Modelagem e simulação de chamas difusivas de H2, formato de metila e decanoato de metila usando o método REDIM

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Conza, Adelaida Otazu
• Orientador(a): De Bortoli, Álvaro Luiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Chamas difusivas; Decanoato de metila; Processo de combustão; Biocombustíveis; Hidrogênio
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/247612

Nas últimas décadas o consumo de energia tem aumentado consideravelmente. Uma alternativa energética renovável com benefícios ambientais é o uso de biocombustí- veis, a fim de evitar a dependência de combustíveis fósseis. Desta forma, faz-se necessário um melhor entendimento sobre a combustão dos biocombustíveis. A combustão é descrita pelas equações de continuidade, quantidade de movimento, conservação de espécies químicas e de energia, com forte acoplamento entre as equações. Nos sistemas químicos, cujas escalas de tempo variam em várias ordens de magnitude, algumas reações são rápidas comparadas com os processos físicos, tais como a difusão, convecção, turbulência, e outras reações são consideradas lentas. Os sistemas químicos com escalas de tempo rápidas geram sistemas numéricos rígidos (stiff). Quando isto acontece, a obtenção da solução das equações diferenciais precisa de várias etapas com passos de tempo pequenos, sendo o custo computacional elevado. Assim, é necessário reduzir o número de reações dos mecanismos cinéticos. Neste trabalho, apresenta-se a modelagem e simulação de chamas difusivas de hidrogênio, do biocombustível methyl formate (formato de metila) e methyl decanoate (Decanoato de metila). O método Reaction-Diffusion Manifold (REDIM) unidimensional foi usado para hidrogênio, methyl formate e methyl decanoate e REDIM bidimensional foi usado para methyl decanoate. As equações diferenciais parciais da continuidade, quantidade de movimento, fração de mistura e a equação de fração de massa para dióxido de carbono (para REDIM 2D), são discretizadas usando o método de dife- renças finitas, gerando sistemas de equações que são resolvidos usando o método de Runge-Kutta Simplificado. Na parte química, usa-se o método semi-implícito de Rosenbrock. Os resultados obtidos para o hidrogênio foram comparadas com dados da literatura. Para o methyl formate foram obtidos os principais produtos, sendo comparados com os dados experimentais do combustível methyl butanoate (butanoato de metila), apresentando concordância razoável. Os principais produtos do decanoato de metila foram comparados com dados da literatura. A principal contribuição deste trabalho é usar o método REDIM na modelagem e simulação de chamas difusivas para o sustituto do biodiesel MD.