Cap.1 (Introdução a Combustão) Solution

7/24/2019 Cap.1 (Introduo a Combusto) Solution

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INTRODUO A COMBUSTO

PROF. JULIO CESAR COSTA CAMPOS

O CAMPO DA COMBUSTO EXTREMAMENTE EXTENSO, COBRINDO AS REAS NUMRICAS,

EXPERIMENTAL E TERICA [1].


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CAP. I - INTRODUO

O DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL DE UMA NAO, COM

MELHORIA DE SUAS CONDIES SOCIAIS ECONMICAS E

AMBIENTAIS ALTAMENTE DEPENDENTE DA

DISPONIBILIZAO DE UTILIZAO DE ENERGIA.

A COMBUSTO PERMEIA QUASE TODOS OS SETORES DE UMA

SOCIEDADE, EM QUALQUER PARTE DO MUNDO,

INDEPENDENTE DO GRAU DE DESENVOLVIMENTO DA NAO.


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CAP. I - INTRODUO

O PROCESSO DE COMBUSTO RESPONSVEL POR MAIS DE

85% DA ENERGIA UTILIZADA PELO HOMEM, SENDO

ESTRATGICO PARA A ECONOMIA DE TODOS OS PASES.

A QUEIMA DE DERIVADOS DO PETRLEO, GS NATURAL,CARVO MINERAL, LENHA, CARVO VEGETAL E DOS

RESDUOS AGRO-INDUSTRIAIS CORRESPONDE A MAIS DE 80%

DA ENERGIA UTILIZADA NO BRASIL [2].

PORTANTO, A COMBUSTO TEM GRANDE IMPACTO NOS

SETORES INDUSTRIAL, DE TRANSPORTE E DE GERAO DE

ENERGIA ELTRICA.


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CAP. I-INTRODUO

DE FUNDAMENTAL IMPORTNCIA QUE A CINCIA E

TECNOLOGIA DA COMBUSTO SEJAM DESENVOLVIDAS PELOS

SETORES ACADMICO E INDUSTRIAL.

NOS USA, 85% DA ENERGIA CONSUMIDA FOI GERADA EM

PROCESSOS DE COMBUSTO , FIGURA 1.1, [2].

A FIGURA 1.2 FORNECE UMA VISO GERAL DO ESCOAMENTO

DA ENERGIA NA PRODUO DE ELETRICIDADE NOS USA, [2].


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FIGURA1.1:FONTES

EORESPEC

TIVO

CONSUMO

FINALDE

ENERGIAP

ELOS

DIFERENTE

S

SETORES

DA

ECONOMIA

DOSUSA(Mtep=41,87X

109J).


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FIGURA1.2:GERAO

,USO

EPE

RDAS

NATRANSMISSOEDISTRIBUIO

DE

ELETRICIDADE,USA,(M

tep=41,87X1

09J).


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CAP. I-INTRODUO


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Empreendimentos em Operao

Tipo

Capacidade Instalada

%

Total

%N. de

Usinas(kW)

N. de

Usinas(kW)

Hidro 1.092 85.950.305 63,79 1.092 85.950.305 63,79

Gs

Natural 113 12.170.186 9,03152 13.895.609 10,31

Processo 39 1.725.423 1,28

Petrleo

leo Diesel 1.110 3.522.286 2,61

1.144 7.671.899 5,69

leo

Residual34 4.149.613 3,08

SUB-Total 2.338 107.517.813 79,79 3.043 107.517.813 79,79
http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=1&ger=Hidro&principal=Hidrohttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=2&ger=Combustivel&principal=G%C3%A1shttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=3&ger=Combustivel&principal=Petr%C3%B3leohttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=3&ger=Combustivel&principal=Petr%C3%B3leohttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=2&ger=Combustivel&principal=G%C3%A1shttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=1&ger=Hidro&principal=Hidro


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Empreendimentos em Operao

Tipo

Capacidade Instalada

%

Total

%N. de

Usinas(kW)

N. de

Usinas(kW)

Biomassa

Bagao deCana

378 9.339.426 6,93

475 11.409.535 8,47

Licor Negro 16 1.530.182 1,14

Madeira 49 422.835 0,31

Biogs 23 80.659 0,06

Casca de

Arroz9 36.433 0,03

Nuclear 2 1.990.000 1,48 2 1.990.000 1,48

Carvo

Mineral

Carvo

Mineral13 3.389.465 2,52 13 3.389.465 2,52

Elica 109 2.251.773 1,67 109 2.251.773 1,67

Fotovoltaica 54 5.915 0 54 5.915 0

Importao

Paraguai 5.650.000 5,46

8.170.000 6,06Argentina 2.250.000 2,17

Venezuela 200.000 0,19

Uruguai 70.000 0,07

Total 3.043 134.738.851 100 3.043 134.738.851 100
http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=5&ger=Combustivel&principal=Biomassahttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=9&ger=Outros&principal=Nuclearhttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=4&ger=Combustivel&principal=Carv%C3%A3o%20Mineralhttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=4&ger=Combustivel&principal=Carv%C3%A3o%20Mineralhttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=7&ger=Outros&principal=E%C3%B3licahttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=12&ger=Outros&principal=Fotovoltaicahttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=12&ger=Outros&principal=Fotovoltaicahttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=7&ger=Outros&principal=E%C3%B3licahttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=4&ger=Combustivel&principal=Carv%C3%A3o%20Mineralhttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=4&ger=Combustivel&principal=Carv%C3%A3o%20Mineralhttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=9&ger=Outros&principal=Nuclearhttp://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoGeracaoTipo.asp?tipo=5&ger=Combustivel&principal=Biomassa


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CAP.I-INTRODUO

A TABELA 1.1 REPRESENTA A GERAO DE ELETRICIDADE NOS ESTADOS UNIDOSEM 2006, [2].


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CAP.I-INTRODUO

COMBUSTO: REAO DE OXIDAO EXOTRMICA A ALTA TEMPERATURA [3].

COMBUSTVEL + OXIDANTE

DESTACA-SE QUE NA NOSSA SOCIEDADE IMPORTANTE TERMOS ENGENHEIROS E

CIENTISTAS BEM CAPACITADOS, NESSE ASSUNTO, PARA RESOLVER PROBLEMAS

COMPLEXOS.


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CAP.I-INTRODUO

ENFATIZA-SE QUE O ESTUDO DA COMBUSTO EST

RELACIONADO COM AS SEGUINTES DISCIPLINAS:

TERMODINMICA;

MECNICA DOS FLUIDOS;

TRANSFERNCIA DE CALOR E MASSA (MISTURA);

REAO QUIMICA (CINTICA QUMICA);

TURBULNCIA;

SOLUES ANALTICAS;

MTODOS NUMRICOS.


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CAP.I-INTRODUO

EXISTEM MTODOS UTILIZADOS PARA APROXIMAR OS

PROBLEMAS DE COMBUSTO, SO:

MTODO TERICO;

MTODO NUMRICO;

MTODO EXPERIMENTAL;

COMBINAO DOS MTODOS CITADOS.


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CAP.I-INTRODUO

AS EQUAES DE CONSERVAO PARA O MODELO DE

COMBUSTO, CONSISTE DE:

CONSERVAO DA MASSA;

CONSERVAO DAS ESPCIES MOLECULARES;

CONSERVAO DO MOMENTUM;

CONSERVAO DA ENERGIA;

CONSERVAO DO MOMENTUM ANGULAR.


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CAP.I-INTRODUO

AS EQUAES DE CONSERVAO SO USADAS JUNTO COM AS

EQUAES DE ESTADO (TRMICA E CALRICA) PARA RESOLVER A

DISTRIBUIO DAS PROPRIEDADES DO ESCOAMENTO.

PORTANTO, TEMPERATURA, DENSIDADE, PRESSO, VELOCIDADE

E CONCENTRAO DAS ESPCIES QUMICAS SO INCLUDAS.

AS COMPONENTES DO MOMENTUM ANGULAR, NAS DIFERENTES

DIREES, SO RESOLVIDAS QUANDO A EQUAO DA

CONSERVAO DO MOMENTUM ANGULAR SO CONSIDERADAS

NO MODELO.

ENERGIA INTERNA EENTALPIA


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CAP.I-INTRODUO

QUANDO LEVA-SE EM CONSIDERAO A TURBULNCIA NO

ESTUDO DA COMBUSTO,

NECESSRIO EQUAES ADICIONAIS, DENOMINADAS DE

EQUAO DE TRANSPORTE.

TRANSPORTE DE ENERGIA CINTICA TURBULENTA, DA TAXA DE

DISSIPAO TURBULENTA, TENSORES DE REYNOLDS ENTRE

OUTROS.


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CAP.I-INTRODUO

NOS MODELOS DE COMBUSTO SO ADMITIDOS ALGUMAS

HIPTESES DO TIPO:

O FLUIDO REAGENTE PODE SER TRATADO COMO CONTINUM;

REAO QUIMICA MUITO RPIDA, ISTO , EQUILIBRIO QUIMICO;

LEI DE GAS IDEAL;

NMERO DE LEWIS, SCHMIDT E PRANDTL IGUAIS A 1;

DIFUSIVIDADE MSSICA IGUAL PARA TODAS AS ESPCIES;

A LEI DE FICKS VLIDA;

CALOR ESPECFICO DA FASE GASOSA CONSTANTE E OUTROS.


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REFERNCIA

1. KUO, K.K., PRINCIPLES OF COMBUSTION, SECOND EDITION. JOHN

WILEY & SONS, INC. 2005.

2. TURNS, Stephen R., INTRODUO COMBUSTO CONCEITOS E

APLICAES, TERCEIRA EDIO. MCGRAWHILL EDUCATION. 2013.

3. POWERS, Joseph M., LECTURE NOTES ON FUNDAMENTALS OF

COMBUSTION. DEPARTMENT OF AEROSPACE AND MECHANICAL

ENGINEERING UNIVERSITY OF NOTRE DAME, 2012.

4. ENGEL, Y. A., BOLES, M. A., TERMODINMICA, QUINTA EDIO.

MCGRAWHILL. 2007.


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REFERNCIA

5. WILLIAMS, Forman A., Combustion Theory -The Fundamental

Theory of Chemically Reacting Flow Systems, Segunda Edio. 1985.

6. WYLEN, V. G.J., Sonntag, R.E., Fundamentos da Termodinmica

Clssica, Segunda Edio, Edgard Blucher, 1976.

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