Dissertação

{en_GB=An experimental study of flame stabilization in narrow channels} {} EVALUATED

{pt=Os sistemas portáteis de geração de potência estão presentes num número crescente de setores. A necessidade de reduzir o custo por unidade, o peso do sistema e incrementar o tempo operacional levou à investigação de alternativas ao uso das baterias. Micro combustão é uma das técnicas emer- gentes, e tem uma ampla faixa de aplicação. O roadmap desta Tese insere-se neste contexto, e compõe-se de duas partes principais: a optimização do layout do combustor, e a caracterização da dinâmica de combustão para dois combustíveis: CH4 e C3H8. No que respeita ao primeiro objetivo, é feita uma optimização completa do layout de um micro combustor pré-existente, com o objetivo de tornar possível o teste continuo do sistema, tendo em consideração a procura de um de baixo peso e altamente adaptável. É também desenhado e construído um sistema de arrefecimento. Quanto ao segundo, são aplicadas duas técnicas: quimiluminescência e visualização da chama. Para quimiluminescência, verifica-se que o parâmetro ∆ (φin − φreact) toma um valor mais pequeno quando se usa metano. Quando se liga o sistema de arrefecimento (utilizando C3H8 como combustível), este parâmetro aumenta devido a maiores perdas de calor. Aplicando-se a técnica de visualização da chama, obtem-se que: (i) para C3H8 em vez de CH4, a chama torna-se mais luminosa, uma consequência direta da maior energia por unidade de volume do propano, e que (ii) a luminescência da chama observada quando se testam diversas configurações do sistema de arrefecimento para C3H8 correlaciona-se com os resultados de quimiluminescência. , en=Portable power generation systems are present in an increasing number of sectors. The need to reduce the unit cost and the system weight, together with a required increase of the operational lifetimes has led to the investigation of potential alternatives to the usage of batteries. Micro-combustion is one of the main emerging techniques, and has a wide range of applications. The roadmap for this Thesis fits within this context; it comprehends two main parts: the optimization of a micro-combustor layout, and the characterization of the combustion dynamics for two fuels: CH4 and C3H8. Regarding the former, a complete layout optimization of a micro-combustor assembly already built is tackled, in order to make continuous testing feasible, while obtaining a low-weight, highly-adaptive system. The gap distance is maintained constant for all experiments. A cooling system is laid out and built too. Regarding the latter, two techniques are applied: chemiluminescence and flame visualization. For chemiluminescence, it is found that the parameter ∆ (φin − φreact) takes a smaller value when employing methane. When turning the cooling system on in its different configurations (utilizing C3H8 as the fuel), this parameter gets larger because of the heat losses. For flame visualization, it is found that: (i) when employing C3H8 instead of CH4 the flame is brighter, a direct consequence of the higher energy per unit volume of the former, and that (ii) the flame luminosity observed when testing the different cooling configurations for a given fuel (C3H8 in this case) correlates with the chemiluminescence results.}
{pt=Micro combustão, Combustão em pré-mistura, Quimiluminescência, Visualização da chama., en=Micro-combustion, Premixed Combustion, Chemiluminescence, Flame Visualization}

Julho 12, 2018, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Edgar Caetano Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar