Programa

Combustão

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Programa

I Introdução Campos de aplicação. Combustíveis. Consumo de combustíveis e reservas mundiais. Sistemas de combustão. Poluentes principais e seus efeitos. Legislação. Forma geral dos balanços. Balanços de massa, de quantidade de movimento, e de energia. Escalares conservados. Números adimensionais. II Cinética química Importância das escalas de tempo. Taxa de reacção. Sua dependência com a pressão, temperatura, e concentrações. Equação de Arrhenius. Energia de activação. Reacções elementares. Mecanismos de reacção. Hipótese do estado estacionário. III Chamas de pré-mistura Chamas de pré-mistura e de difusão. Estrutura das chamas. Chamas laminares e turbulentas. Velocidade de propagação de chama. Definição. Teorias. Factores que influenciam espessura e a velocidade de propagação de chama. Influência da turbulência na propagação da chama. Regimes de propagação. Abordagens, correlações, e teorias. Velocidade da frente de chama. Limites de inflamabilidade. Limites em ar e em oxigénio. Influência da temperatura, pressão, condições geométricas, etc. Obtenção experimental. Quenching. Significado físico. Sua dependência. Consequências. Estabilização de chamas laminares. Retorno e descolamento de chama. Diagrama de estabilidade. Determinação experimental da velocidade de propagação de chama. Imagens shadowgraph e schlieren. Ignição espontânea e ignição provocada. Atraso à ignição. Factores de que depende. Consequências. Energia mínima de ignição. Factores de que depende. Consequências. IV Chamas de difusão Chamas de jactos gasosos. Formulação. Evaporação de líquidos. Atomização e sprays. Evaporação da gota. Análise mássica e energética. Interpretação física da ?driving force? B. Evaporação e combustão em piscina. Problema de Stefan. Combustão da gota. ?Driving force? na combustão. Combustão de sprays. Combustão de fuel óleo. Formação de cenosferas. Combustão da partícula de carvão desvolatilizada. Modelo. V Combustões indesejáveis Triângulo e tetraedro do fogo. Atmosferas inertizadas e com condições explosivas. Temperaturas de ignição, de combustão, e de auto ignição (flash-point, fire point, auto-ignition). Curva de incêndio (flash over). Incêndios controlados pela ventilação ou pela carga de incêndio. Importância relativa da condução, convecção, e radiação. Sistemas automáticos de detecção de incêndios. Extintores portáteis e móveis. Classes de fogos. Redes de incêndio armadas. Sistemas automáticos de extinção. VI Reactor de mistura perfeita e estabilização de chama em recirculações Reactor de mistura perfeita. Modelo físico. Modelo matemático. Comparação de resultados de simulação e experimentais. Obtenção prática de zonas de recirculação. Estabilização de chamas por corpos não-fuselados. Análise teórica e resultados experimentais. VII Combustíveis Carvão. Sua descrição e classificação. Preparação e armazenagem. Combustão do carvão. Madeira. Combustão da madeira. Derivados do petróleo. Refinação. Tipos de combustível, propriedades e utilização. Álcoois. Combustíveis gasosos naturais e manufacturados. Índice de Woobe. Aplicações. Comparações dos combustíveis. Vantagens e inconvenientes de cada um. VIII Equipamentos de queima Componentes fundamentais. Sistemas de alimentação. Queimadores. Câmaras de combustão. Queima em grelha. Queima em leito fluidizado. Sistemas de exaustão e de remoção de cinzas. IX Impacte ambiental Efeitos dos poluentes. NOx, monóxido de carbono, hidrocarbonetos não queimados, SOx, fuligem e partículas. Influência do combustível, do tipo de equipamento e seu funcionamento na formação de poluentes. Controlo e redução da poluição. Legislação.