I sistemi di combustione sono reazioni chimiche tra un materiale che può essere bruciato come combustibile e i composti chimici presenti negli ossidanti, sostanze che trasferiscono atomi di ossigeno. Lo scopo principale della combustione è creare una sorta di energia per produrre la definizione di lavoro della scienza fisica. In sostanza, è la produzione di una certa quantità di energia trasferita dalla forza del calore e del fuoco. Esempi comuni di sistemi di combustione includono caldaie, caminetti, forni, bruciatori a gas e altri sistemi di riscaldamento.
Gli elettrodomestici sono uno degli usi più comuni dei sistemi di combustione. In una caldaia, un’unità chiusa viene riempita con acqua o altro tipo di fluido e riscaldata per vaporizzare il fluido per fornire calore ad altri dispositivi. Un camino, che generalmente brucia legna o gas, è collocato all’interno di un costrutto architettonico allo scopo di riscaldare o cucinare. I forni, tradizionalmente progettati per fabbricare ceramiche o metalli, utilizzano una fonte di combustibile per riscaldare i materiali o l’aria stessa. Allo stesso modo, i bruciatori a gas utilizzano gas naturale o propano miscelato con l’aria per generare una fiamma, che può essere utilizzata per cuocere o bruciare sostanze.
Esistono diversi tipi di tecniche di combustione utilizzate in questi sistemi, ognuna delle quali richiede diversi livelli di carburante e ossidanti. La combustione completa essenzialmente brucia il combustibile, solitamente un idrocarburo, e produce pochissimo materiale secondario. La pirolisi, o combustione incompleta, si verifica quando l’ossidante non è prontamente disponibile o limitato, causando il parziale spegnimento del sistema di combustione. La combustione a bassa temperatura senza fiamma è chiamata senza fiamma, come un fuoco da campo bruciato. All’estremo opposto dello spettro, la combustione rapida è una situazione in cui il calore e la luce vengono prodotti molto rapidamente, come nel caso delle armi termobariche, come i bunker-busters.
Nei sistemi di combustione possono essere utilizzati due diversi tipi di combustibili: liquidi o solidi. Nel caso dei liquidi, la combustione avviene durante la fase gassosa. Il liquido viene riscaldato in un gas, che prende fuoco se miscelato con ossidanti. I combustibili solidi necessitano di tre fasi distinte per funzionare con successo. Il combustibile deve essere preriscaldato, seguito dalla produzione di gas che bruciano e alla fine il combustibile solido si trasforma in carbone.
Forse la forma più comune di sistemi di combustione è il motore. Questo è progettato in due formati diversi: il motore a combustione interna ed esterna. I motori a combustione interna contengono una camera in cui il carburante e l’ossidante vengono miscelati per produrre energia. I motori a combustione esterna comportano il riscaldamento di un fluido attraverso uno scambiatore di calore, producendo lavoro utilizzabile.