Simulação numérica em CFD de uma câmara de combustão ciclônica para a queima de biomassas de cana-de-açucar pulverizadas

• Autor(a) principal: HERRERA, Rudy Perez
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2211
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA; Bagaço e palha de cana-de-açucar; Câmara ciclônica; Simulação numérica

Os produtos secundários gerados no processamento da cana-de-açúcar, que até poucos anos atrás foram majoritariamente descartados, na atualidade têm-se tornado potenciais recursos energéticos para à geração de energia elétrica. Porém, o aproveitamento desses recursos renováveis disponíveis demanda tecnologias mais eficientes para a transformação desses recursos em energia térmica, e posteriormente em energia elétrica. Com esse objetivo a empresa Brayton Energy projetou uma câmara de combustão ciclônica como um componente fundamental de uma turbina a gás, com queima externa ou ciclo EFGT capaz de gerar 900 kWe de energia elétrica utilizando como combustível diferentes biomassas pulverizadas. Essa câmara de combustão ciclônica foi estudada neste trabalho através de simulações numéricas computacionais realizadas em ANSYS FLUENT, e utilizando bagaço de cana-de-açúcar pulverizado como combustível para avaliar o projeto da fluidodinâmica e o desempenho da combustão das partículas do bagaço dentro da câmara. As simulações foram realizadas utilizando os modelos de turbulência RMS, RNG k-ε, SST k-ω e Realizable k-ε. O modelo de transporte de espécies foi utilizado para a combustão e escolheu-se a FinitRate/Eddy Dissipation para a iteração das reações químicas com a turbulência. Foi utilizado também o modelo de Fase Discreta (DPM) para o rastreamento das partículas combustíveis e o modelo de Ordenadas Discreta para o modelo de radiação. Os resultados das simulações não reativas da câmara ciclônica mostram os campos de velocidade e as zonas de recirculação dentro da câmara, o que permite avaliar a fluidodinâmica do projeto da câmara. Já os resultados das simulações reativas mostram a distribuição de temperatura e dos produtos da combustão dentro da câmara ciclônica, e fornecem informação de parâmetros de combustão como a temperatura, massa, tempo de residência e porcentagem de queima das partículas de bagaço ao longo da suas trajetórias pela câmara de combustão.