Dissertação

{pt_PT=Characterization of methane inverse diffusion flames in a multi-slot burner} {} EVALUATED

{pt=As Chamas de Difusao Inversa (IDF) apresentam várias características potencialmente vantajosas para o objetivo de controlar as emissões nocivas e alcançar maior eficiência. Combinando benefícios de uma chama de pré-mistura e difusão, a IDF demonstra uma maior abrangência e estabilidade na queima de misturas pobres e uma menor produção de NOx e fuligem do que uma chama de difusao normal, evitando simultaneamente o flashback. Foi estabelecida uma gama completa de chamas de metano utilizando um queimador de lamelas, partindo de um regime de difusão pura atingindo uma razão de equivalência global de 0,2. Utilizou-se espectroscopia de quimiluminescência para medir os valores locais de φ (razão de equivalência) e PIV para obter os mapas vetoriais de velocidade de cada tipo de chama, realizando-se varias medições de velocidade e equivalentes escoamentos isotérmicos, permitindo uma comparação entre ambos os casos e o estudo da evolução do perfil de velocidade da chama. Para a gama de IDF estabelecida foram identificados quatro diferentes tipos de chama. Verificaram-se transformações morfológicas acentuadas, desde um duplo regime aproximado a uma pré-mistura parcial com produção de fuligem, até uma chama azul de topo aberto com intensa mistura a montante. A razão entre velocidades de ar e combustíıvel, Vr, demonstrou-se como um parâmetro importante na definição das morfologias de chama, devido ao seu papel fulcral na mistura ar-combustível. Constatou-se que a estrutura de pescoço, característica da chama tipo IV inicia a sua formação a Re = 355, funcionando como um mecanismo de estabilização estrutural, apresentando uma zona de recirculação., en=Inverse diffusion flames (IDF), present several potentially advantageous characteristics towards the goal of controlling noxious emissions and achieving a higher efficiency. Combining benefits of a premixed and diffusion flame, IDF have shown an extended lean flammability range and a smaller production of NOx and soot than a normal diffusion flame while simultaneously avoiding flashback. A complete methane IDF range in a multi-slot burner was established, from pure diffusion regime to a global equivalence ratio of 0.2. Chemiluminescence spectroscopy was utilized to measure local φ values and PIV was applied to obtain the velocity vector maps of each flame type, velocity measurements were made at different flame heights and at their flowrate-equivalent isothermal cases. Permitting a comparison between both cases and the study of the flame velocity profile evolution. For the established IDF flame range four different flame types were identified, of which three, Type II, III and IV were studied more in depth with the previously mentioned techniques. Accentuated morphology transformations were verified, from a dual-regime, resembling a soot producing partial premixed flame to a totally blue open top flame with intense upstream mixing. The air-fuel velocity ratio (Vr) was found to be an important governing parameter in the definition of the flame structures, due to its role in the air-fuel jet mixing. The neck structure characteristic of flame type IV was formed at Re = 355, functioning as a structural stabilization mechanism, presenting a recirculation zone due to the high pressure around the impingement stagnation point. }
{pt=Chama de difusão inversa, espectroscopia, velocimetria por imagem de particulas, queimador de lamelas, morfologia, quimiluminescência, en=Inverse diffusion flame, chemiluminescence, spectroscopy, particle image velocimetry, slot burner, morphology}

Junho 24, 2019, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Filipe João Marques Quintino

Centro de Estudos em Inovação, Tecnologia e Políticas de Desenvolvimento (IN)

Especialista

ORIENTADOR

Edgar Caetano Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar