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Dissertação

{pt_PT=Characterization of inverse diffusion flames with methane and hydrogen} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O impacto das emissões de gases de efeito de estufa nas alterações climáticas tem vindo a pressionar a indústria da combustão para encontrar novas soluções, mais limpas e eficientes. As chamas de difusão inversa (IDF) combinam as vantagens das chamas de difusão e de pré-mistura: uma extensa gama de estabilidade e pouca produção de fuligem. O hidrogénio, quando misturado com um hidrocarboneto convencional, pode melhorar significativamente a qualidade da combustão e reduzir as emissões. Fez-se um estudo experimental sobre o impacto da proporção de hidrogénio na mistura de combustível, na estrutura e emissões de uma IDF com metano, num queimador de secção retangular, em condições de mistura pobres. Foram testados combustíveis com 0%, 25% e 50% de H2, a razão de equivalência global foi variada de 0.2 a 1.0 e a potência de chama foi mantida a 236 W. Foi feita uma análise de PIV (Particle Image Velocimetry) e medidas a emissões de UHC, CO, CO2 e NOx. Foram identificados dois tipos de estrutura de chama (I e II). O hidrogénio não criou novas estruturas mas afetou as gamas de estabilidade. A análise de PIV revelou uma grande fração do jato de ar que não participa na combustão, na chama II. Percebeu-se que a eficiência depende do tipo de chama, sendo que esta é bem maior em I. A adição de hidrogénio reduziu as emissões de espécies com carbono para ambas as estruturas e de NOx para I. O hidrogénio permitiu estabilizar a chama I em condições mais pobres., en=Greenhouse gas emissions and their climate impact are forcing the combustion industry to devise clean and more efficient solutions. Contrary to conventional flame configurations, Inverse Diffusion Flames (IDF) combine benefits of premixed and diffusion flames, exhibiting extended lean flammability range and low soot production. Hydrogen, in turn, when blended with hydrocarbon-based fuels, can significantly enhance combustion processes and reduce emissions due to its unique properties. In this thesis, an experimental study was conducted to assess the impact of H2 enrichment on the flame structure and emissions of a methane IDF in a multi-slit rectangular burner, under fuel-lean conditions. Fuel blends containing 0%, 25% and 50% H2 were tested, the global equivalence ratio was varied between 0.2 and 1.0 and flame power fixed at 236 W. A PIV (Particle Image Velocimetry) analysis was performed and measurements of the UHC, CO, CO2 and NOx emissions were attained. Two distinct flame structures were identified (Type I and II). It was found that \ce{H2} addition does not create new flame structures but affects the stability range of Type I and II. PIV analysis demonstrated that a significant fraction of the central air jet escapes combustion in flame structure II. Efficiency was found to be dependent on flame structure, with Type I exhibiting better performance overall. Hydrogen enrichment lowered carbon-related emissions for both flame structures and reduced NOx for flame Type I whereas the opposite was found for flame Type II. Finally, hydrogen enabled to maintain flame structure Type I for leaner conditions.}
Keywords: {pt=Chama de Difusão Inversa, Hidrogénio, Emissões, NOx, PIV, en=Inverse Diffusion Flame, Hydrogen, Emissions, NOx, Particle Image Velocimetry}

Discussão: dezembro 6, 2019, 18:0