Estudo numérico e experimental da velocidade de queima laminar de misturas de gás de síntese em condição de oxicombustão

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Perin, Rafael Trintinaglia
• Orientador(a): Pereira, Fernando Marcelo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Fluxo de calor; Gás de síntese; Cinética química
• Palavras-chave em Inglês: Heat flux method; Laminar burning velocity; Oxyfuel syngas; Cellular instabilities; Chemical kinetic mechanisms
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/214197

Com o aumento da demanda de energia no mundo e o apelo por fontes energéticas amig áveis ao meio ambiente, o IGCC (Integrated Gasei cation Combined Cycle ) se apresenta como uma técnica que atinge uma alta e ciência e possui baixa emissão de poluentes. Quando trabalhando em oxicombustão e utilizando CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage), está técnica pode obter emissões nulas de CO2. Seguindo essa tendencia, o gás de síntese (syngas) tem se mostrado um combustível de crescente interesse para a sociedade devido a questões ambientais, no entanto, estes combustíveis não foram amplamente estudados. Sendo a velocidade de queima laminar um dos principais parâmetros da combustão em chamas pré-misturadas e de grande importância para a calibração de mecanismos de cinética química. Este trabalho avaliou experimental e numericamente a velocidade de queima laminar de misturas de gás de síntese em oxicombustão, utilizando condições ambiente de temperatura e pressão (298 K e 1 atm). Para isso, utilizou-se o método experimental do uxo de calor, desenvolvido com o intuito de aferir a velocidade de queima com facilidade e precisão, utilizando uma chama plana e sem estiramento. Os resultados obtidos foram comparados com a simulação de seis mecanismos de cinética química (Gri-Mech 3.0, USC Mech-II, Davis-2005, Kéromnès-2013, ELTE-2016, Zhang- 2017), visando avaliar a capacidade preditiva dos mesmos. Foi observado à tendência destas misturas ao aparecimento de instabilidades celulares na frente de chama, que impedem a aferição da velocidade de queima, o que limitou a abrangência da pesquisa. As incertezas mensuradas nos experimentos foram inferiores a 0,5 cm/s e uma análise entre dois métodos de avaliação da incerteza referente ao método do uxo de calor mostrou a diferença entre o resultado das incertezas tratadas e a importância dos parâmetros avaliados. Por fim, os efeitos da adição de dióxido de carbono na mistura foram avaliados numericamente e seu impacto na oxicombustão do gás de síntese foram mostrados.