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Dissertação

{pt_PT=Análise Numérica e Experimental de Bombas Ejetoras para sistemas de queima com Metano e Hidrogénio} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A presente dissertação tem como objetivo a analise numérica e experimental de uma bomba ejetora para sistemas de queima, a operar com metano e uma mistura de metano e hidrogénio. Este queimador funciona por arrastamento de ar e é semelhante a um fogão doméstico. A injeção de combustível provoca o arrastamento de ar ambiente e permite a mistura do reagente com o oxidante ao longo do tubo de mistura. Realizou-se um estudo numérico para verificar os principais componentes que afetam o comportamento destes sistemas. Procedeu-se à análise numérica dos principais parâmetros que afetam a quantidade de ar arrastado, entre os quais: diâmetro interno do tubo de mistura (DT), comprimento do tubo de mistura (L), velocidade de injeção do combustível e o tipo de combustível utilizado. Verificou-se que o aumento do diâmetro interno do tubo influencia substancialmente a quantidade de ar arrastado, sendo esta tanto maior quanto maior for o diâmetro do tubo. Verificou-se também o comportamento adimensional da razão de equivalência em função da razão do comprimento do tubo sobre o diâmetro interno do tubo (L/D), tendo-se concluído que para L/D > 6 há um comportamento crescente e aproximadamente linear e que para 2 < L/D < 6 há um decréscimo abrupto na razão de equivalência. A adição de hidrogénio promove a redução da quantidade de ar arrastado, um ligeiro aumento da temperatura e a redução da emissão de poluentes. Os resultados numéricos foram validados experimentalmente através da espectroscopia, onde se obtiveram discrepâncias entre 3% e 8%., en=The present dissertation aims to study the behavior of an ejector-pump burner numerically and experimentally. This self-aspirated burner works with methane and a mixture of methane and hydrogen and has a similar working principle of a domestic cooking stove. The injection of fuel causes the entrainment of ambient air and leads to the mixing of the reactant with the oxidant alongside the tube. A numerical study was carried out to verify the main components that affect the behavior of these systems. It was possible to verify the main components that affect the amount of entrained air: internal diameter of the mixing tube (DT), length of the mixing tube (L), fuel injection velocity and the type of fuel. It was found that the increase of the inner diameter of the tube largely affects the amount of dragged air, where the larger the diameter is, the larger is the amount of entrained air. It was created a relationship between the equivalence ratio and the adimensional ratio between the tube length and the tube diameter (L/D), concluding that for a L/D > 6 there is an increasing and linear behavior of the equivalence ratio and for 2 < L/D < 6 there is an abrupt decrease in the equivalence ratio. The addition of hydrogen reduces the amount of entrained air, increases the temperature of the flame, and reduces the emission of pollutants. The numerical results were validated experimentally through spectroscopy, matching the behavior of the burner with a discrepancy between 3% and 8%.}
Keywords: {pt=Bomba ejetora, Arrastamento de ar, Combustão, Hidrogénio, CFD, Espectroscopia., en=Ejector pump, Air entrainment, Combustion, Hydrogen, CFD, Spectroscopy}

Discussão: outubro 11, 2021, 9:0