AC-290 Modelagem de Escoamentos Reativos Reprodução de Trabalho Utilizando Chemkin 3.7 Flame Inhibition by Phosphorus- Containing Compounds over a Range

AC-290 Modelagem de Escoamentos Reativos

Reprodução de Trabalho Utilizando Chemkin 3.7

Flame Inhibition by Phosphorus-Containing Compounds over a

Range of Equivalence Ratio

Inibição de Chama através de Compostos a base de Fósforo em uma Faixa de Razões de Equivalência

Giuliano Gardolinski Venson

2008/2


INTRODUÇÃO

Inibidores de chama possuem a propriedade de retardar ou até suprimir o processo de combustão;

Mecanismo reacional simplificado de inibição:

inibidores alteram as taxas de reações químicas na combustão;

atuam sobre os radicais chaves do processo: H, O e OH

promovem a recombinação desses radicais com outras espécies;

diminuem a concentração de H para a reação H + O2 OH + O;

consequentemente, reduzem a concentração dos demais radicais;

reduzindo a concentração de radicais na zona de reação, reduz-se a velocidade de chama pré-misturada.

Inibidores de diferentes famílias: a base de bromatos, cloratos, fosfatos entre outros.


DESCRIÇÃO DAS SIMULAÇÕES

Simulações utilizando o módulo PREMIX,

Combustível: propano, C3H8;

Mistura oxidante: ar atmosférico, 21% O2 e 79% N2;

Inibidor a base de fósforo: dimetil metil-fosfanato, CH3PO(OCH3)2;

Temperatura inicial de 362K e pressão de 1 atm;

Simulação de misturas pobres em combustível ( = 0.8) e ricas em combustível ( = 1.3), com e sem a adição de 600ppm de DMMP (com e sem dopagem);

Obtenção das velocidades de chamas de misturas dopadas e não-dopadas, na faixa de razão de equivalência de 0.8 a 1.3;

Mecanismo utilizado: específico para composto a base de fósforo, constituído de 133 espécies e 679 reações;

Formulação do composto no mecanismo empregado: pome(ome)2.


RESULTADOS – Temperatura e Concentração de Reagentes e Produtos

Chama Pobre em Combustível ( = 0.8 )

dopada com 600ppm de DMMP

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Comprimento (cm)

Fra

ção

Mo

lar

0

500

1000

1500

2000

2500

Tem

per

atu

ra (

K)

T

H2O

CO2

O2

C3H8


RESULTADOS – Temperatura e Concentração de Reagentes e Produtos

Chama Rica em Combustível ( = 1.3 )

dopada com 600ppm de DMMP

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Comprimento (cm)

Fra

ção

Mo

lar

0

500

1000

1500

2000

2500

Tem

per

atu

ra (

K)

T

H2O

CO2

O2

C3H8


RESULTADOS – Concentração de Radicais OH e H

Chama Pobre em Combustível ( = 0.8 )

sem e com dopagem com 600ppm

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,008

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Comprimento (cm)

Fra

ção

Mo

lar

OH com dopagem

OH sem dopagem

H com dopagem

H sem dopagem


RESULTADOS – Concentração de Radicais OH e H

Chama Rica em Combustível ( = 1.3 )

sem e com dopagem com 600ppm

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,008

0,009

0,010

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Comprimento (cm)

Fra

ção

Mo

lar

OH com dopagem

H com dopagem

OH sem dopagem

H sem dopagem


35

40

45

50

55

60

65

0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4

Razão de Equivalência

Vel

oci

dad

e d

e C

ham

a (c

m/s

)sem DMMP com DMMP

RESULTADOS – Comparação das Velocidades de Chamas


RESULTADOS – Taxas de Liberação de Energia

0,06% DMMP redução de 11% 0,06% DMMP redução de 9%

0,0E+00

2,0E+08

4,0E+08

6,0E+08

8,0E+08

1,0E+09

1,2E+09

1,4E+09

1,6E+09

1,8E+09

2,0E+09

2,2E+09

0 0,05 0,1 0,15 0,2

Comprimento (cm)

Tax

a d

e E

ner

gia

po

r V

olu

me

(J/m

3.s)

sem dopagem

com dopagem

Mistura Pobre em Combustível

0,0E+00

2,0E+08

4,0E+08

6,0E+08

8,0E+08

1,0E+09

1,2E+09

1,4E+09

1,6E+09

1,8E+09

2,0E+09

2,2E+09

0 0,05 0,1 0,15 0,2

Comprimento (cm)

Ta

xa d

e E

ner

gia

po

r V

olu

me

(J/m

3.s)

sem dopagem

com dopagem

Mistura Rica em Combustível


CONCLUSÕES

Os resultados obtidos nas condições simuladas reproduzem os resultados do trabalho de referência;

O comportamento das frações molares de H e OH, bem como da velocidade de chama em função da razão de equivalência estão coerentes com o comportamento esperado na literatura.

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