par la chaleur, mais enfin, on progresse!😊"

il me semble que le fuel comme les différents gaz est constitué de carbone et d'hydrogène, c'est sans doute de là que vient la dénomination "hydrocarbure" ?

l'hydrogène brûle, que reste t-il ? non, pas "pince moi"..du carbone

[Yvan_Delaserge]

Ben oui, mais si l'hydrogene brule, pourquoi est-ce que le carbone ne brule pas?

[titijoy3]

Ben oui, mais si l'hydrogene brule, pourquoi est-ce que le carbone ne brule pas?

il brûle peut être à une température différente ?

[Bounoume]

quad il y a excès d' oxygène, tout le monde peut brûler.....

quand, même seulement localement, il n' y a pas assez d' oxygène pour obtenir les réactions quantitativement complètes
1 C + 1 O -> CO ou
1C + 2 0 ->CO2 ou
2 H + O -> H2O....
il reste des imbrûlés..... dont du carbone.....
dans le temps, j' avais entendu parler de potentiels redox.... j' ai oublié, mais je suppose maintenant qu' en pratique, c' est l' atome H qui a le + d' affinité avec l' oxygène....
si oui, alors il reste (+/- localement) du carbone en combustion incomplète... Je dirais que le résultat perçu est est rouge ou jaune, selon la température.....

et quel est le spectre d' émission de l' atome C pur ? une raie rouge très intense en particulier?
mais.... pour que la flamme ne contenant pas de carbone libre, mais du CO ou CO2 complètement brûlés soit peu colorée (bleue.... ) cela
me semble supposer que le spectre d' émission du carbone lié à Oxygène, lui, ait des raies très peu intenses dans le visible.... cela, je ne sais pas: il faudrait le vérifier....



ps: plus haut on a parlé de la combustion du gaz. prenez un chalumeau à gaz....ou le réchaud à gaz (brûleur +/- mal réglé bien sûr): selon la proportion d' oxygène, la flamme est jaunâtre, ou bleue.... même si la différence de température, est réelle, ce n' est pas le seul facteur en cause....

[Yvan_Delaserge]

Bonjour Bounoume,
Tout cela me parait effectivement tres logique.
Je me pose aussi la question du role de l'azote de l'air. Normalement, c'est un gaz inerte. A tel point qu'on peut l'utiliser pour en remplir une ampoule a incandescence. L'azote ne va pas reagir avec le tungstene du filament, meme si ce dernier est porte a plus de 1000 degres. Et pourtant, dans une flamme dont la temperature est de moins de 1000 degres, il se forme des oxydes d'azote! En d'autres termes, l'azote brule, mais pas le carbone!
Je note que tout ca est tres loin d'etre simple, et aussi que l'on se trouve a un point d'intersection entre differentes sciences: physique, chimie, aerodynamique...
J'ai aussi essaye de prendre le probleme par l'autre bout, en posant la question sur la partie du forum ou l'on parle des bruleurs de fioul. J'y ai trouve quelques elements...
Pour obtenir la bonne reponse a une question, il faut trouver la bonne personne a qui la poser...��

[Bounoume]

Et pourtant, dans une flamme dont la temperature est de moins de 1000 degres, il se forme des oxydes d'azote! En d'autres termes, l'azote brule, mais pas le carbone!

Si! le carbone brûle bien dans ta flamme, à la température que tu indiques:
les carbures d' hydrogène, ou même du charbon en poudre (brûleurs industriels de fours ou de grosses chaudières) le carbone, libre ou combiné, il vont bien brûler en présence d' oxygène.... préférentiellement à l' oxydation de l' azote.... mais si je dis préférentiellement, c' est que la relation entre les concentrations de composés initiaux (oxygène, carbone, azote) et les produits finaux (C0, CO2, NO) est régie par les équations de lois dites 'd' action de masse', systèmes bien compliqués à résoudre... d' autant que les coefficients d' équilibre vont dépendre de la température de réaction....

Si un thermo-chimiste passait par là : Au secours pour poser les équations et pour les calculs!

En étant très simpliste (et, n' étant pas chimiste, je me garderai d' aller plus loin.....) l' équilibre pour le carbone est en faveur de la formation d' une forte proportion de CO (ou CO2), alors que pour l' azote, le produit
[NO] /([N2]*[O2]) est très bas...... mais pas nul..... (et pour embêter le pauvre monde, la vitesse de réaction, pas très grande vers 1000 degrés, devient nulle à température ambiante:
ainsi; même si l' équation prétend qu' il devrait exister un tout petit peu de NO dans note maison, en fait il ne peut ni être produit par combinaison de N2 et O2 froids..... ni d' ailleurs se re-transformer en oxygène et azote si un vicieux avait ajouté une grande quantité d' oxyde d' azote pur dans l' air de la maison....
mais, encore plus vicieux, et ça, c' est une autre réaction chimique ..... ce monoxyde d' azote, non toxique, va réagir avec.... de l' oxygène! et ça va donner le peroxyde d' azote, NO2 , lui franchement toxique (précurseur, en présence d' eau.... de l' acide nitrique.... miam miam....)

d' ou la chasse aux oxydes d' azote dans les gaz brûlés.... chasse excessive d' ailleurs, parce que autant la dernière réaction formant NO2 est mauvaise quand elle a lieu dans nos poumons*, autant quand il pleut, ça conduit au contraire à renvoyer au sol cet azote nitrique, parfaitement bio-dégradable, qui est justement un nutriment essentiel des végétaux..... [sauf grand excès, quand on le répand à la pelle dans les engrais azotés....


* encore + vicieux: notre organisme produit naturellement NO, (NO-synthétase, à partir d' arginine...) , NO qui est un vaso-dilatateur utile, et ce NO, en très petite quantité heureusement, va se dégrader en infimes quantités de NO2, quantités minimes tolérées par le métabolisme.....

c' est la dose qui fait le poison (Paracelse)