Estudo de misturas de biogás com excesso de CO2 sobre à estabilidade de chama e eficiência de radiação de um queimador poroso radiante com sistema de pré-aquecimento dos reagentes integrado

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Campos, José Alexandre de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Engenharia mecânica; Biocombustíveis; Biogás; Permutadores térmicos; Engenharia térmica; Queimadores de gás
• Link de acesso: https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/17256

Este trabalho tem como objetivo avaliar de forma experimental e analítica o efeito do pré- aquecimento dos reagentes sobre a combustão do metano e do biogás e investigar como a composição química do biogás afeta o desempenho do queimador poroso radiante. Para esse fim foi desenvolvido um queimador poroso radiante com um recuperador de calor integrado, que consiste em um trocador de calor instalado na parte interna do corpo do queimador, com intuito de aproveitar o calor que seria perdido para o ambiente e utilizar parte deste para pré- aquecer os reagentes. Experimentalmente são avaliadas as condições de operação do queimador, os perfis de temperatura, a eficiência de radiação e os níveis de emissão de poluentes. Também foi desenvolvido um modelo analítico de resistências térmicas para o queimador, com objetivo de verificar como os parâmetro de geometria e construção podem afetar o seu desempenho. Dos resultados obtidos verificou-se que o pré-aquecimento dos reagentes aumenta a faixa de operação estável, com a mistura de biogás contendo 50% CH. e 50% CO apresentando uma ampliação na faixa de operação estável, passando de 8,0 cm/s até 16,0 cm/s para 8,0 cm/s até 28 cm/s. O pré-aquecimentos dos reagentes também causa o aumento da temperatura média da região de combustão, e foi verificado que quanto maior a velocidade de chama, maiores são as diferenças de temperatura em relação a condição sem o pré-aquecimento dos reagentes, mas não foi observado ganhos significativos na eficiência de radiação para o queimador. Também foi observado que presença de CO2 no combustivel tem um impacto negativo, reduzindo a faixa de operação estável do queimador, mas não foi observado um impacto significativo sobre a eficiência de radiação, que acabou apresentando resultados próximos aos obtidos com 100% CH. De forma geral o queimador poroso apresentou níveis baixos de emissão de poluentes, com as emissões de NO, extremamente baixas para a maioria das condições testadas. A solução analitica desenvolvida obteve resultados superestimados para a eficiência de radiação, mas com um comportamento coerente aos obtidos experimentalmente, sendo que o material utilizado para o isolamento do meio poroso teve uma influência maior sobre desempenho do queimador poroso com o trocador de calor integrado