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Câmaras de combustão

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on 25 November 2014

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Transcript of Câmaras de combustão

Sumário
Introdução
Objetivos
Geral
Específicos
Revisão Bibliográfica
Características
Tipos de câmaras de combustão
Design de uma câmara de combustão
Câmaras de baixa emissão (DLN e DLP)
Conclusão
Referências bibliográficas
Câmaras de combustão de uma turbina a gás

Objetivo Geral
Explicar a função das câmaras de combustão dentro das turbinas a gás
Objetivos específicos
Definir as diversas partes componentes da câmara de combustão citando as características básicas de uma câmara de combustão
Indicar os tipos de câmaras, incluindo DLN e DLP
Tipos de câmaras de combustão
Tubular
Anular
Tubo-Anular
Design de uma câmara de combustão
Uma câmara de combustão pode ser dividida em três áreas principais:
Parte Externa (case);
Difusor;
Liner;
Introdução
Finalidade de queimar uma quantidade de combustível, liberando calor necessário a turbina
Câmaras de baixa emissão
São as câmaras de combustão capazes de alcançar baixas emissões de NOx. Existem diversos métodos pré e pós combustão mas os principais são:
DLN (Dry Low Nox)
LPP ( Lean Premix Prevaporize)
Conclusão
Podemos entender a partir do que foi apresentado, o papel fundamental de uma câmara de combustão bem projetada dentro de uma turbina. Ela é a responsável pela transformação química dos combustíveis em energia térmica, expandindo os gases, aumentando sua velocidade e sua energia cinética. A turbina tem sua performance totalmente afetada pela variação dessa vazão mássica e o trabalho será diretamente afetado por isso.
Referências
FERREIRA, M. C. Desenvolvimento e Caracterização de uma Câmara de Combustão DLN – Dry Low Nox com Tecnologia LPP – Lean Premixed Prevaporized. Dissertação de Mestrado em Ciências Mecânicas. Publicação ENM.DM-121A/07, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 2007.
Ortega, V. B. Desenvolvimento e construção da câmara de combustão de uma microturbina a gás. Trabalho de conclusão de curso. UTFPR, Pato Branco, 2011
LORA, E. E. S. & NASCIMENTO, M. A. R. Geração Termelétrica: Planejamento, Projeto e Operação. 1 ed. Rio de Janeiro: Interciência. 2004.
Tubular
Constituída de um tubo de chama cilíndrico montado concentricamente dentro de uma carcaça também cilíndrica
Anular
Tubo de chama anular montado concentricamente dentro de uma carcaça também anular
Tuboanular
Um grupo de tubos de chamas cilíndricos é arranjado dentro de uma carcaça anular.
Difusor
Responsável por uma parcela significativa da perda de pressão de toda a câmara;
Case
Esta parte abriga todos os componentes da câmara de combustão. É de fundamental importância, pois abriga o liner e seus componentes, por isso o case deve ser projetado de forma que a queda de pressão seja controlada e mantida a níveis aceitáveis, além de conduzir o ar que passa na parte externa do liner e facilitar a troca de calor entre estes.
Liner
Onde ocorre a queima e a expansão
dos gases, ficando em contato direto com a chama. Abriga os seguintes componentes:
Swirler;
Injetores de combustível;
Zonas de combustão.
Zonas de diluição
Swirler
Dispositivo responsável por promover o escoamento turbulento na entrada da câmara de combustão
Injetores de combustível
A injeção de combustível dentro da câmara de combustão envolve o processo de atomização vaporização.


Zonas de diluição
O papel dessa zona é admitir o ar restante e produzir uma corrente de saída com uma temperatura média e uma distribuição de temperatura que sejam aceitáveis pela turbina
Zonas de combustão
Nas câmaras de combustão de turbinas a gás, diferente dos demais motores a combustão interna, a queima ocorre de forma contínua, isso implica em uma queima distribuída em três principais etapas discutidas a seguir:
Zona primária;
Zona intermediária;
Zona de diluição
Zona primária
A função dessa zona é ancorar a chama e prover tempo, temperatura e turbulência suficientes para atingir a combustão completa do combustível.
Zona intermediária
Essa zona tem duas funções para serem desempenhadas:
à baixa altitude, ela serve para recuperar as perdas por dissociação, e para queimar os resíduos de queima incompleta que vem da zona primária;
à alta altitude, a taxa de reação na zona primária é menor devido à baixa concentração de combustivel e ar, e a combustão está distante de ser completa na saida da zona primária
Características básicas
De forma geral todas as câmaras incorporam a carcaça, difusor, tubo de chama e o bico injetor de combustível.
A razão ar/combustível deve estar perto do ótimo necessário para o processo
Nenhuma combustão é realizada na zona de diluição
Processo básico da combustão
O ar do compressor entra na câmara de combustão inicialmente passando por um difusor
O combustível será queimado com uma parcela do ar que entra na combustão na zona primária (dosagem do ar é feita pelo tubo de chama)
A combustão deve ser completa antes de atingir a zona de diluição.
DLN
São câmaras de combustão capaz de alcançar baixas emissões de NOx sem a necessidade de injeção de água ou vapor. É uma combustão por estágios, onde os valores da emissão do composto são baixissimas. O conceito básico da técnica é distribuição uniforme do fluxo de ar na câmara.
LPP
Esse conceito é frequentemente utilizado quando se requer níveis muito baixos de emissão, utilizando combustíveis líquidos. O combustível é injetado de forma atomizada no fluxo de ar em alta velocidade, realizando uma pré mistura com o ar destinado a combustão
Requisitos necessários para a câmara
A ignição tem de ser fiável, a chama tem de ser estável, o intervalo dos limites de flamabilidade deve ser amplo, o funcionamento estável numa vasta gama de razões de equivalência, a eficiência de combustão elevada, com baixas emissões de poluentes e a temperatura de saída uniforme e não demasiado alta para não deteriorar as pás da turbina. As flutuações de pressão devem ser pequenas, a queda de pressão relativamente baixa, a durabilidade elevada.
Componentes do grupo - Combustão (MEC417)
Edwin pena Linhares
Gustavo Gomes
Lucas Cepinho
Lucas Silva Andrade
Poliana Quintão
Thales Pereira
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