Estudo experimental da distribuição de fluxo de calor radiante em chamas turbulentas

• Autor(a) principal: Schaefer, Bárbara
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/132624
• topic: Engenharia mecânica; Turbulent diffusion flames; Visible flame length; Radiant heat flux; Weighted multi-point source model

A previsibilidade da radiação emitida por processos de combustão é de grande interesse da engenharia. Aplicações industriais, como flares em plataformas de petróleo, requerem um correto dimensionamento do processo de combustão, a fim de garantir a segurança humana, ambiental, de processo e patrimonial. O trabalho busca avaliar experimentalmente a capacidade preditiva do modelo das múltiplas fontes pontuais ponderadas, que visa predizer o fluxo de calor radiante emitido pela chama. O combustível de estudo é o gás natural puro, com vazões volumétricas de 5, 10, 25, 50 e 100 ℓ/min. Para realização dos experimentos, utiliza-se um queimador de tubo reto, com diâmetro do bico injetor de combustível igual a 7,55 ± 0,10 mm, e comprimento aproximadamente 40 vezes superior ao diâmetro do bocal, para que o escoamento seja plenamente desenvolvido. Determinou-se o comprimento visível de chama através da análise de fotografias instantâneas. A altura de levantamento das chamas foi medida a partir do vídeo gerado pela reprodução sequencial das fotografias instantâneas. A distribuição do fluxo de calor radiante foi obtida através de medições ao longo do eixo da chama, utilizando-se um sensor de radiação. Calculou-se o fluxo de calor radiante para os mesmos pontos medidos, através do modelo das múltiplas fontes pontuais ponderadas. Observou-se que o comprimento de chama cresce com o incremento da vazão volumétrica de combustível, porém com taxas decrescentes. Observou-se descolamento da chama apenas nas chamas de 50 e 100 ℓ/min, a partir das quais se notou que a altura de levantamento aumenta quase linearmente com o aumento da vazão de combustível. Concluiu-se que o modelo das múltiplas fontes pontuais ponderadas apresenta boa adequação para a chama com vazão volumétrica de combustível equivalente a 10 ℓ/min, enquanto que para vazões menores que esta o modelo subestima o fluxo de calor radiante, e para vazões superiores, superestima. Notou-se que o modelo tende a apresentar resultados mais satisfatórios nas regiões abaixo da chama e acima do comprimento visível desta.