Estudo da cinética da combustão de metanol em ar com ignição por descarga elétrica de uma vela veicular

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Silva, Marcelo Gomes da
• Orientador(a): Furones, Maikel Yusat Ballester
• Banca de defesa: Benilov, Mikhail , Konzen, Pedro Henrique de Almeida , Bell, Maria José Valenzuela , Sato, Fernando , Carvalho, Ana Claudia Monteiro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Física
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Reações de plasma; Descargas de faísca; Combustão assistida por plasma; Misturas de metanol-ar; Modelagem computacional; Plasma reactions; Spark discharges; Plasma-assisted combustion; Methanolair mixtures; Computer modeling
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17952

Este estudo investiga o comportamento das espécies químicas em diferentes misturas de ar e metanol (CH3OH) sob condições de descarga eletrônica de vela de ignição. Por meio da utilização de parâmetros experimentais, como campo elétrico reduzido, temperatura eletrônica e densidade de elétrons, exploramos os efeitos da descarga em uma variedade de cenários através da simulação numérica. É abordada as complexidades da combustão assistida por plasma, examinando o papel das espécies reativas de oxigênio e nitrogênio (RONS), bem como dos reagentes-chave como H, OH e H2O na decomposição do metanol. Utilizando um modelo abrangente composto por 112 espécies interconectadas por 1081 processos físicos e químicos, incluindo seções de choque resultantes do impacto de elétrons. Destacamos a adoção de duas abordagens distintas: a primeira considerou dois conjuntos diferentes de parâmetros do ciclo de trabalho para a vela de ignição, enquanto a segunda analisou valores diferentes para a concentração de metanol (5% e 2,5%) na mistura. Observamos o impacto dos parâmetros da descarga na densidade das espécies, enfatizando a produção de poluentes atmosféricos (NOx, CO, CO2 e CH2O), e a predominância dos parâmetros para o ciclo de trabalho 10% sobre o 40%, juntamente com a importância da mistura de 5% de ar e metanol resultando em densidades mais altas e taxas de produção e consumo mais elevadas para a maioria das espécies em comparação com a mistura de 2,5%. Através da minuciosa investigação dos percursos reacionais, o estudo destaca os processos plasmo-químicos críticos e suas ramificações na combustão e poluição ambiental. Os achados oferecem perspicácia fundamental sobre os mecanismos que regem os processos de combustão e oxidação, apresentando contribuições significativas para o avanço de tecnologias de combustão mais eficientes e ecologicamente sustentáveis.