New WSGG correlations accounting for variations on the mole ratio and the partial pressure of the participating species

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Selhorst, Alexandre Huberto Balbino
• Orientador(a): França, Francis Henrique Ramos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Radiação térmica; Soma ponderada de gases cinza; Oxicombustão
• Palavras-chave em Inglês: Thermal radiation; Radiation in participating media; Weighted-sum-of-gray-gases; Oxy-fuel combustions
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/215277

Neste trabalho é proposto um método alternativo para se obter coeficientes para o modelo de soma-ponderada-de-gases-cinza (WSGG). Ainda que a literatura ofereça um número elevado de formulações aplicáveis para diferentes cenários, nenhuma delas analisa a influência da pressão parcial das espécies participantes no modelo WSGG na solução da equação da transferência radiativa (RTE). Além disso, também é apresentado um novo método para se obter coeficientes do modelo WSGG para problemas com variação na fração molar. São apresentados cinco diferentes conjuntos de correlações WSGG, cada um para seu respectivo cenário. O primeiro cenário lida com processos de combustão em atmosfera aberta e considera uma fração molar fixa com variação na pressão parcial ao longo do meio. São apresentadas duas correlações para esse cenário, para frações molares iguais a 1,0 e a 2,0. No segundo cenário, as correlações foram ajustadas para considerar a variação da fração molar ao longo do meio, uma situação usual em oxicombustão. As correlações são geradas a partir da emitância total, que são ajustadas a partir de dados obtidos do banco de dados spectral de alta resolução HITEMP-2010. No primeiro cenário, os espectros de absorção são extraídos do HITEMP-2010 para 9 diferentes pressões parciais e 23 temperaturas, sobre as quais são computadas diferentes emitâncias totais para 24 valores de uma variável que representa o produto entre a pressão parcial e o comprimento percorrido pela radiação ao longo do meio, paS. Para o segundo cenário são consideradas as mesmas quantidades de temperatura e paS, porém, a alteração não ocorre nas pressões parciais, mas na fração molar, para a qual são considerados 17 diferentes valores. Além desse ajuste, em uma nova abordagem, o intervalo da fração molar é dividido, dando origem a dois novos conjuntos de emitância total. O método proposto por Levenberg- Marquardt é empregado para efetuar o ajuste de coeficientes para todos os diferentes conjuntos de emitância. A acurácia das correlações resultantes é verificada através de uma comparação com resultados obtidos pela integração linha-por-linha em um domínio unidimensional. A equação da transferência radiativa é solucionada para 21 diferentes perfis de temperatura, pressão parcial e fração molar. Os resultados obtidos para o cenário com pressão parcial variável são mistos, o que pode indicar não haver a necessidade de considerar a variação da pressão parcial, desde que respeitada a fração molar, quando se trabalha com chamas em atmosfera aberta. Por outro lado, os resultados obtidos para o cenário onde ocorre a variação da fração molar ao longo do meio mostram um incremento na acurácia do método WSGG e os resultados obtidos pelas duas correlações que lidam com intervalos menores de fração molar sugerem que não há necessidade de se utilizar uma única correlação que abrange todo o intervalo de fração molar, de 0.125 a 4.0.