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Combustão Industrial

JOSÉ EDUARDO MAUTONE BARROSProfessor Adjunto da Universidade Federal de Minas Gerais

Coordenador do Laboratório de Combustíveis e Combustão

Doutor em Engenharia Mecânica - Térmica (UFMG)

Doutor em Engenharia Aeronáutica - Energia (ITA)

Engenheiro Químico (UFMG)

www.mautone.eng.br mautone@demec.ufmg.br

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SUMÁRIO

INTRODUÇÃO A COMBUSTÃO

DEFINIÇÕES BÁSICAS

COMBUSTÍVEIS

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

REGIMES DE COMBUSTÃO

QUEIMADORES INDUSTRIAIS

EMISSÕES

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CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Difusão

Chamas de Difusão– O combustível e o oxidante são

injetados em correntes separadas.

– A frente de chama é onde ocorrem

as reações e é uma região com

espessura da ordem de milímetros.

– A chama é a separação entre os

gases queimados e os não

queimados.

– A mistura entre o combustível e o

oxidante ocorre por difusão laminar

ou turbulenta.

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Chama de difusão de gases – Injeção forçada em um duto central do

gás combustível.

– Ar injetado lateralmente a chama ou

movimentado apenas por convecção

natural.

Queimador de

Burke-Schumann

Dif

ere

nte

s

qu

eim

ad

ore

s

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Difusão

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Chama de difusão de líquidos– Queima de gotas de líquido no ar:

Estacionário (só difusão)

Com convecção natural

Com convecção forçada

Spray de combustível

Queima de Diesel

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Difusão

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Chama de difusão de líquidos– Modelo de queima de gotas de líquido

Superfície

da partícula

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Difusão

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Chama de difusão de líquidos– Injetores de combustível líquido são usados

para formar um spray (névoa) no ambiente

oxidante.

– Formação de gotas (spray) por quebra do

jato.

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Difusão

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Modelo de combustão de sólidos

III

III

IVV

t 0t 1

t 2t 3

t 4

Te

mp

o

Bo

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Cen

tro

Ma

de

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Carv

ão

Fre

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Cam

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e

pir

ólise

Cam

ad

a d

e

carv

ão

Não há fluxo gasoso

• Tipos de queima

• Perfil de queima• Carbonização

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Difusão

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Leitos para combustão de sólidos

Fluxo de gases em

um leito fixo.

• Leito Fixo

Vg < Vfm

• Leito Fluidizado

Vg=Vfm

• Leito Borbulhante

Vfm < Vg < Vt

Vfm = velocidade de

fluidização mínima

Vt = velocidade mínima de

transporte de partículas

Vg = velocidade do ar

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Difusão

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Chamas de Pré-mistura– O combustível e o oxidante são

misturados previamente e injetados

na chama em uma corrente única.

– O fenômeno dominante é o tempo

das reações químicas.

– A frente de chama é uma região

muito fina, com espessura da ordem

de 0,1 mm.

– A frente de chama pode ser laminar

ou turbulenta.

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Pré-mistura

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Queimadores para

Chamas de Pré-mistura– A injeção de gases é direta e a mistura

se dá numa câmera anterior ao bico do

queimador. Usa-se um difusor ou um

tubo Venturi para a mistura dos gases.

– A principal característica é a

atomização do combustível líquido e

sua evaporação numa dada região do

queimador antes de atingir a chama.

Difusor GNV

Carburador

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Pré-mistura

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Queimadores para Chamas de Pré-mistura

– Turbina a gás

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Pré-mistura

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Queimadores para Chamas de Pré-mistura

– Queimador Industrial

CLASSIFICAÇÃO DE CHAMAS

Chamas de Pré-mistura

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BIBLIOGRAFIA

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS

TÉCNICAS. NBR 5484: Motores alternativos de

combustão interna de ignição por compressão

(Diesel) ou ignição por centelha (Otto) de

velocidade angular variável – Ensaio – Método de

ensaio. Rio de Janeiro, 1985.

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Combustão Interna Aplicando Análise Orientada a

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Engenharia Mecânica, UFMG, 2003.

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http://redenacionaldecombustao.org/escoladecomb

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John Willey & Sons, 1986.

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2000.

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