Simulação e comparação de parâmetros fundamentais da combustão do etanol, gás natural e hidrogênio

Abstract

Este trabalho tem como objetivo principal a realização de uma análise onde o etanol, o gás natural e o hidrogênio serão comparados em termos das suas características principais de combustão frente aos parâmetros escolhidos e simulados com o software Cantera. Tais parâmetros são: a temperatura de chama adiabática, a velocidade de chama laminar e o tempo de retardo de ignição. Almeja-se entender os aspectos fundamentais do comportamento destes importantes combustíveis visto que este é o primeiro passo para pesquisas e avanços em suas aplicações. Dados experimentais de trabalhos científicos foram utilizados para validar algumas das simulações realizadas. Determinou-se as variáveis dependentes e independentes que compõem a solução dos problemas, com as independentes de base sendo o combustível, a composição do ar e o mecanismo de cinética química. Para a temperatura de chama adiabática, parâmetro teórico bastante influente nas taxas das reações químicas, será dado ênfase na termoquímica. Para a velocidade de chama laminar e o tempo de retardo de ignição, parâmetros experimentais que possuem um importante papel na validação dos mecanismos de cinética química, será dado ênfase na cinética global, ainda que utilizando algumas características básicas da cinética detalhada.

The main goal of this work is to conduct an analysis in which ethanol, natural gas and hydrogen will be compared in terms of their main combustion characteristics against the chosen and simulated parameters with Cantera software. The chosen parameters are: adiabatic flame temperature, laminar flame speed and ignition delay time. This work aspires to extract the essence of the behaviour for these important fuels given that this is the first step for research and advances to be made in the field. Experimental data from scientific articles were utilized to validate some of the simulations made. The dependent and independent variables that compose the problems’ solutions were determined, with the independent base ones being the fuel, air composition and chemical kinetics mechanism. For the adiabatic flame temperature, a theoretical parameter with significant influence on reaction rates, it will be given emphasis on thermochemistry. For the laminar flame speed and ingition delay time, experimental parameters with an important role in kinetic mechanisms validation, the emphasis will be on global kinetics, while still using basic characteristics of detailed kinetics.