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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/15913| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Aquecedor poroso com sistema de ignição lança-chama aplicado ao gás natural e ao biogás |
| Título em inglês: | Porous heater with flamethrowers ignition system applied to natural gas and biogas |
| Autor(es): | Aguiar, Iraldo Belchior Cristino |
| Orientador: | Barcellos, William Magalhães |
| Coorientador: | Rocha, Paulo Alexandre Costa |
| Palavras-chave: | Engenharia mecânica;Biogás;Simulação (computadores) |
| Data do documento: | 2010 |
| Citação: | AGUIAR, I. B. C. Aquecedor poroso com sistema de ignição lança-chama aplicado ao gás natural e ao biogás. 83 f. 2010. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. |
| Resumo: | A “Combustão de Filtração” é uma tecnologia que tem sido empregada no desenvolvimento de aquecedores e caldeiras de alta eficiência e baixa emissão de poluentes. No entanto, o processo de ignição da combustão nesses equipamentos, constituídos de queimadores porosos volumétricos, tem sido ainda uma questão não resolvida. Os sistemas convencionais desenvolvidos para esses queimadores apresentam algum inconveniente operacional que prejudica a eficiência de combustão. Então, este trabalho tem como objetivo principal apresentar um projeto robusto e econômico de sistema de ignição por lança-chamas destinado a queimadores porosos volumétricos, em que a Combustão de Filtração está sendo aplicada como tecnologia de base para desenvolvimento de um novo modelo de aquecedor de água. Um protótipo do aquecedor equipado com o sistema de ignição foi desenvolvido, em escala de laboratório, realizando-se estudos experimental e teórico quanto à queima com gás natural e com biogás. A análise teórica envolve a caracterização do escoamento dos gases ao longo do corpo do sistema de ignição através da simulação com o software “ANSYS-CFX”, como também, dos fenômenos relacionados à onda de combustão propagando-se no queimador do aquecedor, para o qual foi utilizado um modelo numérico de simulação em FORTRAN. Neste contexto, é utilizado o software PREMIX no cálculo de equilíbrio químico, aplicável à combustão pré-misturada em um meio poroso, tomando como referência os dois parâmetros principais de operação: a razão de equivalência e a velocidade do escoamento da mistura ar-combustível. Como resultado: o sistema de ignição proposto mostrou-se adequado aos queimadores porosos, provendo estabilidade e facilidade de operação, e reduzindo significativamente o tempo necessário ao pré-aquecimento do meio poroso. O modelamento do escoamento e da combustão serviu de suporte para interpretação adequada dos fenômenos presentes nos processos. A Combustão de Filtração possibilitou a operação estável do aquecedor em ampla faixa de razão de equivalência (de 0.30 a 1). |
| Abstract: | "Filtration Combustion" is a technology that has been used in the development of heaters and boilers with high efficiency and low pollutant emissions. However, the ignition process of combustion in such equipments, constituted of volumetric porous burners, have been an issue still unresolved. Conventional systems developed for these burners present some operational drawback that affects the combustion efficiency. So, this work aims mainly to present a robust and economical design of flame-thrower ignition system aimed at volumetric porous burners, in which Filtration Combustion is being applied as a basis technology for the developing a new model of water heater. A prototype of the heater equipped with the ignition system has been developed in laboratory scale, carrying out experimental and theoretical studies on the burning natural gas and biogas. The theoretical analysis involves the characterization of gas flow along the body of the ignition system through simulation with the software "ANSYS-CFX," as well as of the phenomena related to the combustion wave propagating itself through the heater’s burner, for which a numerical simulation in FORTRAN has been used. In this context, a software “PREMIX” was used in the chemical equilibrium calculation, applicable to premixed combustion in a porous medium, taking as reference the two main parameters of operation: the equivalence ratio and flow velocity of the air-fuel mixture. As a result, the ignition system proposed has been adequate to the porous burner, providing stability and ease of operation, and significantly reducing the time required for preheating the porous medium. The modeling of flow and combustion has served as a support for proper interpretation of the phenomena present in the processes. Filtration Combustion has allowed stable operation of the heater in a wide range of equivalence ratio (from 0.30 to 1). |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15913 |
| Aparece nas coleções: | DEME - Dissertações defendidas na UFC |
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