Analise da Combustao de GLP e Gas Natural com Software Acomb

UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL ÁREA DO CONHECIMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS DISCIPLINA MÁQUINAS TÉRMICAS PROFESSOR CARLOS ROBERTO ALTAFINI GRUPO 04 LUAN PINHEIRO IADROXITZ JONES LEANDRO BECKER ARTHUR PROBST SANDI ANÁLISE DE 60 DE GLP 40 DE GÁS NATURAL ATRAVÉS DO SOFTWARE ACOMB CAXIAS DO SUL 2022 DO PROCESSO DE COMBUSTÃO DA MISTURA COMBUSTÍVEL 4350 1 Introdução Este trabalho tem como objetivo a análise de parâmetros de combustão completa no software Acomb A análise de curvas será feita através de plotagem de gráficos Composição dos gases de combustão x excesso de ar Temperatura adiabática de chama x excesso de ar Excesso de ar x oxigênio percentual Percentagem de perda dos gases de combustão potência do gáspotência de entrada na outra tela x temperatura dos gases O combustível utilizado para a análise dos parâmetros é uma disposição com 60 de GLP e 40 de gás natural 2 Processos de combustão O processo de combustão é toda reação química em que um combustível reage com um comburente essa reação é sempre exotérmica libera energia em forma de calor Esse processo envolve a oxidação dos constituintes do combustível que são oxidáveis e pode portanto ser representado por uma equação química Durante o processo de combustão a massa de cada elemento permanece a mesma Para a combustão existem várias aplicações nas quais a energia é necessária na forma de calor ou trabalho Observe que as reações de combustão são realizadas principalmente para a obtenção de energia térmica para geração de energia mecânica elétrica aquecimento etc Existem dois tipos básicos de reações de combustão de compostos orgânicos que são a combustão completa e a incompleta Veja do que se trata cada uma Combustão completa Ocorre quando existe oxigênio suficiente para consumir todo o combustível e produz dióxido de carbono e água como produtos Combustão incompleta Ocorre quando não existe oxigênio suficiente para consumir todo o combustível e produz monóxido de carbono e água ou fuligem formada basicamente por carbono e água como produtos A análise de parâmetros dos gases de combustão se dá por instrumentos microprocessados que passa por uma bomba de sucção interna aspiram os gases produzidos em um processo de combustão fazendoos passar por células eletroquímicas que irão informar a concentração dos gases onde se deseja verificar Através da análise dos tipos de gases produzidos e suas concentrações podese regular o processo de combustão de forma a otimizar a sua eficiência e diminuir a emissão de poluentes foi ou seja considerando combinação em massa de C 3 Combustíveis 311 GLP GLP é a sigla utilizada para representar o gás liquefeito de petróleo uma mistura gasosa muito utilizada como combustível para produzir o aquecimento de alimentos em fogões As substâncias químicas que fazem parte da composição química do GLP são hidrocarbonetos de massa molar baixa contendo de três a quatro átomos de carbono A composição química do GLP para o trabalho será de 60 de propano e 40 de n butano A seguir temos as fórmulas estruturais dos dois compostos Propano N butano 312 Gás natural O gás natural é um composto de hidrocarbonetos leves metano etano propano e butano e outros gases oriundo da degradação de matéria orgânica Considerado um combustível fóssil ele não é um recurso renovável Geralmente extraído em rochas porosas profundas submetido a condições de temperatura e pressão específicas apresentase no estado gasoso e pode ser encontrado associado junto ao petróleo ou não associado encontrado isoladamente ou junto a pequenas quantidades de petróleo O gás natural é um combustível bastante versátil e seu consumo é predominante na área de transportes através do uso em veículos substituindo o petróleo e o diesel pelo gás natural veicular GNV que é um subproduto do gás natural Nas indústrias é utilizado como fonte de geração de energia e matériaprima necessária à indústria gasoquímica para produção de outros compostos como metano e ureia E nas residências através do uso do gás liquefeito de petróleo GLP conhecido como gás de cozinha Para o desenvolvimento do trabalho será considerado o gás natural com a seguinte composição 939 de metano 36 etano 12 propano e13 nbutano temse foi C 4 Desenvolvimento Resumo dos dados retirados do software Acomb5 referente a mistura dos gases GLP e Gás natural Figura 1 Mistura combustível de entrada 40 Fonte O autor 2022 Figura 2 Mistura combustível de entrada 60 Fonte O autor 2022 Nas Figuras 1 e 2 são mostradas as características dos dois gases usados em combinação Nas Tabelas de 1 a 5 são apresentadas as características de combustão dos gases combinados Tabela 1 Gases de combustão LbExcesso ar 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Vazão mássica 1493 1648 1803 1958 2113 2269 2424 2579 2734 2889 3044 Temperatura 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 Mol 2824 2828 2831 2833 2836 2838 284 2841 2843 2844 2845 Cp 66 66 66 66 66 67 67 67 67 67 67 Ro 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 Entalpia 69716 68183 66889 65783 64827 63991 63255 62602 62018 61493 61018 Potência 1331 1353 1374 1396 1418 144 1462 1484 1505 1527 1549 Fonte O autor 2022 Tabela 2 Teores mássicos bs LbExcesso ar 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 H2O 1162 1062 979 909 85 799 754 715 68 649 621 O2 218 399 551 681 793 89 976 1052 112 1181 N2 798 7952 7928 7909 7892 7878 7865 7854 7844 7836 7828 CO2 202 183 1673 154 1427 133 1245 117 1103 1044 991 Fonte O autor 2022 Tabela 3 Teores mássicos bu LbExcesso ar 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 H2O 1041 96 892 834 783 74 701 667 637 609 584 O2 197 363 505 627 734 828 911 985 1052 1112 N2 7149 7188 7221 725 7274 7295 7314 733 7345 7358 737 CO2 181 1655 1524 1412 1315 1231 1157 1092 1033 981 933 Fonte O autor 2022 Tabela 4 Teores volumétricos bs LbExcesso ar 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 H2O 1949 1774 1629 1509 1407 1319 1242 1176 1116 1064 1017 O2 205 374 515 634 737 826 904 973 1034 1089 N2 8612 8543 8487 8439 8399 8365 8335 8308 8285 8265 8246 CO2 1388 1252 114 1046 967 899 84 788 742 701 664 Fonte O autor 2022 Tabela 5 Teores volumétricos bu LbExcesso ar 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 H2O 1631 1507 1401 1311 1233 1165 1105 1052 1004 962 923 O2 174 321 447 556 651 735 809 875 935 989 N2 7207 7256 7297 7333 7363 739 7414 7434 7453 747 7485 CO2 1162 1063 98 909 848 794 747 705 667 634 603 Fonte O autor 2022 Parâmetros característicos do ar de combustão dos produtos da combustão dos produtos da combustão dos produtos da combustão dos produtos da combustão C Tabela 6 Variando saída de O2 de O2 no Gás e combustão de ar em excesso 0 100 3 11844 6 14448 9 18402 12 25125 15 39088 Fonte O autor 2022 Tabela 7 Percentual de perda nos gases Temperatura ºC Potência de entrada KW Potência de saída Perda em 160 13858 20222 146 180 13858 21266 153 200 13858 22316 161 220 13858 2337 169 240 13858 24431 176 260 13858 25497 184 280 13858 26569 192 300 13858 27646 199 Fonte O autor 2022 Resumo dos gráficos desenvolvidos com a utilização dos dados de entrada que estão disponíveis nas tabelas a cima Figura 3 Percentual de ar em excesso x Temperatura de chama Fonte O autor 2022 Na Tabela 6 são reportadas a variação do percentual de ar teórico em função da variação do percentual de O2 C Na Tabela 7 é apresentado o percentual de perdas pelos gases de descarga com a variação da temperatura desses gases C Os gráficos apresentados nas figuras a seguir resumem os resultados das simulações realizadas Tabela não mostrada C Figura 4 Percentual de O2 no gás de combustão x Percentual de Ar em excesso Fonte O autor 2022 Figura 5 Percentual de perda de potência dos gases de exaustão em função de sua temperatura de saída Fonte O autor 2022 C C Figura 6 Percentual de componente x Percentual de ar teórico Fonte O autor 2022 6 Conclusão No gráfico 1 figura 3 à medida que o percentual de ar teórico Lb aumenta de 100 até os 200 a TAC Temperatura Adiabática da Chama de 21251 C diminui até 12117 e os pontos intermediários seguem essa tendência No gráfico 2 na figura 4 é possível verificar que o percentual de ar teórico Lb depende do valor percentual de O2 nos Gases de Combustão O que pode se observar é que a medida que o percentual de O2 aumenta o percentual de Lb aumenta Sobre o terceiro gráfico figura 5 apresenta qual é o resultado da perda de potência dos gases de exaustão em função da sua temperatura de saída e a conclusão que se chega ao analisar o gráfico e que quanto maior for a temperatura dos gases na sua exaustão maior será a sua perda de potência e que nesse intervalo o aumento acontece de forma linear O quarto gráfico figura 6 apresenta um crescimento dos elementos N2 e CO2 enquanto os outros elementos como H2O e O2 apresentaram um decrescimento Como a combustão não é completa ela apresenta maior quantidade desses elementos na exaustão C se não fosse completa haveria CO presente nos produtos em base úmida mássica Faltou Referências