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Title in Portuguese: Desenvolvimento de um forno com a tecnologia combustão de filtração operando com gás natural veicular
Title: Development of a furnace with the technology of combustion of filtration operating with natural gas vehicular
Author: Teixeira, Edwalder Silva
Advisor(s): Freire, Francisco Nivaldo Aguiar
Co-advisor(s): Barcellos, William Magalhães
Keywords: Engenharia mecânica
Combustão por filtração
Gás como combustível
Combustão em meios porosos
Gás natural veicular
Fornos
Natural gas vehicles
Furnace
Filtration combustion
Porous media
Issue Date: 26-Aug-2016
Citation: TEIXEIRA, E. S. Desenvolvimento de um forno com a tecnologia combustão de filtração operando com gás natural veicular. 2016. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, 2016.
Abstract in Portuguese: Esta pesquisa tratou do desenvolvimento de um forno não-convencional, construído a partir da aplicação da tecnologia “Combustão de Filtração – CF”, também conhecida como “Combustão em Meios Porosos – CMP”, operando com a queima do gás natural veicular (GNV). Essa tecnologia difere da convencional pelo fato da reação ocorrer nos interstícios de uma matriz porosa, que pode ser inerte ou catalítica. Um outro fator é que esta tecnologia não necessita dos tradicionais bicos queimadores, não havendo a necessidade de manutenção do processo de combustão, ocorrido por causa dos entupimentos dos bicos. A matriz porosa (ou meio poroso) utilizada no experimento foram espumas de carbeto de silício (SiC) e esferas de aluminas (Al2$O3). A função da matriz porosa foi armazenar parte da energia que seria liberada pelo os gases da exaustão para pré-aquecer a nova mistura ar-combustível, de modo a obter uma maior extração de energia e garantir menores perdas de calor decorrentes dos gases de combustão. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um forno que utilizou à tecnologia CF como fonte de aquecimento na queima do GNV. A estrutura construída do forno foi composta por uma câmara de aquecimento e o combustível testado foi o GNV. Uma mistura ar-combustível foi inflada na câmara, com uma frente de chama deslocando-se no leito poroso. Desse modo, os gases da combustão não queimados que normalmente seriam liberados na exaustão foram absorvidos pelo meio poroso (SiC), com elevada capacidade térmica para armazenar e recircular o calor. Essa energia armazenada em forma de calor foi transferida através dos processos simultâneos de condução, convecção e radiação para o compartimento interno (câmara) onde se encontrava o substrato (vidro) o qual foi aquecido até a uma temperatura de 600 °C. Os resultados experimentais indicaram uma taxa de queima de 1,713 kW para uma razão de equivalência de ɸ = 0,86 e uma velocidade de escoamentos dos gases Vg = 0,35 m/s. Por fim, verificou-se que o rendimento térmico obtido no forno foi de 36 % em relação a energia fornecida.
Abstract: This research dealt with the development of a non-conventional oven, built from the application of “Filtration Combustion Technology-CF”, also known as “Combustion in porous media-CMP”, operating with the burning of natural gas vehicles (NGV). This differs from conventional technology because the reaction occur in the interstices of a porous matrix, which can be inert or catalytic. Another factor is that this technology does not require the traditional burners burners, there is no maintenance of the combustion process, occurred because of clogging of the nozzles. The porous matrix (or porous medium) used in the experiment were foams of silicon carbide (SiC)and alumina balls (Al2O3). The function of porous matrix was storing part of the energy that would be released by the exhaust gases to preheat the new fuel-air mixture, in order to obtain a greater extraction of energy and ensure lower heat losses resulting from the combustion gases. The aim of this work was the development of a furnace used to CF technology as a source of heating in the burning of the GNV. The structure built from the furnace was composed of a heating chamber and fuel tested was the GNV. A fuel-air mixture (natural gas) was inflated in the Chamber, with a flame front moving in porous bed. Thereby, the combustion gases that would normally be released unburned exhaust were absorbed by the porous medium (SiC), with high thermal capacity to store and recirculate the heat. The energy stored in form of heat was transferred through the simultaneous processes of conduction, convection, and radiation to the internal compartment (chamber) where the substrate (glass) which was heated up to a temperature of 600 ° C. The experimental results indicated a 1.713 kW burning rate for an equivalence of ɸ = 0,86, and a speed of gas flows 0,35m/s. Income derived in the furnace was 36 % about the energy and supplied.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/38156
metadata.dc.type: Dissertação
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