Do Lógico ao Abstrato: A Ciência no Cotidiano
23 a 28 de outubro de 2017
Trabalho 7496
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Engenharia Mecânica |
| Setor | Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica |
| Bolsa | FAPEMIG |
| Conclusão de bolsa | Sim |
| Apoio financeiro | FAPEMIG |
| Primeiro autor | Rafael Moreira de Souza |
| Orientador | JULIO CESAR COSTA CAMPOS |
| Outros membros | ALVARO MESSIAS BIGONHA TIBIRIÇA, Washington Orlando Irrazabal Bohorquez |
| Título | Modelagem da combustão utilizando o CHEMKIN-CFD |
| Resumo | O objetivo deste trabalho é modelar a combustão em um combustor de uma turbina a gás utilizando o CHEMKIN-CFD, com o intuito de compreender a cinética química. Grande parte da energia utilizada no mundo provém de combustíveis fósseis derivados do petróleo, como diesel, gasolina e metano, devido a sua capacidade energética e fácil extração. No entanto, tais combustíveis também são os grandes responsáveis pelo aumento da intensidade do efeito estufa devido à emissão de poluentes como CO2, CO e principalmente os compostos de óxido nítrico, mais comumente denominado de NOx. A metodologia empregada nesta análise utilizou um hidrocarboneto, o metano gasoso (CH4), para as simulações em duas condições diferentes, uma em alta temperatura e a outra em temperatura ambiente. Para a simulação das situações de combustão foi utilizado o software FLUENT-CFD na seção CHEMKIN CFD, fornecido pela empresa ANSYS. Porém, para a modelagem do reator, representando o combustor, foi necessário a determinação de uma geometria e geração de uma malha de qualidade de forma a proporcionar resultados fisicamente coerentes.Neste contexto, foi utilizado o software Meshing para a geração de uma malha composta por 1353063 elementos e 242001 nós, com elementos majoritariamente tetraédricos devido a sua melhor adaptação a topografia da geometria e refinamento nas curvas e bordas. Com relação ao aspecto da geometria e a necessidade de melhores resultados nestes locais a qualidade obtida da malha foi em média de 0.89 em uma escala de 0 a 1. As simulações foram realizadas com o emprego do modelo de turbulência k-omega Shear Stress Transport (SST). Na análise da combustão utilizou o modelo de combustão parcialmente pré-misturada. Os resultados apresentados da razão de equivalência de 0,2955 evidenciou uma mistura pobre na combustão do combustor e a partir destes resultados foi possível comparar com os resultados de diversas literaturas. Para a condição de temperatura de entrada do combustível a 398 K e 800 K para o ar obteve-se a temperatura adiabática de chama simulada no combustor a 2423 K, diferindo da literatura em torno de 8,8%. Observou-se que o combustível ao ter contato com o ar, na zona de entrada, chamada de aquecimento imediatamente entra em combustão a uma temperatura elevada produzindo o NOX, CO e CO2 com elevada concentração. Conclui-se que as simulações obtidas no FLUENT- CFD utilizando o solver CHEMKIN foram compatíveis com a literatura. A formação do NOx foi prevista de forma satisfatória. De maneira geral, houve pequenas divergências nos valores de temperatura adiabática de chamas. Por fim, durante o estudo ficou claro a abrangência do assunto, sua complexidade e necessidade de maior aprofundamento no assunto, devido a sua importância no contexto atual tanto acadêmico quanto industrial e econômico. |
| Palavras-chave | combustor, cinética química, Nox |
| Forma de apresentação..... | Painel |