Caracterização experimental do escoamento em uma câmara de combustão de metano operando no regime sem chama visível.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Villanueva, Helio Henrique Santomo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Combustão sem chama visível; Flameless combustion; Natural gas burner; PIV; Queimador de gás natural; Turbulence; Turbulência
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-12092023-080719/

O regime de combustão sem chama visível (do inglês flameless oxidation) apresenta vantagens em relação ao processo de combustão convencional com chama visível, como a redução na emissão de poluentes. Através da recirculação dos produtos da combustão e mistura com os reagentes, o processo de oxidação ocorre com menor intensidade porém em uma região maior e distribuída no volume da câmara de combustão. Comparado ao caso de combustão convencional, no regime sem chama visível a temperatura apresenta um campo de distribuição mais uniforme e um valor máximo menor, o que resulta uma menor emissão de NOx. Características dos mecanismos fundamentais da reação no regime sem chama visível é o foco de pesquisas atuais nas abordagens numérica e experimental. O objetivo deste trabalho é investigar a interação da turbulência com a cinética química no regime sem chama visível através da estimativa dos tempos característicos da turbulencia e da química utilizando os campos turbulentos estimados através da técnica PIV. Dados experimentais dos campos de velocidade, componentes do tensor de Reynolds, taxa de dissipação da energia cinética turbulenta e quimioluminescência de OH* foram obtidos para três regimes de combustão: convencional, transição e sem chama visível. Os dados experimentais foram utilizados para estimativa das distribuições dos adimensionais números de Damköhler e Karlovitz indispensáveis na análise da relação entre os tempos característicos da turbulência e das reações químicas. Os resultados experimentais indicaram que para a geometria de queimador utilizado, os valores das componentes do tensor de Reynolds é maior para o caso de chama convencional por conta da maior vazão dos reagentes, porém, ao normalizar pela velocidade de entrada ao quadrado, as componentes radial e cruzada são maiores no caso sem chama visível, indicando maior influência da turbulência no processo de mistura e por fim uma maior interação entre turbulência e reações químicas corroborada pelos menores valores de Damköhler e maiores valores de Karlovitz no regime sem chama visível comparado ao convencional.