Les systèmes de combustion sont des réactions chimiques entre un matériau pouvant être brûlé comme combustible et les composés chimiques présents dans les oxydants, des substances qui transfèrent les atomes d’oxygène. Le but principal de la combustion est de créer une sorte d’énergie pour produire la définition physique du travail. Essentiellement, c’est la production d’une certaine quantité d’énergie transférée par la force de la chaleur et du feu. Des exemples courants de systèmes de combustion comprennent les chaudières, les foyers, les fours, les brûleurs à gaz et autres systèmes de chauffage.
Les appareils électroménagers sont l’une des utilisations les plus courantes des systèmes de combustion. Dans une chaudière, une unité fermée est remplie d’eau ou d’un autre type de fluide et chauffée pour vaporiser le fluide afin de fournir de la chaleur à d’autres appareils. Une cheminée, qui brûle généralement du bois ou du gaz, est placée dans une construction architecturale dans le but de chauffer ou de cuisiner. Les fours, traditionnellement conçus pour fabriquer des céramiques ou des métaux, utilisent une source de combustible pour chauffer les matériaux ou l’air lui-même. De même, les brûleurs à gaz utilisent du gaz naturel ou du propane mélangé à l’air pour générer une flamme, qui peut être utilisée pour cuire ou brûler des substances.
Il existe un certain nombre de différents types de techniques de combustion utilisées dans ces systèmes, chacune nécessitant différents niveaux de carburant et d’oxydants. La combustion complète brûle essentiellement le carburant, généralement un hydrocarbure, et produit très peu de matière secondaire. La pyrolyse, ou combustion incomplète, se produit lorsque l’oxydant n’est pas facilement disponible ou limité, provoquant l’extinction partielle du système de combustion. La combustion à basse température sans flamme est appelée combustion lente, comme un feu de camp éteint. À l’opposé du spectre, la combustion rapide est une situation dans laquelle la chaleur et la lumière sont produites très rapidement, comme dans le cas des armes thermobariques, comme les bunkers-busters.
Deux types de combustibles différents peuvent être utilisés dans les systèmes de combustion : les liquides ou les solides. Dans le cas des liquides, la combustion se produit pendant la phase gazeuse. Le liquide est chauffé en un gaz qui s’enflamme lorsqu’il est mélangé avec des oxydants. Les combustibles solides ont besoin de trois phases distinctes pour fonctionner avec succès. Le combustible doit être préchauffé, suivi de la production de gaz qui brûlent et finalement le combustible solide se transforme en charbon de bois.
Le moteur est peut-être la forme la plus courante de systèmes de combustion. Celui-ci est conçu sous deux formats différents : le moteur à combustion interne et externe. Les moteurs à combustion interne contiennent une chambre dans laquelle le carburant et le comburant sont mélangés pour produire de l’énergie. Les moteurs à combustion externe impliquent le chauffage d’un fluide à travers un échangeur de chaleur, produisant un travail utilisable.