Estudo experimental da eficiência de radiação em um queimador poroso radiante utilizando gás natural

Abstract

É desenvolvido um queimador poroso radiante capaz de operar com uma ampla faixa de temperaturas, sendo alimentado por uma combustão pré-misturada de gás natural e ar, através do qual são avaliados experimentalmente o diagrama de estabilidade de chama e a eficiência de radiação em função do efeito provocado pelas diferentes estruturas de matriz porosa. As vantagens de se trabalhar com esse tipo de queimador poroso são proporcionar a queima de combustíveis com baixo poder calorífico e permitir a baixa emissão de poluentes, além de apresentar elevada eficiência de radiação. O material poroso utilizado é o carbeto de silício (SiC) com porosidades de (10 e 30) ppi formando dois queimadores distintos, sendo que cada um deles é operado com razões de equivalência de (0,5 e 0,6). A bancada de ensaios em que os experimentos foram conduzidos conta com o queimador instrumentado com nove termopares ao longo do comprimento do queimador, mecanismo para acoplamento de dispositivo para a leitura do fluxo de calor (com possibilidade de posicionamento de 0 a 180°), linhas de ar comprimido, gás natural, e sistema de aquisição de dados. Para o queimador com matriz porosa de 30 ppi as faixas de estabilidade foram maiores e a eficiência de radiação foi levemente superior, o mesmo acontece quando utilizado razão de equivalência de 0,6. Os resultados para a eficiência de radiação variaram de 16 a 26%.

A radiant porous burner is developed capable of operating with a wide range of temperatures, which is fueled by a premixed combustion natural gas and air, through which are experimentally evaluated the flame stability diagram and the radiation efficiency due to the effect caused by the different structures of the porous matrix. The advantages of working with this kind of porous burner is to provide the combustion of fuels with low calorific value and allow low emissions of pollutants, in addition to presenting high radiation efficiency. The porous material used is silicon carbide (SiC) with porosities (10 and 30) ppi forming two distinct burners, of which each is operated with equivalence ratios (0.5 and 0.6). The test bench the experiments were conducted has the burner instrumented with nine thermocouples along the burner length, mechanism for coupling device to read the heat flux (with the possibility of positioning from 0 to 180°), compressed air lines, natural gas, and data acquisition systems. To the burner with porous matrix of 30 ppi, the stability ranges were higher and the radiation efficiency was slightly higher, the same happens when using 0.6 equivalence ratio. Results for radiation efficiency ranging from 16 to 26%.