Desenvolvimento de mecanismos cinéticos reduzidos para a simulação de chamas e a utilização de softwares matemáticos para sua interpretação

Autores

  • Eduardo Boff Ribeiro Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul (IFRS), Campus Caxias do Sul, RS http://orcid.org/0000-0002-4679-565X
  • Greice da Silva Lorenzzetti Andreis Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul (IFRS), Campus Caxias do Sul, RS http://orcid.org/0000-0002-8674-0223

DOI:

https://doi.org/10.35819/remat2015v1i1id1168

Palavras-chave:

Combustão, Mecanismos Cinéticos, Scilab

Resumo

Este trabalho é resultado do projeto de pesquisa “Desenvolvimento de mecanismos cinéticos reduzidos para a simulação de chamas e a utilização de softwares matemáticos para sua interpretação”, que visa obter mecanismos cinéticos reduzidos para diferentes combustíveis e explorar softwares matemáticos. A combustão é um processo de oxidação rápida, normalmente de intensidades variáveis. Sendo assim, as simulações numéricas são complicadas pois existem grandes diferenças nas escalas de tempo das conversões entre espécies. Enquanto a combustão do hidrogênio pode ser modelada com 17 reações (PETERS, ROGG, 1993), o biodiesel possui mais de 7000 reações (CRECK MODELING GROUP, 2012). Assim, existe a necessidade de desenvolver mecanismos cinéticos reduzidos que possuam menos variáveis, rigidez moderada e boa precisão. Os mecanismos detalhados podem ser reduzidos utilizando hipóteses de equilíbrio parcial, regime permanente, e métodos de redução que buscam remover espécies e reações de menor importância como a análise de sensibilidade e o método “Direct Relation Graph”. Cada reação possui uma taxa que é dada em função das concentrações das espécies e envolve um coeficiente dado pela equação modificada de Arrhenius: k_i=AT^n*exp(-E/(RT)), onde A é o fator de frequência, T a temperatura, E a energia de ativação e R a constante dos gases. A pesquisa consistiu na automatização do processo de análise do grau de magnitude do coeficiente da taxa de reação desenvolvida por Andreis (2011). Ao mesmo tempo em que o algoritmo desenvolvido em Scilab elimina as reações mais rápidas, ele garante que não sejam eliminadas reações importantes na queda hierárquica das espécies do mecanismo.

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Biografia do Autor

Eduardo Boff Ribeiro, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul (IFRS), Campus Caxias do Sul, RS

Estudante do curso de Licenciatura em Matemática pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul, Campus Caxias do Sul.

Greice da Silva Lorenzzetti Andreis, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul (IFRS), Campus Caxias do Sul, RS

Possui graduação em Licenciatura Plena em Matemática pela Universidade de Caxias do Sul (2005), mestrado em Matemática Aplicada pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2008) e doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2011). Realizou pós-doutorado junto à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2013) na área de Combustão, atuando principalmente no desenvolvimento de mecanismos cinéticos reduzidos para biocombustíveis. Atualmente é professora com dedicação exclusiva do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul, Câmpus Caxias do Sul.

Referências

ANDREIS, G. S. L. Solução via LES de chamas difusivas de metano, metanol e etanol. Tese (Doutorado em Engenharia Química). Porto Alegre: UFRGS, 2011.

CRECK MODELING GROUP. Complete mechanism (low and high temperature). Version 1201. Disponível em: <http://creckmodeling.chem.polimi.it/kinetic.html>. Acesso em: 10 ago. 2012.

PETERS, N.; ROGG, B. (Ed.). Reduced kinetic mechanisms for applications in combustion systems. Berlin: Springer, 1993. (Lecture Notes in Physics, 15).

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Publicado

2015-09-16

Como Citar

RIBEIRO, E. B.; ANDREIS, G. da S. L. Desenvolvimento de mecanismos cinéticos reduzidos para a simulação de chamas e a utilização de softwares matemáticos para sua interpretação. REMAT: Revista Eletrônica da Matemática, Bento Gonçalves, RS, v. 1, n. 1, p. 13, 2015. DOI: 10.35819/remat2015v1i1id1168. Disponível em: https://periodicos.ifrs.edu.br/index.php/REMAT/article/view/1168. Acesso em: 28 mar. 2024.

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