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Title: Análise computacional da influência da composição do gás natural na sua combustão
Authors: Gonçalves, Aldo Silva
Vieira, Anderson Jalles de Meneses
metadata.dc.contributor.advisor: Araujo, João Felipe Mitre de
metadata.dc.contributor.members: Ahón, Víctor Rolando Ruiz
Moreira, Roger Matsumoto
Issue Date: 2018
Publisher: Universidade Federal Fluminense
Abstract: O gás natural tem ganhado espaço como fonte energética, crescendo mais rapidamente que o petróleo. Em razão de sua utilização cada vez mais intensa pela indústria, a regulamentação brasileira que estabelece suas especificações tem sido discutida. Este trabalho tem como objetivo avaliar condições de uma câmara de combustão operando com dois tipos de combustível gasoso: metano e uma mistura com 88% metano e 12% etano em base molar. Para a simulação computacional foi utilizada uma geometria no formato de um paralelepípedo de 5 metros de comprimento, 1 metro de largura e 1 metro de altura, possuído um bocal injetor de gás de 0,2 m x 0,2 m x 0,2 m, localizado em uma das faces quadradas do paralelepípedo. A geometria foi desenhada no ANSYS © R18 ACADEMIC DesignModeler. Para confecção das malhas, foi utilizado o ANSYS © R18 ACADEMIC Meshing. Foram confeccionadas quatro diferentes malhas, porém apenas foram obtidos resultados para três delas, devido a custos computacionais excessivos para trabalhar com a malha mais refinada. As duas malhas mais refinadas a gerarem resultados, utilizando o metano como combustível de entrada, ainda obtiveram elevados erros percentuais entre si para algumas variáveis, como temperatura e velocidade. A malha mais refinada a gerar resultados foi utilizada para simular a combustão da mistura gasosa entre metano e etano, possibilitando comparação de resultados com a combustão do metano. O programa utilizado para realizar as simulações foi o ANSYS © R18 ACADEMIC CFX. Os modelos de turbulência, combustão e radiação térmica foram o κε, Eddy Dissipation Model e P1, respectivamente. Na comparação entre os resultados obtidos entre as misturas gasosas, resultados compatíveis com o esperado, baseado na literatura, foram obtidos. Na combustão da mistura composta por metano e etano, foram obtidas temperaturas mais altas, próximas a 1500 K, enquanto que para o metano, as temperaturas não atingiram os 1400 K. A fração mássica de gás carbônico no gás de saída da queima do combustível que possuía etano também foi superior, sendo cerca de 12% maior que a da queima do metano ao final do comprimento da câmara de combustão
metadata.dc.description.abstractother: Natural gas has gained space as an energy source, growing faster than oil. Due to its increasingly intense use by industry, the Brazilian regulation that establishes its specifications has been discussed. This work aims to evaluate conditions of a combustion chamber operating with two types of gaseous fuel: methane and a mixture with 88% methane and 12% ethane on a molar basis. For the computational simulation, a parallelepiped geometry of 5 meters long, 1 meter wide and 1 meter high was used, with a gas injector nozzle of 0,2 m x 0,2 m x 0,2 m, located on one of the square faces of the parallelepiped. The geometry was drawn in ANSYS © R18 ACADEMIC DesignModeler. For the mesh confection, ANSYS © R18 ACADEMIC Meshing was used. Four different meshes were made, but only three of them generated results, due to excessive computational costs to work with the most refined mesh. The two most refined meshes yielding results, using methane as input fuel, still obtained high percentage errors for some variables, such as temperature and speed. The most refined mesh to generate results was used to simulate the combustion of the gas mixture between methane and ethane, allowing comparison of results with the combustion of methane. The program used to perform the simulations was ANSYS © R18 ACADEMIC CFX. The turbulence, combustion and thermal radiation models applied were κ-ε, Eddy Dissipation Model and P1, respectively. In the comparison between the results obtained between the gas mixtures, compatible results, based on the literature, were obtained. In the combustion of the mixture composed of methane and ethane, higher temperatures were obtained, close to 1500 K, while for methane, temperatures did not reach 1400 K. The mass fraction of carbon dioxide in the gas leaving the burning of the fuel which had ethane was also higher, being about 12% higher than that of the burning of methane at the end of the length of the combustion chamber
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/7100
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