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Tipo: Dissertação
Título : Desenvolvimento de um reator de leito fluidizado aplicado à combustão de gás natural
Título en inglés: Development of a fluidized bed reactor applied to the combustion of natural gas
Autor : Moreira, Antonio Philipi Alves
Tutor: Barcellos, William Magalhães
Palabras clave : Engenharia mecânica;Gás natural - Combustão;Óxidos de Nitrogênio - Combustão;Caldeiras;Fluidized bed reactor;Combustion of natural gas;NOX emissions
Fecha de publicación : 2014
Citación : MOREIRA, A. P. A. Desenvolvimento de um reator de leito fluidizado aplicado à combustão de gás natural. 2014. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
Resumen en portugués brasileño: A queima de gás natural em caldeiras convencionais normalmente gera elevados índices de emissão de NOX, o que tem despertado o interesse de pesquisadores para novas formas de combustão. Neste contexto, a Combustão em Meios Porosos tem despontado como uma alternativa promissora, face aos resultados experimentais quanto à emissão de NOX, obtidos em ambiente de laboratório. Como um processo de desdobramento dessa tecnologia, em termos de aplicação, a Combustão em Leito Fluidizado (CLF) se apresenta como vantajosa pelo fato do meio poroso se movimentar pela ação dos gases sob as particulas resultando em força de empuxo, o que propicia sua aplicação em projeto de sistemas dedicados às energias renováveis, a exemplo da biomassa. Este trabalho tem, então, o propósito de investigar os parâmetros da fluidização do leito poroso e da CLF, aplicando-os ao desenvolvimento de um reator de leito fluidizado (RLF), em escala laboratorial, a partir do uso do gás natural como combustível. Neste sentido, foi estudado o comportamento fluidodinâmico do leito, constituído de partículas de sílica, inicialmente através de em bancada de pesquisa para um posterior estudo em condições reais de operação. O RLF foi desenvolvido a partir da elaboração dos projetos básico e construtivo, utilizando os fundamentos da tecnologia e das investigações em laboratório. Os fenômenos presentes no processo foram analisados experimentalmente, com base nas equações clássicas que caracterizam o comportamento fluidodinâmico do leito, considerando os fatores de influência, tais como: rugosidade da superfície interna do reator; temperatura de operação, regime de escoamento, dentre outros. O trabalho experimental realçou a importância do controle do RLF, quanto à ignição da mistura ar-combustível no leito fluidizado, apontando a influência da temperatura na fluidização, o que justificou utilização de estratégias de engenharia para lidar com o processo de ignição.
Abstract: The burning of natural gas in conventional boilers typically generates high indices of NOX emission, which has aroused the interest of researchers for new forms of combustion. In this context, Combustion in Porous Media has emerged as a promising alternative, compared to the experimental results regarding the NOX emissions, obtained in a laboratory environment. As a developmental process of this technology, in terms of practical application, Fluidized Bed Combustion (FBC) is presented as advantageous due to the fact of the porous medium to move itself by action of gases under pellets resulting in lift force. This technology leads to its application to system projects dedicated to renewable energies, such as biomass. Then, this work has the purpose of investigating parameters of the porous bed fluidization and of FBC, applying them to the development of a fluidized bed reactor (FBR) in laboratory scale, since the use of natural gas as fuel. In this direction, the fluid-dynamic behavior of the bed was studied, which is constituted of silica particles, initially through a research setup in order for a later study on actual operating conditions. FBR was developed based on the preparation of the basic and constructive designs, utilizing the fundamentals of technology and laboratory investigations. The present phenomena in the process were experimentally analyzed, based on classical equations that characterize the fluiddynamic behavior of the bed, considering the influence factors such as: roughness of the inner surface of the reactor; operation temperature, flow regime, among others. The experimental work highlighted the importance of controlling FBR, concerning the fuel-air mixture ignition in the fluidized bed, pointing out the influence of temperature on the fluidization, which justified the use of engineering strategies to deal with the ignition process.
URI : http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/45176
Aparece en las colecciones: DEME - Dissertações defendidas na UFC

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