Aplicação do método REDIM para a simulação computacional da combustão do biogás
Data
2012-06-05
Autores
Marcondes, Alexandre
Garrido Arrate, Juan de Diós
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Resumo
O biogás é uma fonte de energia renovável obtida através da biodigestão anaeróbia de dejetos animais ou
vegetais, ou também obtido através da decomposição dos dejetos depositados em aterros sanitários. Atra -
vés da combustão computacional podemos analisar a cinética química da combustão do biogás e buscar
formas de otimizar seu rendimento, aumentar seu potencial calorífico e também reduzir a emissão de po -
luidores. Um mecanismo cinético típico da combustão do biogás contém dezenas de espécies e centenas
de reações químicas, o que torna cara a simulação computacional deste processo para muitas aplicações
práticas. Afim de reduzir a demanda computacional, existem métodos de simplificação desses mecanis -
mos. Neste trabalho, investigamos a construção de mecanismos químicos reduzidos para a combustão bi -
ogás/ar através do método REDIM (Reaction-Diffusion Manifold). Este é um método de redução automá-
tica de mecanismos químicos baseado na estrutura multi-escalar dos fluxos reativos e na hipótese da de -
composição do sistema dinâmico em modos rápidos e lentos. Uma grande vantagem desse método é o tra -
tamento do acoplamento entre a cinética química e os fenômenos de transporte. O primeiro passo de nos -
so trabalho foi a escolha da composição do biogás para ser usado como mistura combustível em nossos
cálculos. Para tanto, trabalhamos com a mistura de 60\% de metano (CH 4), 39% de dióxido de carbono
(CO2 ) e 1% de nitrogênio (N2), a qual é típica dos biogases produzidos no oeste do Paraná a partir de de -
jetos de suínos. Como oxidante consideramos o ar puro (79% N2 + 21% O2 ). Em seguida, uma série de
chamas unidimensionais counterflow foram simuladas empregando mecanismo químico detalhado. Aqui,
o programa computacional INSFLA foi utilizado. Tais chamas foram utilizadas para construir condições
iniciais para a inicialização dos cálculos REDIM. Estes foram feitos com o programa computacional
HOMREA. Por fim, dois mecanismos reduzidos foram gerados, um unidimensional e outro bidimensio-
nal. O sucesso na obtenção de tais mecanismos simplificados nos permite concluir a alta aplicabilidade da
técnica REDIM na geração de mecanismos reduzidos para a combustão de biogás/ar. Entre os objetivos
futuros deste trabalho está o tratamento das tabelas REDIM geradas para a simulação de chamas lamina -
res biogás/ar, podendo comparar as chamas com outros mecanismos de redução química e até realizar a
comparação com mecanismos reais de combustão
Descrição
Anais do I Encontro de Iniciação Científica e de Extensão da Unila - Sessão de Ciência da Computação e Matemática - 05/06/12 - 08h00 às 12h00 - Unila-Centro - Sala 15 - 3o Piso
Palavras-chave
Combustão, Counteflow, Método REDIM, Biogás, Mecanismo reduzido, Matemática