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B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica |
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ESTUDO TEÓRICO DE MECANISMOS DE REAÇÃO REDUZIDOS APLICADOS A TURBINAS A GÁS CATALÍTICAS |
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Larissa Tunes da Silva 1 e Carlos Alberto Gurgel Veras 2 |
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1 – Instituto de Química, Universidade de Brasília2 – Depto. de engenharia
2 – Depto. de engenharia Mecânica, Faculdade de Tecnologia, Universidade de Brasília, UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA - UNB |
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A combustão catalítica tem se mostrado uma alternativa promissora no sentido de reduzir a emissão de NOx, CO e hidrocarbonetos não-queimados em turbinas a gás. Neste trabalho simularam-se situações simples de combustão de metano em turbinas a gás catalíticas, com reatores plug-flowe catalisadores de Pt.
A ferramenta computacional utilizada foi o software CHEMKIN 3.5, em especial o pacote "Surface Chemkin", que permite a simulação de casos que envolvem catálise heterogênea. A combustão de metano foi simulada pela rotina "plug" de 3 maneiras diferentes: primeiro, utilizando um mecanismo de 325 etapas, sem catalisador; em seguida, com o mesmo mecanismo, e platina metálica como catalisador; por fim, com Pt, mas com um mecanismo reduzido por meio de análise de sensitividade, realizada com o pacote "Senkin" do CHEMKIN 3.5.
Os dados obtidos na situação sem processos heterogêneos mostraram-se bastante coerentes com mecanismos de reações radicalares em geral, pois evidenciaram a necessidade de acúmulo de radicais na fase gasosa para que então se observassem picos de conversão. Observou-se que, a partir de certo ponto no reator, a fração molar de NO emitido não se altera. A inserção de Pt trouxe os picos de conversão para distâncias menores da entrada do reator, pois diminuiu a necessidade de acúmulo de espécies radicalares. É notável a diminuição da fração molar de NO quando o catalisador está presente. As análises de sensitividade permitiram a redução do mecanismo de combustão do metano de 325 etapas para 19 etapas, reduzindo consideravelmente o tempo de CPU. Os resultados encontrados a partir dos mecanismos reduzidos foram muito próximos àqueles obtidos com o mecanismo completo.
CHEMKIN 3.5 tem grande potencial para realizar simulações de situações mais complexas ainda não tratadas experimentalmente, podendo assim ser uma ferramenta útil para auxiliar a redução ou mesmo eliminação de custos operacionais provenientes de trabalhos experimentais.
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Instituição de fomento: CNPq
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Trabalho de Iniciação Científica
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Palavras-chave:
Chemkin; turbinas a gás catalíticas; sensitividade |
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Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005
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