Projeto Preliminar e Simulação Computacional de Câmara de Combustão de Turbina a Gás Considerando a Queima de Biocombustíveis.

Abstract

Este trabalho apresenta uma metodologia para o projeto preliminar de câmara de combustão de turbinas a gás, considerando a composição do combustível, automatizada através de uma planilha Excel®. Além disso, diante dos apelos atuais para uso dos biocombustíveis, foi mostrada a potencialidade do uso destes combustíveis em câmaras de combustão de turbinas a gás, enfatizando os principais impactos existentes. Como dados de entrada na planilha Excel®, foi empregada uma câmara de combustão de turbina a gás de ciclo simples para 600kW de potência, obtidos com auxílio do programa GateCycle®. Em seguida, com a geometria preliminar obtida, foi estabelecida uma ligação com o programa SolidWorks™, automatizando o processo de criação do modelo. A partir do modelo sólido, foram empregadas as técnicas da Dinâmica dos Fluidos Computacional, a fim de comparar os resultados obtidos pela metodologia. Nas simulações, foi utilizado o programa ANSYS CFX®, com o modelo de turbulência, SST, de combustão, Eddy Dissipation e de radiação, P1. Em seguida, foram feitos diversos ajustes na geometria para o gás natural, de modo a melhorar o perfil do escoamento no interior da câmara. Com base nos resultados, a metodologia empregada apresentou bons resultados para o projeto preliminar. Contudo, foram identificadas velocidades elevadas na região de queima, que contribuíram para alongar o perfil da chama até a saída da câmara, dificultando o processo de combustão. Além disso, foram observados que parâmetros como a área de referência, bem como a configuração a ser empregada no swirler, devem ser investigados com maiores detalhes. Por último, foram testados combustíveis de baixo poder calorífico a fim de evidenciar a necessidade de se ajustar a geometria da câmara a nova condição de operação.