Aproximação para a seção transversal de absorção na transferência de calor por radiação em gases não-uniformes

• Autor(a) principal: Bernardino, Gabriel de Lima
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32966
• topic: Seção transversal de absorção; Pressão; Fração molar; FSCK; Cálculo linha-por-linha

O cálculo preciso da transferência de calor por radiação em gases participantes requer o conhecimento detalhado dos dados espectrais das propriedades radiativas. Isso pode ser alcançado por meio do cálculo linha-porlinha ou utilizando um modelo espectral. Em ambos os casos, a seção transversal de absorção é obtida de bancos de dados de alta resolução espectral, que possuem parâmetros de milhões de linhas espectrais. A seção transversal de absorção depende do estado termodinâmico do gás, sendo uma função da temperatura, pressão e concentração da espécie química, que variam com a localização em gases não-uniformes. Portanto, em simulações numéricas, a seção transversal de absorção deve ser calculada e armazenada para diversos estados do gás, requerendo consideráveis recursos computacionais. Além disso, a dependência da seção transversal de absorção com as propriedades locais do gás traz complexidade a problemas envolvendo gases participantes. Este trabalho propõe e avalia uma aproximação em que a seção transversal de absorção é obtida tomando uma ou mais propriedades termodinâmicas como constantes. Resultados da transferência radiativa com base nessa aproximação são obtidos e analisados. As propriedades locais utilizadas são temperatura, fração molar de cada espécie química e pressão. A aproximação reduz a complexidade dos problemas e o tamanho do banco de dados da seção transversal de absorção. Os casos testes foram aplicados para gases compostos por CO2 e ar, H2O e ar e mistura de CO2, H2O e ar. Meios uniformes e não-uniformes foram considerados na composição dos gases. Frações molares de CO2 e H2O entre 5 % e 100 % foram consideradas, enquanto que a temperatura variou de 500 K a 2500 K. A pressão nos casos teste foi igual a 1 atm, com exceção para aqueles relativos à aproximação em que a pressão foi dada por um perfil não-uniforme. Os resultados demonstraram que a aproximação com os métodos LBL, FSCK e MSFSCK pode ser vantajosa, principalmente, quando aplicado em meios não-uniformes compostos por dióxido de carbono em que há pouca variação de pressão e altas temperaturas.