Experimental study of the formation and emission of the N0x in the combustion of ethanol and LPG in a cylindrical combustion chamber

Orientador: Waldir Antonio BizzoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Com a inovação tecnológica houve um aumento crescente no consumo de energia devido ao aumento das necessidades individuais e coletivas. Isso trouxe a necessidade de criar novas fontes de energia. A utilização intensiva de combustíveis fósseis tem causado o aumento da poluição ambiental e a degradação e escassez de recursos naturais não renováveis. A formação de gases poluentes, tais como oCO, COz, e os NOx, tem causado grande preocupação e contribuído para fenômenos como o aquecimento global ou formação de ozônio atmosférico. Com a crescente emissão desses gases e de compostos nocivos, as alternativas viáveis são as escolhas de combustíveis renováveis e a adoção de mecanismos minimizantes da formação. A formação de óxidos de nitrogênio, através do mecanismo de Zeldovich, é fornecida por altas temperaturas locais e disponibilidade de oxigênio. Estes fatores, por sua vez, sofTem influência da fluidodinâmica da combustão e a distribuição do tempo de residência. Este trabalho estudou a emissão e a formação de NOx e CO em uma câmara de combustão cilíndrica isolada termicamente, queimando GLP (gás liquefeito de petróleo) e etanol vaporizado. Foram utilizadas o mesmo tempo de residência, a mesma potência específica, temperaturas de saída dos gases de 1O00°C e 1175°C, e diversos números de rotação do queimador. Estes dados foram relacionados com a formação do oxido de nitrogênio na câmara de combustão. Em dois números de rotação específicos foram medidas o campo de temperatura e a distribuição de concentração de NOx, CO e O2, no interior da câmara de combustãoAbstract: The technological innovation caused a growing increase in the energy consumption because the individual and collective needs increased. Then it was necessary to create new energy sources. The intensive use of fossil fuels use has caused environmental pollution, besides degradation and shortage of natural resources. The generation of pollutant gases, such as CO, CO2, and NOx, has caused great concem and also has contributed to the global warming or generation of atmospheric ozone. To struggle with the rising emission ofthose gases, viable altematives are using renewable fuels and emission and formation minimization mechanisms. Nitrogen oxides formation, by the Zeldovich mechanism, occurs by high local temperatures and available oxygen. However, these factors are influenced by combustion fluid dynamics and residence time distribution. This work studied emission and formation of NOx and CO in a cylindrical combustion chamber, thermal insulated, buming LPG (Liquefied Petroleum Gas) and vaporized ethanol. In this equipment were used the same residence time, specific power, exit temperatures of gases 1000°C and 1175°C, and severa! swirl numbers at the bumer. These data were related to the nitrogen oxides formation in the combustion chamber. In two specific swirl numbers, the temperature field and the distribution of NOx, CO and O2 concentration were measured, inside the combustion chamberMestradoTermica e FluidosMestre em Engenharia Mecânic