Análise experimental da influência da frequência de injeção de combustível em chamas pulsadas de spray de etanol (2014)
- Authors:
- Autor USP: FUKUMASU, NEWTON KIYOSHI - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Subjects: COMBUSTÃO; ETANOL
- Language: Português
- Abstract: O crescente consumo de combustíveis fósseis na geração de potência tem provocado uma maior degradação do meio ambiente. Para mitigar os efeitos adversos desse consumo, novas fontes e usos sustentáveis de energia são necessários. O uso de etanol na atual geração de motores de combustão interna e turbinas a gás requer informações detalhadas sobre os processos de nebulização, evaporação, mistura e combustão das gotas desse combustível. Neste trabalho, técnicas avançadas de diagnóstico a laser são utilizadas para analisar a influência da frequência de injeção de combustível em uma chama de spray pulsado de etanol estabilizada por um {\it swirler}. A técnica de interferometria por efeito Doppler (PDI) foi utilizada para medir tanto o diâmetro quanto a velocidade axial das gotas produzidas por diferentes frequências de injeção de combustível. Já o campo de velocidades do escoamento de ar foi avaliado pela técnica de velocimetria por imagens de partículas (PIV) em duas taxas de repetição (7,4 Hz e 2.000 Hz) para avaliar tanto valores médios quanto rastrear estruturas coerentes no escoamento. O mesmo sistema PIV foi utilizado para avaliar a posição de aglomerados de gotas pela técnica de espalhamento Mie ao longo de eventos individuais de injeção. Já a técnica de fluorescência induzida por laser do radical hidroxila (LIF-OH) foi utilizada com taxa de repetição de 4.700 Hz para rastrear a região de produção deste radical próximo ao queimador utilizado. Adicionalmente, imagens da luminescência química espontânea foram obtidas para avaliar características globais das chamas. O queimador, posicionado em um ambiente aberto, é composto por um dispositivo {\it swirler} e um injetor automotivo.Dessa forma, as chamas produzidas apresentam características híbridas entre uma câmara de combustão de turbinas a gás (uso de um {\it swirler}) e de um motor de combustão interna (variação na frequência de injeção). As frequências de injeção de 100 Hz, 250 Hz e 400 Hz foram escolhidas para as análises por produzirem chamas com características que variam desde uma chama estável e ancorada ao queimador até uma chama suspensa e instável. Etanol anidro líquido foi utilizado como combustível e fornecido ao injetor tanto a pressão quanto a vazão constante para todos os casos. Os resultados indicaram que a variação na frequência de injeção produziu sprays com diferentes densidades. A menor frequência de injeção produziu um spray com maior densidade, em que as gotas formaram um aglomerado pouco sensível ao escoamento de na linha de centro do queimador. Esse aglomerado promoveu o modo de combustão de grupo, produzindo uma chama ancorada ao queimador com formato alongado e estreito. Já a maior frequência de injeção produziu um spray com menor densidade, permitindo que as gotas fossem mais susceptíveis ao escoamento de ar, levando a uma maior dispersão espacial das gotas. Essa maior dispersão promoveu tanto o modo de combustão individual de gotas quanto a produção de instabilidades locais no processo de combustão. Essas instabilidades locais foram associadas a passagem periódica de estruturas coerentes do escoamento através da região de reação das chamas, produzindo uma chama com emissão intermitente de luminescência química espontânea próximo a saída do queimador.
- Imprenta:
- Data da defesa: 02.09.2014
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ABNT
FUKUMASU, Newton Kiyoshi. Análise experimental da influência da frequência de injeção de combustível em chamas pulsadas de spray de etanol. 2014. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-26082015-104625/. Acesso em: 10 jun. 2024. -
APA
Fukumasu, N. K. (2014). Análise experimental da influência da frequência de injeção de combustível em chamas pulsadas de spray de etanol (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-26082015-104625/ -
NLM
Fukumasu NK. Análise experimental da influência da frequência de injeção de combustível em chamas pulsadas de spray de etanol [Internet]. 2014 ;[citado 2024 jun. 10 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-26082015-104625/ -
Vancouver
Fukumasu NK. Análise experimental da influência da frequência de injeção de combustível em chamas pulsadas de spray de etanol [Internet]. 2014 ;[citado 2024 jun. 10 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-26082015-104625/ - Modelagem de uma chama de difusão turbulenta pela simulação de grandes escalas
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