Abstract
El presente estudio evaluó numérica y experimentalmente en un horno de 20 kW (a gas natural y con un factor de aireación de 1.2) la estabilidad del régimen de combustión sin llama ante la variación de la carga térmicausando diferentes flujos de aire (43 scfm, 63 scfm y 83 scfm) y una mezcla de Aire-Helio (Aire 82.02 scfm y Helio 7.06 scfm); esta última se utilizó con el fin de evaluar el comportamiento del sistema ante un incremento en el calor especifico del fluido de carga. El estudio se dividió en dos par-tes, una parte numérica y otra experimental. A partir de la simulación numérica se calculó el perfil de temperatura, el perfil de CO, el factor de recirculación Kv y la masa de productos de combustión recirculados. En la fase experimental los perfiles de temperatura mostraron una disminución en la temperatura de la cámara de combustión a medida que el flujo de aire de carga incrementaba, sin embargo, esta disminución no afectó la uniformidad térmica dentro del horno. Además la eficiencia útil mostró un incremento al pasar de un flujo de aire de carga de 43 scfm a 63 scfm,seguido de una disminución al incrementar la carga térmica.
Highlights
Palabras clave: Combustión sin llama; factor de recirculación; perfil de temperatura; factor de uniformidad térmica; emisiones de NO
Study of the flameless combustión mode in presence of the thermal load fluctuation Abstract The present study evaluated numerically and experimentally in a 20 kW furnace the stability of the flameless combustion regime due to the fluctuation of the thermal load through the use of different air flow (43 scfm, 63 scfm y 83 scfm) and an Air-Helium mixture (Air 82.02 scfm and Helium 7.06 scfm); the last one it was used to evaluate the behavior of the system in the face of an increase in the load fluid specific heat capacity
The study was divided in two parts, numerical simulation and experimental phase
Summary
La combustión sin llama se da por auto-ignición del combustible, de forma tal que las reacciones toman lugar de manera distribuida en todo el volumen de la cámara de combustión suprimiendo así el frente de llama visible y concentrado, este es el modo de operación de la combustión sin llama, sin embargo esto no significa que no exista sino que se distribuye de manera uniforme por todo el volumen de la cámara de combustión de forma tal que carece de ese espectro luminoso en la longitud visible para el ser humano [1]. A nivel internacional los reconocidos autores Wünning and Wünning [7] evaluaron el efecto del régimen de combustión sin llama en la reducción de óxidos de nitrógeno vía térmica, encontrando que la formación de NO puede ser suprimida utilizando aun aire precalentado a alta temperatura, el cual en condiciones de combustión convencional genera temperaturas más altas y la posible generación de estos óxidos a través de la vía térmica. Para esto se utilizarón diferentes flujos de aire y una mezcla Aire-Helio como fluido de carga, de forma tal que se logró variar las condiciones térmicas dentro horno y estimar el intervalo de operación adecuado para dicho sistema
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