Rapport de mélange (combustion)
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Cet article concerne le rapport de mélange dans une combustion. Pour le rapport de mélange en météorologie, voir Rapport de mélange.
Le rapport de mélange d’un moteur à combustion est le rapport entre le débit massique de comburant divisé par le débit massique de carburant[1]. La combustion peut avoir lieu de manière contrôlée, par exemple dans un moteur à combustion interne ou un four industriel, ou peut entraîner une explosion (par exemple, une explosion de poussières, une explosion de gaz ou de vapeur ou dans une arme thermobarique).
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Le rapport air-carburant détermine si un mélange est combustible, quelle quantité d’énergie est libérée et quelle quantité de polluants indésirables est produite dans la réaction. En règle générale, il existe une gamme de rapports carburant/air, en dehors de laquelle l’inflammation ne se produira pas. C’est ce qu’on appelle les limites inférieure et supérieure d’explosivité.
Dans un moteur à combustion interne ou un four industriel, le rapport air-carburant est une mesure importante pour des raisons d’antipollution et d’optimisation des performances. Si l’on fournit exactement assez d’air pour brûler complètement tout le carburant, le rapport est connu sous le nom de mélange stœchiométrique. Les ratios inférieurs à la stœchiométrie (où le carburant est en excès) sont considérés comme « riches ». Les mélanges riches sont moins efficaces, mais peuvent produire plus d’énergie et brûler plus froid. Les ratios supérieurs à la stœchiométrie (où l’air est en excès) sont considérés comme « pauvres ». Les mélanges pauvres sont plus efficaces mais peuvent provoquer des températures plus élevées, ce qui peut entraîner la formation d’oxydes d’azote. Certains moteurs sont conçus avec des caractéristiques permettant une combustion pauvre. Pour des calculs précis du rapport air-carburant, la teneur en oxygène de l’air de combustion doit être spécifiée en raison de la densité de l'air différente due à l'altitude ou à la température de l'air d’admission, de la dilution possible par la vapeur d'eau ambiante ou de l'enrichissement par des ajouts d’oxygène.