Título: PROJETO DE UMA CÂMARA DE COMBUSTÃO PARA QUEIMA DE BIOMASSA DE CASCA DE CAFÉ

Título alternativo: PROJECT OF A COMBUSTION CHAMBER FOR COFFEE HUSK BIOMASS BURNING

Autoria de: Taine de Nazaré Esteves

Orientação de: Bruna Oliveira Passos e Silva Siqueira

Presidente da banca: Bruna Oliveira Passos e Silva Siqueira

Primeiro membro da banca: Fabio Lucio Santos

Segundo membro da banca: Dimas Jose Rua Orozco

Palavras-chaves: Microturbinas a gás, Câmara de combustão de baixa potência, Combustível renovável, Biomassa casca de café, Dinâmica Computacional dos Fluidos

Data da defesa: 16/11/2022

Semestre letivo da defesa: 2022-2

Data da versão final: 21/11/2022

Data da publicação: 21/11/2022

Referência: Esteves, T. d. N. PROJETO DE UMA CÂMARA DE COMBUSTÃO PARA QUEIMA DE BIOMASSA DE CASCA DE CAFÉ. 2022. 40 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.

Resumo: A necessidade de tornar os processos de combustão menos poluentes e mais eficientes, tem levado pesquisadores a desenvolver novos projetos de combustores buscando utilizar combustíveis mais limpos oriundos de fontes renováveis, como é o caso dos biocombustíveis. Tendo em vista esta é proposto o presente trabalho de conclusão de curso onde é desenvolvido o projeto de uma câmara de combustão de 100 KWe para alimentação em um ciclo em um ciclo de microturbina a gás de queima externa (EFGT) utilizando como combustível biomassa de casca de café. Além do projeto da câmara foi feita uma modelagem numérica utilizando a abordagem CFD para uma análise preliminar dos campos de velocidade e temperatura que se desenvolvem no interior da câmara projetada para verificação de possíveis melhorias da geometria. Para simulação foi utilizado o carvão mineral por disponibilidade da cinética química para simulação. A metodologia de projeto utilizada se mostrou eficaz, uma vez que retornou valores de dimensões pertinentes e de acordo com a literatura consultada, mostrandose uma boa alternativa para a modelagem de câmaras de combustão. Os perfis de velocidade e de temperatura do escoamento e da atmosfera de combustão mostraram que o efeito swirl provocou recirculações, úteis para uma melhor mistura ar-combustível, mas temperaturas elevadas foram encontradas próximas as regiões de saída do forno, o que se propõe corrigir com orifícios de diluição futuramente. A câmara foi projetada para o uso da biomassa casca de café para geração de uma baixa potência, uma vez que o poder calorífico da biomassa é menor do que para o carvão, espera-se então que testado um combustível renovável as temperaturas sejam menores, o que irá melhorar a eficiência da câmara projetada.

Abstract: The need of making combustion processes less polluting and more efficient has led researchers to develop new combustor projects seeking to use cleaner fuels from renewable sources, such as biofuels. Because of this, the present thesis regarding the project of a 100 KWe combustion chamber for feeding in an externally fired gas microturbine (EFGT) cycle developed using coffee husk biomass as fuel. In addition to the chamber design, numerical modeling was carried out using the CFD approach for a preliminary analysis of the velocity and temperature fields that develop inside the designed chamber to verify possible improvements in geometry. For simulation, coal was used instead of husk coffee due its chemical kinetics disponibility. The design methodology used proved to be effective, since it showed dimensions values according to the literature, proving it to be a good alternative for modeling combustion chambers. The velocity and temperature profiles of the flow and combustion atmosphere of the coal burning showed that the swirl effect caused recirculation, useful for a better air-fuel mixture. However, high temperatures were found close to the furnace outlet regions, therefore it is proposed future corrections with dilution holes. The chamber was designed for the use of coffee husk biomass to generate a low power, since the calorific value of the biomass is lower than for coal. It is, therefore, expected that tests with renewable fuel lower the temperature, which would improve the efficiency of the designed chamber.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_mecanica/20222201610632

URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.

Curso: G032 - ENGENHARIA MECÂNICA (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Taine de Nazaré Esteves e Universidade Federal de Lavras

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