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Abstract:
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Neste trabalho, analisa-se a utilização de um meio poroso simultaneamente como câmara de combustão e trocador de calor para uma fase líquida. Este conceito permite o desenvolvimento de um aquecedor de água de passagem de alta eficiência térmica. Além de mais compacto, este aquecedor resulta em grande faixa de regulagem de potência a fim de permitir economia de energia e segurança na sua utilização. Este trabalho se divide em duas etapas. Inicialmente, apresenta-se um experimento e analisa-se os resultados obtidos para a combustão em um meio poroso com perda de calor lateral (queimadores não adiabáticos). O material poroso utilizado no experimento foram cerâmicas de zircôniaalumina. O combustível testado foi o gás natural. Então, desenvolve-se um modelo numérico de um aquecedor de água de passagem com queimador poroso, onde foram avaliados parâmetros dimensionais e de operação, com o objetivo de otimizar o protótipo testado. Neste modelo a combustão em meios porosos inertes foi investigada através de uma simulação numérica, bidimensional (axissimétrica) em volumes finitos, utilizando um modelo global para a taxa de reação no interior do meio poroso. Os resultados são comparados com as medições e uma boa reprodução dos dados experimentais é obtida. Os resultados experimentais apontam para uma eficiência de até 75% para baixas potências de operação em razões de equivalência de 0,57 a 0,71. A máxima potência obtida para uma chama estável foi de 11 kW e a máxima energia térmica transferida para a água quente foi de 4,2 kW. O modelo numérico demonstrou que é possível obter um aquecedor mais eficiente reduzindo-se o diâmetro da câmara de combustão e aumentando o seu comprimento. Desta forma pode-se ampliar a área de troca de calor com a água e reduzir a potência específica (potência por área) utilizada para aquecer a água. |
