Simulação Numérica em CFD do Regime de Combustão Sem Chama Aplicado a Queima de Etanol Hidratado.

Abstract

A combustão sem chama tem chamado a atenção de pesquisadores da área de geração de energia por promover redução na emissão de poluentes como NOₓ e CO e pela melhora na performance dos combustores. Estudos recentes tem aliado esta tecnologia à utilização de biocombustíveis e os resultados se mostram bastante promissores. Sendo assim o presente trabalho tem por objetivo analisar numericamente a combustão sem chama de sprays turbulentos de etanol hidratado através da ferramenta ANSYS CFX com base em resultados experimentais relativos à caracterização de um sistema compacto que opera neste regime de combustão. Nas simulações foram empregados os modelos de turbulência RNG k-ε, o modelo de combustão FRC/EDC, de radiação DT, modelagem de spray de combustível pelo DPM e mecanismo de reação com 70 reações e 26 espécies principais para o etanol. Os resultados analisados foram a distribuição e os gradientes de temperatura no interior da câmara de combustão, a composição dos gases na exaustão da câmara e a influência da variação do coeficiente de excesso de ar no regime de combustão sem chama. Os resultados numéricos mostraram uma distribuição de temperatura relativamente uniforme no interior da câmara com baixos gradientes de temperaturas. Os níveis de emissões de poluentes (CO₂, CO, NOₓ e UHC) também foram baixos, diminuindo significativamente com o aumento do coeficiente de excesso de ar. De forma geral os resultados numéricos apresentaram boa concordância com os dados experimentais disponíveis para comparação permitindo a validação da modelagem desenvolvida na presente tese e também a caracterização do regime de combustão sem chama.