Análise computacional da influência da composição do gás natural na sua combustão

• Autor(a) principal: Gonçalves, Aldo Silva
• Data de Publicação: 2018
• Outros Autores: Vieira, Anderson Jalles de Meneses
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/7100
• topic: Gás natural; Combustão; Fluidodinâmica computacional; Regulamentação; Gás natural; Combustão; Fluidodinâmica computacional; Regulamentação; Natural gas; Combustion; Computational fluid dynamics; Regulation

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