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Dissertação

Numerical modeling and validation of a Chemical Reactor Network for NH3/H2/air flames and theoretical evaluation of the Rich-Quench-Lean implementation EVALUATED

Detalhes: O amoníaco (NH3) tem surgido como um promissor combustível alternativo. A sua composição química isenta de carbono permite uma queima livre de CO2. Baixa reactividade e emissões de NOx e NH3 não queimado, tóxico, são os principais problemas relativos à combustão de NH3. Alguns inconvenientes deste combustível - fraca reactividade, baixa velocidade da chama, elevado tempo de atraso à ignição e dicícil estabilização de chama - podem ser parcialmente ultrapassados adicionando H2. Para estudar as emissões mais importantes da combustão desta mistura - NOx, NH3 e H2 - foi desenvolvido um modelo de Rede de Reactores Químicos para representar um queimador, estabilizado através do uso de corpo não fuselado e rotação de ar, para o qual existem dados experimentais sobre temperaturas e concentrações de espécies para várias chamas. O modelo foi desenvolvido tendo em conta características aerodinâmicas e geométricas do queimador e de modo a prever a temperatura, pressão, tempo de residência, espécies químicas e eficiência de combustão. O modelo é comparado com resultados experimentais e os desvios são discutidos. Há uma correcta previsão de tendências qualitativas relacionadas com a variação da potência térmica, razão de equivalência e fracção molar NH3 no combustível. Entretanto, há imprecisões na previsão de valores absolutos de NOx, NH3 e H2, sendo isso abordado. Finalmente, é incluído no modelo um estágio secundário de injecção de ar, para prever teoricamente as melhores condições para um queimador com estagiamento de ar, utilizado para diminuir emissões de NOx, NH3 e H2 mantendo uma elevada eficiência global de combustão.
Keywords: Combustíveis alternativos, Amoníaco, Hidrogénio, Chama estabilizada, Rede de Reactores Químicos, Queimador de Estagiamento de ar

Discussão: dezembro 3, 2021, 11:0