Desenvolvimento de mecanismos cinéticos reduzidos para chamas difusivas de etileno e propano

Abstract

Neste trabalho, desenvolvem-se mecanismos esqueletos e mecanismos cinéticos reduzidos para chamas difusivas de etileno e de propano. A obtenção desses mecanismos segue as hipóteses da redução sistemática, que consiste em aplicar as hipóteses de regime permanente e de equilíbrio parcial nas reações do mecanismo detalhado. Aplicando as hipóteses de equilíbrio parcial, chega-se a um mecanismo esqueleto para o etileno e um para o propano. Esses mecanismos são verificados através dos solvers DASSL (Differential/Algebraic Systems Solver ) e VODE (Variable-Coefficient ODE Solver ), e os resultados são apresentados em termos da fração mássica no espaço da fração de mistura. Os resultados para o propano são comparados com os do mecanismo detalhado e os resultados para o etileno são comparados com o mecanismo global. Tais resultados estão de acordo com os dados encontrados na literatura. Os mecanismos cinéticos reduzidos para o etileno e o propano são obtidos aplicando as hipóteses de regime permanente em algumas espécies nos mecanismos esqueletos. Desta forma, chega-se a um mecanismo cinético reduzido de quatro etapas para o etileno e um de nove etapas para o propano. Esses mecanismos reduzidos são justificados através da análise assintótica.

This work develops skeleton mechanisms and reduced kinetic mechanisms for ethylene and propane diffusion flames. The reduction of these mechanisms follows the hypotheses of systematic reduction, which consists in applying the assumptions of steady state and partial equilibrium to the reactions of the detailed mechanism. Applying the partial equilibrium hypotheses, one obtains a skeleton mechanism for ethylene and for propane. These mechanisms are verified through solvers DASSL (Differential/Algebraic Systems Solver) and VODE (Variable-Coefficient ODE Sol- ver), and the results are presented in terms of mass fraction in the mixture fraction space. The results for propane are compared with the detailed mechanism and those for ethylene are compared with the global mechanism. These results are in good agreement with data found in the literature. The reduced kinetic mechanisms for ethylene and for propane are obtained by applying the assumptions of steady state for some species of the skeleton mechanisms. In this way, it is obtained a reduced kinetic mechanism of four steps for ethylene and of nine steps for propane. These reduced mechanisms were justified by asymptotic analysis.