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Tipo de ReferênciaThesis
Sitemtc-m16d.sid.inpe.br
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Identificador8JMKD3MGP7W/3F24DDL
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m19/2013/10.08.13.33
Última Atualização2014:01.09.13.12.23 administrator
Metadadossid.inpe.br/mtc-m19/2013/10.08.13.33.23
Última Atualização dos Metadados2018:06.05.04.14.56 administrator
Chave SecundáriaINPE-17289-TDI/2110
Chave de CitaçãoAzevedo:2013:DeSiCo
TítuloDesenvolvimento de um sistema compacto de combustão sem chama visível utilizando um injetor blurry para queima de biocombustíveis
Título AlternativoDevelopment of a compact flameless combustion system using a blurry injector for burning biofuels
CursoPCP-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Ano2013
Data2013-10-14
Data de Acesso24 fev. 2021
Tipo da TeseTese (Doutorado em Propulsão e Combustão)
Número de Páginas215
Número de Arquivos1
Tamanho5824 KiB
Área de contextualização
AutorAzevedo, Claudia Gonçalves de
GrupoPCP-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
BancaCosta, Fernando de Souza (presidente/orientador)
Dourado, Wladimyr Mattos da Costa
Mendonça, Marcio Teixeira de
Rodrigues, Lucilene de Oliveira
Lacava, Pedro Teixeira
Endereço de e-Mailclaudia@lcp.inpe.br
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Tipo SecundárioTDI
Histórico2013-10-08 13:39:43 :: claudia@lcp.inpe.br -> administrator ::
2013-10-14 22:41:55 :: administrator -> claudia@lcp.inpe.br ::
2013-10-15 22:41:57 :: claudia@lcp.inpe.br -> yolanda ::
2013-10-16 11:23:58 :: yolanda -> claudia@lcp.inpe.br ::
2013-11-08 12:36:44 :: claudia@lcp.inpe.br -> yolanda ::
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2013-11-12 13:25:43 :: claudia@lcp.inpe.br -> yolanda ::
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2018-06-05 04:14:56 :: administrator -> :: 2013
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Estágio do Conteúdoconcluido
Transferível1
Palavras-Chavecombustão sem chama visível, injetor blurry, biocombustíveis, flameless combustion, blurry injector, biofuels.
ResumoAs incertezas no fornecimento do petróleo e as preocupações ambientais motivam o desenvolvimento de novas tecnologias de combustão empregando biocombustíveis, capazes de operar com elevada eficiência térmica, baixo custo operacional e com reduzido impacto ambiental. A combustão sem chama visível é uma tecnologia bastante promissora que possibilita a redução das emissões de poluentes com uma alta eficiência de combustão. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema compacto de combustão sem chama visível para a queima de biocombustíveis líquidos, utilizando-se um injetor do tipo blurry. Esse tipo de injetor permite obter um spray relativamente uniforme de gotas de tamanho reduzido, e forma um ângulo de cone estreito, favorecendo a operação do combustor sem chama visível. Inicialmente, foram caracterizados injetores blurry com diferentes geometrias de bocal usando-se água destilada, etanol hidratado e biodiesel de soja B100. Foram determinados diversos parâmetros dos injetores, incluindo coeficientes de descarga, diâmetros representativos das gotas, distribuições de diâmetros de gotas e ângulos de cone do spray. Foram obtidas também expressões para a predição do tamanho médio das gotas com os diferentes injetores testados. Em seguida foi projetado, construído e caracterizado um sistema compacto de combustão sem chama visível para a queima de etanol hidratado, 96% em volume. A caracterização experimental do combustor foi realizada através da determinação dos perfis de temperatura na câmara de combustão, por meio de termopares e câmera termográfica, e da análise da composição dos gases de combustão (UHC, $CO_{2}$, $O_{2}$, $NO_{x}$ e CO), para diversos coeficientes de excesso de ar. Verificou-se que o sistema de combustão foi capaz de operar no regime de combustão sem chama visível para coeficientes de ar entre 1,65 e 2,45, a uma potência térmica de 2 kW, e para coeficientes de excesso de ar de 1,21 a 1,80, a uma potência térmica de 4 kW. A temperatura de entrada do ar de combustão ficou em torno de $412^{º}$C para a potência de 2 kW e $530^{º}$C para a potência de 4 kW. Os perfis de temperatura obtidos foram relativamente homogêneos no interior da câmara e as emissões produzidas foram extremamente baixas para todas as condições de operação estudadas. Para a potência de 2 kW, foram obtidas temperaturas médias da ordem de $835^{º}$C, com emissões de $NO_{x}$ entre 2,5 e 3 ppm e emissões de UHC entre 0,78 e 0,91 ppm. Para a potência de 4 kW, foram obtidas temperaturas médias da ordem de $920^{º}$C, com emissões de $NO_{x}$ entre 1,98 e 2,16 ppm e emissões de UHC entre 1,53 e 2,25 ppm. ABSTRACT: The uncertainties in oil supply and environmental concerns motivate the development of new combustion technologies using biofuels, capable of operating with high thermal efficiency, low operational cost and reduced environmental impact. Flameless combustion is a promising technology that allows the reduction of pollutant emissions with high combustion efficiency. The present work aims to develop a compact system of flameless combustion for burning liquid biofuel, using a blurry injector. The blurry injector can generate a relatively uniform spray with small droplets and forms a narrow cone angle, favoring the operation of the flameless combustor. Initially, were characterized blurry injectors with different nozzle geometries using distilled water, hydrous ethanol and soybean biodiesel B100. Were determined several parameters of the injectors, including discharge coefficients, representative droplet diameters, distributions of droplet diameters and spray cone angles. Also were obtained expressions for the prediction of the average droplet diameters with different injectors tested. Subsequently was projected, built and characterized a compact flameless combustion system for burning hydrous ethanol, 96% by volume. The experimental characterization of the combustor was performed by determination of temperature profile in the combustion chamber, by thermocouples and thermographic camera, and analyzing flue-gas composition (UHC, $CO_{2}$, $O_{2}$, $NO_{x}$ and CO) for several air excess coefficients. It was verified that the combustion system was capable of operating in the flameless combustion regime for excess air coefficients between 1.65 and 2.45 at a thermal power of 2 kW, and for excess air coefficient of 1.21 to 1.80 at a thermal power of 4 kW. The inlet air combustion temperature was about $412^{°}$C for the power of 2 kW and $530^{°}$C for the power of 4 kW. The temperature profiles obtained were relatively homogeneous inside the chamber and the produced emissions were extremely low for all studied operational conditions. For the power of 2 kW, were obtained average temperatures of the order of $830^{°}$C, with $NO_{x}$ emissions between 2.5 and 3 ppm and UHC emissions between 0.78 and 0.91 ppm. For the power of 4 kW, were obtained average temperatures of the order of $920^{°}$C, with $NO_{x}$ emissions between 1.98 and 2.16 ppm and UHC emissions between1.53 and 2.25 ppm.
AreaETES
ArranjoBDMCI > Fonds > Produção > PCP > Desenvolvimento de um...
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URL dos dados zipadoshttp://urlib.net/zip/8JMKD3MGP7W/3F24DDL
Idiomapt
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Grupo de Usuáriosadministrator
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Repositório Espelhosid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02.53
Unidades Imediatamente Superiores8JMKD3MGPCW/3F35D8B
Acervo Hospedeirosid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02
Área de notas
Campos Vaziosacademicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype copyholder creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress resumeid secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype
Área de identificação
Tipo de ReferênciaThesis
Sitemtc-m16d.sid.inpe.br
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Identificador8JMKD3MGP7W/3DQ4F2B
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m19/2013/03.25.17.57
Última Atualização2013:07.12.14.01.01 administrator
Metadadossid.inpe.br/mtc-m19/2013/03.25.17.57.29
Última Atualização dos Metadados2018:06.05.04.14.02 administrator
Chave SecundáriaINPE-17217-TDI/2053
Chave de CitaçãoCristaldo:2013:EfMaRe
TítuloOn droplet combustion: effect of magneto relaxation heating
Título AlternativoSobre combustão de gotas: efeito do aquecimento magnético
CursoPCP-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Ano2013
Data2013-04-18
Data de Acesso24 fev. 2021
Tipo da TeseTese (Doutorado em Propulsão e Combustão)
Número de Páginas87
Número de Arquivos1
Tamanho1875 KiB
Área de contextualização
AutorCristaldo, Cesar Flaubiano da Cruz
GrupoPCP-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
AfiliaçãoInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
BancaFachini Filho, Fernando (presidente/orientador)
Dourado, Wladimyr Mattos da Costa
Mendonça, Marcio Teixeira de
Leiroz, Albino
Cadeira, Aldelio Bueno
Endereço de e-Mailcristaldo@lcp.inpe.br
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Tipo SecundárioTDI
Histórico2013-03-25 17:59:10 :: cristaldo@lcp.inpe.br -> yolanda ::
2013-04-11 17:30:03 :: yolanda -> administrator ::
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2013-06-18 13:55:44 :: cristaldo@lcp.inpe.br -> yolanda ::
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Área de conteúdo e estrutura
É a matriz ou uma cópia?é a matriz
Estágio do Conteúdoconcluido
Transferível1
Palavras-Chavecombustão de gotas, aquecimento magnético, relaxação Browniana, ferrofluido, droplet combustion, magneto relaxation heating, Brownian, ferrofluid.
ResumoNeste trabalho é investigada a influência de um campo magnético externo alternado no aquecimento, vaporização e combustão de uma gota de ferrofluido (líquido com nanopartículas dispersadas). A resposta das nanopartículas ao campo magnético gera calor no interior da gota devido a relaxação magnética que atua como uma fonte de calor. Este fenômeno é produzido pelo atrito (dissipação viscosa) entre as nanopartículas, com movimento rotatório, e o fluido ao redor das partículas. O movimento de rotação é induzido pelo dipolo magnético fixo em cada nanopartícula, que tende a se alinhar na direção do campo magnético. Na ausência do campo magnético o movimento Browniano das moléculas do líquido é responsável pelo desalinhamento dos dipolos, após colisões com a superfície das nanopartículas. Sob a influência de um campo magnético externo alternado, os processos de alinhamento e desalinhamento são repetido em cada ciclo, produzindo calor por dissipação viscosa devido ao movimento circular periódico e reverso das nanopartículas. Na presente análise, o processo de aquecimento por relaxação magnética, juntamente com o calor do ambiente é estudado. Estes dois mecanismos (aquecimento magnético e fluxo de calor do ambiente gasoso) contribuem para o aquecimento e o aumento da taxa de vaporização da gota de ferrofluido. Assumindo uma alta potência magnética e distribuição uniforme de nanopartículas, o interior da gota é aquecido uniformemente. Porém, uma camada limite térmica é estabelecida na fase líquida adjacente à superfície da gota devido ao fluxo de calor do ambiente. O perfil de temperatura no interior da camada limite térmica é obtido em escalas apropriadas de tempo e espacial. No presente modelo, a gota de ferrofluido é aquecida até sua temperatura de ebulição em um curto intervalo de tempo. Além disso, sob certas condições, a temperatura dentro da camada limite térmica torna-se maior que a temperatura na superfície da gota. Isto leva a gota a atingir a temperatura de ebulição no interior da gota e não na superfície, como descrito pelos modelos clássicos. A diferença de temperatura entre a camada limite térmica e a superfície da gota resulta num fluxo de calor extra para a superfície da gota, resultando num aumento da taxa de vaporização. Além disso, os resultados evidenciam que a camada limite térmica é proporcional ao número de Lewis do oxidante, porém a taxa de vaporização é inversamente proporcional ao número de Lewis. ABSTRACT: In this work, the influence of an external alternating magnetic field on heating, va-porization and combustion of a ferrofluid (liquid with dispersed magnetic nanoparticles) droplet is investigated. The response of the magnetic nanoparticles to the magnetic field generates heat inside the droplet, due to magneto relaxation, which acts as a heat source. This phenomenon is produced by friction (viscous dissipation) between rotating nanoparticles and the liquid surrounding them. The rotating motion of the nanoparticles is induced by the magnetic dipole fixed on each nanoparticle, which tends to align itself with the magnetic field. In the absence of magnetic field, Brownian motion of the liquid molecules is responsible for misaligning the dipoles, after collisions with the nanoparticle surface. Under the influence of an external alternating magnetic field, the process of aligning and misaligning repeats itself in each cycle, producing heat by viscous dissipation, due to a periodically reversing nanoparticle circular motion. In the present analysis the process of magneto relaxation heating, together with heat transfer from the ambient is studied. These two mechanisms (magnetic heating and heat flux fro the gas-phase) contribute to droplet heating, hence increasing the vaporization rate of ferrofluid droplets. Assuming a very large magnetic power and a uniform distribution of nanoparticles, the droplet core is uniformly heated. A thermal boundary layer is established in the liquid-phase adjacent to the droplet surface due to heat flux from the ambient atmosphere. The temperature profile inside the thermal boundary layer is obtained in appropriate time and length scales. In the present model, the ferrofluid droplet is heated up to its boiling temperature in a very short time. Additionally, under certain conditions the temperature inside the thermal boundary layer can become higher than the temperature at the droplet surface. This leads to boiling occurs inside the droplet rather than at the surface, as in classical models. The temperature difference between the thermal boundary layer and the droplet surface results in an extra heat flux to the droplet surface, which increases the vaporization rate. Moreover, the results point out that the thermal boundary layer depends directly on the oxidant Lewis number but the vaporization rate reciprocally on it.
AreaCOMB
ArranjoRepositório da BDMCI > Fonds INPE > Produção > PCP > On droplet combustion:...
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arquivos.zip 12/07/2013 10:54 11.4 MiB
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Originais/aprovacao.pdf 18/06/2013 13:20 210.6 KiB 
Originais/publicacao.pdf 19/06/2013 14:25 3.7 MiB
publicacao.pdf 12/07/2013 10:33 1.8 MiB
Conteúdo da Pasta agreement
agreement.html 25/03/2013 14:57 1.7 KiB 
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Área de condições de acesso e uso
URL dos dadoshttp://urlib.net/rep/8JMKD3MGP7W/3DQ4F2B
URL dos dados zipadoshttp://urlib.net/zip/8JMKD3MGP7W/3DQ4F2B
Idiomaen
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cristaldo@lcp.inpe.br
lmanacero@yahoo.com
tereza@sid.inpe.br
yolanda.souza@mcti.gov.br
Grupo de Leitoresadministrator
cristaldo@lcp.inpe.br
tereza@sid.inpe.br
yolanda.souza@mcti.gov.br
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Licença de Direitos Autoraisurlib.net/www/2012/11.12.15.10
Detentor dos Direitosoriginalauthor yes
Detentor da CópiaSID/SCD
Permissão de Atualizaçãonão transferida
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Repositório Espelhoiconet.com.br/banon/2006/11.26.21.31
Unidades Imediatamente Superiores8JMKD3MGPCW/3F35D8B
DivulgaçãoBNDEPOSITOLEGAL
Acervo Hospedeirosid.inpe.br/mtc-m19@80/2009/08.21.17.02
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Campos Vaziosacademicdepartment archivingpolicy archivist callnumber contenttype creatorhistory descriptionlevel doi electronicmailaddress format isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress readpermission resumeid secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype