Análise de equilíbrio, cinética química da ignição térmica e propagação de chama plana laminar de misturas de hidrocarbonetos leves com ar
| Autor: | Cancino, Leonel Rincón |
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| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2004 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UFSCUniversidade Federal de Santa CatarinaUFSC. |
| Druh dokumentu: | masterThesis |
| Popis: | Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Made available in DSpace on 2012-10-21T14:50:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260686.pdf: 13556203 bytes, checksum: d8d3d3bcab521bb9ff7d11868e275353 (MD5) Este trabalho analisa aspetos da cinética e do equilíbrio químico da combustão de hidrocarbonetos alifáticos saturados e insaturados, exemplificados por metano, acetileno, propano e butano, com ar. Foram analisados os estados de equilíbrio para os produtos de combustão adiabática a pressão constante em toda a faixa de inflamabilidade dos sistemas reagentes. Para a análise do equilíbrio químico foram empregados dois códigos computacionais amplamente reconhecidos na literatura, Stanjan e NASA-CEA. Ambos os códigos empregam o método do potencial do elemento para a determinação dos estados de mínima energia livre de Gibbs no sistema reagente, quantificando as composições das diferentes espécies químicas envolvidas nos processos. Na análise de cinética química, resolveu-se a combustão em reator perfeitamente misturado e em chama plana laminar com reagentes pré-misturados. Foram também empregados dois códigos reconhecidos na literatura, Cantera e ChemKin. Estes códigos empregam o método de Newton para a solução do sistema de equações algébricas obtidas da discretização em diferenças finitas das equações de transporte. Foram utilizados seis mecanismos cinéticos para as diferentes simulações (o mais completo contendo 1205 reações elementares entre 127 espécies químicas e 5 elementos químicos), permitindo fazer uma Análise comparativa dos resultados de cada um deles. Foram calculados os atrasos de ignição térmica em reator perfeitamente misturado (modelo zerodimensional) e a distribuição da concentração de espécies químicas na propagação em regime permanente de chamas planas laminares (modelo unidimensional). Como resultados principais obtiveram-se os comportamentos do período de indução para a ignição térmica e as evoluções das concentrações das diferentes espécies químicas numa configuração de chama laminar estacionária como função da razão estequiométrica na mistura. Estes resultados encontram aplicação imediata na análise de mecanismos de combustão de hidrocarbonetos. This work analyses the chemical equilibrium and kinetics of the combustion of saturated and unsaturated aliphatic hydrocarbons (methane, propane and butane) with air. The equilibrium states for the adiabatic and isobaric combustion products were analyzed for the entire range of flammability of the reagent systems. Two well-known computational codes were employed in the analyses of the chemical equilibrium, Stanjan and NASA-CEA. Both codes used to quantify the different chemical species present in the process are based on the method of element potentials, for determining the states of minimum Gibbs free-energy for the reagent systems. A perfectly stirred reactor and laminar flat flame configurations were used to analyze the chemical kinetics. Other two well-know computational codes were employed to the solution of the transport equations, Cantera and ChemKin. These codes are based on the Newton method for the solution of the system of algebraic equations obtained from the discretization in finite differences of the transport equations. A comparison of six kinetic mechanisms is presented (the most complete with 1205 elementary reaction among 127 chemical species and 5 chemical elements). The main results obtained are the behaviors of the induction period for the thermal ignition and the distribution of the concentration of the chemical species in a stationary laminar flame as a function of the stoichiometry of the premixed reagent mixture. These results find immediate application in the analysis of the hydrocarbon combustion mechanisms |
| Databáze: | Networked Digital Library of Theses & Dissertations |
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