Solução analítico-numérica para chamas difusivas turbulentas de etanol com formação de NOx

Abstract

Os processos de conversão de energia tendem a considerar cada vez mais restrições econômicas e ambientais, tornando-se necessário o entendimento da interação entre combustão e turbulência. Esta tese tem como objetivo o desenvolvimento de soluções numéricas para chamas difusivas de metanol e etanol, sob forma de um jato turbulento considerando a formação de NO. Como resultado, obteve-se um mecanismo reduzido de 16 passos para combustão de metanol e outro de 21 passos para etanol, mediante aplicação de análise de sensibilidade para o mecanismo detalhado de Marinov (1999). Estes mecanismos reduzidos foram empregados na simulação, e os resultados foram satisfatórios quando comparados com valores encontrados na literatura. Para determinação da geração de NO na chama, empregou-se o mecanismo de Zel’dovich. Devido a cinética de formação de NO por este mecanismo ser consideravelmente mais lenta do que a taxa de oxidação do combustível principal, foi possível tratar os dois mecanismos separadamente. Os resultados obtidos para formação de NO comparam favoravelmente com dados da literatura.

The energy conversion processes increasingly tend to consider the economical and environmental constraints, making it necessary to understand the interaction between combustion and turbulence. This thesis aims the development of numerical solutions for diffusion flames of methanol and ethanol in the form of a turbulent jet, considering the formation of NO. As a result, a reduced mechanism of 16 steps for methanol combustion and another of 21 steps for etanol combustion was obtained by applying a sensitivity analysis to the detailed mechanism of Marinov (1999). These reduced mechanisms were used in the simulation, and the results were satisfactory when compared with data found in the literature. In order to determine the NO generation in the flame, the Zel’dovich mechanism was applied. Because the NO kinetics formation by this mechanism is considerably slower than the oxidation rate of the main fuel, it was possible to treat the two mechanisms separately. The results obtained for NO formation compare favorably with literature data.