Neste trabalho, objetivou-se investigar a síntese e a caracterização de catalisadores tendo como suporte esferas de alumina (Al2O3) impregnadas com céria e zircônia (CeO2 - ZrO2) aplicados na combustão de metano, a fim de avaliar sua capacidade de reduzir a emissão de compostos nitrogenados e monóxido de carbono. No processo experimental, a preparação do suporte de alumina ocorreu pelo método sol-gel a partir de uma solução de alimentação rica em alumínio. Na etapa de impregnação do suporte, os catalisadores CeO2-ZrO2 foram impregnados utilizando-se uma solução aquosa contendo nitratos de cério e zircônio. As amostras resultantes foram tratadas termicamente a 600 e 700°C com taxa de aquecimento de 2 °C/min, por 2 horas. Antes e após a impregnação, os materiais sintetizados foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (ATG), determinação da área superficial utilizando o método Brunauer-Emmet-Teller (BET), sua área superficial específica (ASE) e microporosidade foram analisadas através de isotermas de adsorção/dessorção e, determinaram-se as fases cristalinas presentes por difração de raios X (DRX) e espectroscopia de dispersão de elétrons (EDS). Resultados indicam que houve impregnação da superfície das esferas de alumina pelos catalisadores. A área superficial específica das esferas variou entre 200 e 240 m2g-1. A atividade catalítica dos suportes impregnados foi significativa, principalmente para as amostras impregnadas com 10 e 30 mol% de Zr e tratadas termicamente a 700 °C. / In this context, this study aimed to investigate the synthesis and characterization of catalysts, using as support alumina (Al2O3) spheres and ceria impregnated with zirconia (CeO2-ZrO2) applied in the combustion of methane, in order to evaluate its ability to reduce the emission of nitrogen compounds and carbon monoxide. In the experimental procedure, the preparation of the alumina support was made by sol-gel method from a feed solution rich in aluminum. In the impregnation stage, CeO2-ZrO2 catalysts were impregnated using an aqueous solution containing cerium and zirconium nitrate and then heat treated. The resulting samples were heat treated at 600 to 700 ° C with heating rate of 2 ° C / min. for 2 hours. The synthesized materials was characterized, before and after the impregnation, by scanning electron microscopy (MEV), thermogravimetric analysis (TGA), specific surface area (ASE) and microporosity were analyzed by isothermal adsorption/desorption, the crystalline phases were determined by X-ray diffraction (DRX) and dispersion spectroscopy electrons (EDS). The results indicate that there was a good impregnation of the surface of alumina spheres by the catalysts. The surface area of the spheres ranged from 200 to 240 m2g-1. The catalytic activity of the impregnated supports was significant, especially for samples impregnated with 10 and 30 mol% Zr and annealed at 700 °C.

Submitted by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-05-13T17:16:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Rotas Tecnológicas para o aproveitamento de resíduo agrícola - otimização estrutural e tecnológica pelo método heurístico.pdf: 1501845 bytes, checksum: b8c8c82e53301f42548d2113d2626e0f (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-05-13T17:16:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Rotas Tecnológicas para o aproveitamento de resíduo agrícola - otimização estrutural e tecnológica pelo método heurístico.pdf: 1501845 bytes, checksum: b8c8c82e53301f42548d2113d2626e0f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-13T17:16:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Rotas Tecnológicas para o aproveitamento de resíduo agrícola - otimização estrutural e tecnológica pelo método heurístico.pdf: 1501845 bytes, checksum: b8c8c82e53301f42548d2113d2626e0f (MD5) / CAPES / A avaliabilidade de resíduos agrícolas para geração de bioenergia vem se destacar como interesse recente por parte do setor de agroenergia. Para essa finalidade, esse trabalho de dissertação realiza-se um estudo bibliográfico de caracterização de resíduos da casca do cacau, coco e café; para adequação às tecnologias de biodigestão anaeróbia, pirólise e combustão direta. Avalia-se as possibilidades de rotas tecnológicas para a transformação do potencial energético inerente à composição dos resíduos de fruta em energia elétrica. O objetivo é direcionado à síntese estrutural de processos químicos pela representação do problema por meio de árvores de estado. A partir da combinação dos elementos de estudo envolvidos: resíduos frutíferos, tecnologias de beneficiamento da biomassa e tecnologias de conversão química; são propostas as possibilidades de rotas tecnológicas para composição dos ramos das árvores de estado. A etapa de otimização estrutural é direcionada à aplicação do método heurístico em relação ao problema de síntese. Dessa forma, é selecionada a rota tecnológica mais promissora de aproveitamento energético de cada resíduo. Como resultado, a biodigestão anaeróbia em reator do tipo batelada se mostrou a rota química mais promissora para o resíduo da casca de cacau. Para o resíduo da casca de coco, a rota química adequada foi a combustão direta, realizada em caldeira de grelha fixa; e para o resíduo da casca de café, a rota de conversão termoquímica do tipo pirólise precedida de peletização se mostrou mais promissora. Como contribuição, cabe destacar a possibilidade de valoração energética de resíduos frutíferos até então considerados inúteis para o setor energético. A representação do problema pela sistemática de árvores de estado e posterior resolução pela aplicação de regras heurísticas demonstra a originalidade do trabalho proposto. / The availability of agricultural waste for bioenergy generation come to propose the recent interest by agroenergy sector. For this goal, this dissertation show a bibliografic study for waste characterization of cocoa bark, coconut bark and coffee bark in according to bioenergy technologies: anaerobic digestion, pyrolisys and direct combustion. Its made analysis of technology route possibilities for transform the energy potencial from fruit waste composition in electric energy. The objective its towards the structural synthesis of chemical process by problem representation with process state trees. From the combination of elements of study: fruit waste, biomass processing technology and chemical conversion technologies; its proposed the possibilities of technology routes for elaborate the branches of state trees. The step of structural optimization its based in applied the heuristics method towards the syntesys problem. Thus, its selected the most promised technology route of energetic use of each waste. As a result, the anaerobic digestion in batch reactor was the better option for cocoa bark. For a coconut bark, the chemistry route more adequated was the direct combustion, realized in boiled fixed grid; and for a coffee bark, the thermochemical pyrolysis conversion preceded by pelletization compactation showed more promised. As contribution from this work of dissertation stands out the possibility of energetic valorization of fruit waste untill then considered useless for energetic sector. The problem representation by systematic of state trees and after applied solution by heuristics rules show the originality from this proposed work.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-23T04:00:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337595.pdf: 6226604 bytes, checksum: 9b486ca8476925f2f0d3a410363192bc (MD5) Previous issue date: 2015 / O lodo de esgoto, gerado em grande volume em estações de tratamento de águas residuais, pode ser uma matéria-prima alternativa valiosa de energia. Neste trabalho foram avaliadas as emissões gasosas da combustão de lodos de esgoto sanitário aeróbio e anaeróbio utilizando um combustor de leito móvel. Visando o aproveitamento da energia gerada na combustão, o gás de exaustão foi encaminhado para a secagem de lodo bruto e as emissões do processo global foram analisadas. De acordo com a caracterização, os lodos apresentaram poder calorífico inferior de 14,55 MJ·Kg-1 (lodo aeróbio) e 10,52 MJ·Kg-1 (lodo anaeróbio), indicando o potencial energético destes resíduos. O lodo aeróbio apresentou os maiores valores de matéria volátil, carbono fixo e poder calorífico. Na amostra sólida do lodo aeróbio foram detectadas concentrações de metais pesados e poluentes orgânicos persistentes como hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, dibenzo-p-dioxinas policloradas e dibenzofuranos policlorados menores do que o limite estabelecido pela legislação pertinente (European Commission). A amostra sólida de lodo anaeróbio apresentou conteúdo de metais pesados menor do que o limite e concentração de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos superior ao limite permitido pela legislação pertinente. As emissões de CO, NOx e BTEX resultantes dos testes de combustão dos lodos aeróbio e anaeróbio apresentaram concentrações menores do que o limite estabelecido pelas legislações pertinentes (CONAMA 316/02 e SEMA 16/2014). Devido ao alto conteúdo de enxofre nos lodos, as emissões provenientes do processo de combustão apresentaram elevadas concentrações de SO2. No processo global de combustão e secagem do lodo aeróbio, as emissões de BTEX e dibenzo-p-dioxinas policloradas e dibenzofuranos policlorados. foram inferiores aos limites permitidos pela legislação pertinente, enquanto que para o lodo anaeróbio foram superiores. Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos não foram detectados no processo global de combustão e secagem dos lodos aeróbio e anaeróbio. Como etapa complementar foi estudada a carbonização hidrotérmica de lodos de esgoto aeróbio e anaeróbio. O processo de carbonização hidrotérmica promoveu aumento do poder calorífico e carbono fixo do lodo aeróbio tornando este lodo uma matéria-prima com grande potencial para a geração de energia.<br> / Abstract : The sewage sludge generated in large amounts in wastewater treatment plants can be a valuable alternative feedstock for power generation. In this work, the gas emissions of aerobic and anaerobic sewage sludge combustion process in a moving bed reactor was evaluated. In order to use the heat generated during combustion, the exhaust gas was applied in the raw sludge drying process and gas emissions after drying were also analyzed. Sewage sludge characterization results showed the energy potential of this residue (low calorific value of 14.55 MJ·Kg-1 to aerobic and 10.52 MJ·Kg-1 to anaerobic). The aerobic sludge presented the highest values of volatile matter, fixed carbon and calorific value. In the solid sample sludge aerobic were detected low concentrations of the heavy metals and persistent organic pollutants as polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans. The solid sample anaerobic sludge showed low content of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons concentration above the limit established by legislation (European Commission). The concentration of CO, NOx, benzene, toluene, ethylbenzene and xylene emitted from the aerobic and anaeróbic sludge combustion processes were lower than the limits established by legislation (CONAMA 316/02 and SEMA 16/2014). The high emissions of SO2 from the combustion process are due to the high sulfur content in the sludge. The aerobic sludge emissions of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans in the overall combustion and drying process were lower than established limits by legislation, while for anaerobic sludge they were higher. The polycyclic aromatic hydrocarbons were not detected in overall combustion and drying process the sludge aerobic and anaerobic. As a complementary step, was studied the hydrothermal carbonization of the sewage sludge. The process of hydrothermal carbonization promoted increased calorific value and fixed carbon of the aerobic sludge making this sludge a raw materials of great energy potential.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T14:50:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260686.pdf: 13556203 bytes, checksum: d8d3d3bcab521bb9ff7d11868e275353 (MD5) / Este trabalho analisa aspetos da cinética e do equilíbrio químico da combustão de hidrocarbonetos alifáticos saturados e insaturados, exemplificados por metano, acetileno, propano e butano, com ar. Foram analisados os estados de equilíbrio para os produtos de combustão adiabática a pressão constante em toda a faixa de inflamabilidade dos sistemas reagentes. Para a análise do equilíbrio químico foram empregados dois códigos computacionais amplamente reconhecidos na literatura, Stanjan e NASA-CEA. Ambos os códigos empregam o método do potencial do elemento para a determinação dos estados de mínima energia livre de Gibbs no sistema reagente, quantificando as composições das diferentes espécies químicas envolvidas nos processos. Na análise de cinética química, resolveu-se a combustão em reator perfeitamente misturado e em chama plana laminar com reagentes pré-misturados. Foram também empregados dois códigos reconhecidos na literatura, Cantera e ChemKin. Estes códigos empregam o método de Newton para a solução do sistema de equações algébricas obtidas da discretização em diferenças finitas das equações de transporte. Foram utilizados seis mecanismos cinéticos para as diferentes simulações (o mais completo contendo 1205 reações elementares entre 127 espécies químicas e 5 elementos químicos), permitindo fazer uma Análise comparativa dos resultados de cada um deles. Foram calculados os atrasos de ignição térmica em reator perfeitamente misturado (modelo zerodimensional) e a distribuição da concentração de espécies químicas na propagação em regime permanente de chamas planas laminares (modelo unidimensional). Como resultados principais obtiveram-se os comportamentos do período de indução para a ignição térmica e as evoluções das concentrações das diferentes espécies químicas numa configuração de chama laminar estacionária como função da razão estequiométrica na mistura. Estes resultados encontram aplicação imediata na análise de mecanismos de combustão de hidrocarbonetos. This work analyses the chemical equilibrium and kinetics of the combustion of saturated and unsaturated aliphatic hydrocarbons (methane, propane and butane) with air. The equilibrium states for the adiabatic and isobaric combustion products were analyzed for the entire range of flammability of the reagent systems. Two well-known computational codes were employed in the analyses of the chemical equilibrium, Stanjan and NASA-CEA. Both codes used to quantify the different chemical species present in the process are based on the method of element potentials, for determining the states of minimum Gibbs free-energy for the reagent systems. A perfectly stirred reactor and laminar flat flame configurations were used to analyze the chemical kinetics. Other two well-know computational codes were employed to the solution of the transport equations, Cantera and ChemKin. These codes are based on the Newton method for the solution of the system of algebraic equations obtained from the discretization in finite differences of the transport equations. A comparison of six kinetic mechanisms is presented (the most complete with 1205 elementary reaction among 127 chemical species and 5 chemical elements). The main results obtained are the behaviors of the induction period for the thermal ignition and the distribution of the concentration of the chemical species in a stationary laminar flame as a function of the stoichiometry of the premixed reagent mixture. These results find immediate application in the analysis of the hydrocarbon combustion mechanisms

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T06:12:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A combustão pré-misturada de metano e ar em meios porosos inertes foi investigada teórica e experimentalmente, visando o desenvolvimento de queimadores porosos radiantes a gás natural. Uma bancada de testes foi projetada e construída para a análise do desempenho de queimadores porosos sob diversas condições de operação. O diagrama de estabilidade de chama de um queimador poroso construído a partir de placas de esponja cerâmica de zirconita-alumina foi levantado para relações de equivalência abaixo de 0,65. Os resultados mostram que: 1 - para cada relação de equivalência existe uma faixa de velocidades em que é possível estabilizar a chama dentro do meio poroso, 2 - as velocidades registradas foram de duas a cinco vezes maiores que a correspondente velocidade de chama livre, 3 - a partir da relação de equivalência 0,50 a temperatura dentro do queimador chegou a ultrapassar a temperatura de chama adiabática calculada para a condição inicial dos gases, 4 - o limite inferior de inflamabilidade ocorreu em misturas com 4% de metano (em volume), 5 - o queimador apresentou grande inércia térmica, sendo insensível a pequenas flutuações no fluxo de reagentes e 6 - a emissão de radiação direcional a partir da matriz sólida variou aproximadamente de 18 a 30% da energia total liberada pela reação de combustão. Os resultados obtidos comprovam o potencial de uso das esponjas de zirconita-alumina testadas para a fabricação de queimadores porosos radiantes operando em temperaturas de até 1550°C, na faixa de potências de 90 a 1200 kW/m2. Um queimador de esponja de carbeto de silício também foi testado, mas apresentou baixo desempenho devido à forte degradação térmica em temperaturas acima de 1350oC. Uma solução numérica global, incluindo trocas de calor com o ambiente externo, foi empregada para avaliar qualitativamente alguns parâmetros de desempenho do queimador. O meio poroso foi modelado como uma placa com poros cilíndricos axiais, divididos em dois volumes de controle. As equações usadas são as de conservação da massa e energia, levando em consideração as trocas de calor por radiação térmica entre a matriz sólida e o ambiente. A combustão é assumida como completa e a velocidade de chama é calculada através de uma expressão simplificada. Os resultados obtidos reproduzem uma série de tendências observadas nos experimentos e mostram a importância da recirculação de calor na estabilização de chamas em meios porosos inertes.

Esta dissertação de mestrado investigou a técnica de síntese por combustão em solução (SCS) para obtenção do pó ferroelétrico tantalato de bismuto e estrôncio (SrBi2Ta2O9) nanoestruturado. Para isso foram utilizados como precursores dos cátions, o nitrato de estrôncio, nitrato de bismuto pentahidratado, óxido de tântalo e pentacloreto de tântalo. A uréia foi empregada como agente redutor (combustível). As reações foram realizadas em forno elétrico do tipo mufla. Foram variados a proporção molar de combustível, temperatura do forno e os precursores do tântalo. O pó com a fase ferroelétrica SrBi2Ta2O9 foi conformado por prensagem uniaxial em pastilhas com 1mm de espessura e 10mm de diâmetro. Posteriormente, foram sinterizados em temperaturas de 1000°C, 1200°C e 1300°C para estudo de microestrutura e de propriedades elétricas. A caracterização dos pós foi realizada pelas técnicas de análise termogravimétrica (ATG), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise de área superficial específica (BET), análise cristalográfica por difração de raios X (DRX). A morfologia do pó foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET). Após a sinterização, as amostras foram caracterizadas quanto a sua microestrutura por MEV e espectroscopia por dispersão de energia de raios X (EDS), propriedades físicas usando o Princípio de Arquimedes e espectroscopia de impedância (EI). O pó apresentou a fase SrBi2Ta2O9 após tratamento térmico a 800°C por 2h, usando o pentacloreto de tântalo e excesso de combustível, apresentando tamanho médio de cristalito igual a 38 nm, área superficial específica de 8,8 m2/g. No processo de sinterização do material conformado rico em 4 % de bismuto, verifica-se uma densidade relativa de 92% quando sinterizado a temperatura de 1300°C por 2h. O material apresentou curva de histerese típica de materiais ferroelétricos. As características ferroelétricas de campo coercitivo (2Ec), e polarização remanescente (2Pr) dessa amostra, foram de 12 kV/cm e 1 μC/cm2, respectivamente, resultados abaixo do observado para o mesmo material obtido pelo método convencional de mistura de óxidos. / The present study has investigated a combustion synthesis (CS) to obtain nanostructured powder of strontium bismuth tantalate (SrBi2Ta2O9). Strontium nitrate, bismuth nitrate pentahydrate, tantalum pentachloride and tantalum pentoxide were used as inorganic precursors and urea was used as fuel. The reactions were performed in an electric muffle furnace. The molar proportion of fuel, synthesis temperature and precursors of tantalum were varied. The powder with ferroelectric phase SrBi2Ta2O9 was conformed by uniaxial pressure in pellets with 1 mm thickness and 10 mm diameter. Afterwards, the pellets were sintered at temperatures of 1000°C, 1200°C and 1300°C to study their microstructural and electric properties. Powder characterization was performed with techniques such as termogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), specific surface area (BET) and crystallographic analysis for X-ray diffraction (XRD). The morphofology of the powder was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM). The microstructure of the sintered samples was studied using SEM, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and impedance spectroscopy (IS). Furthermore, physical properties such as water absorption, density, porosity were evaluated by Archimedes method. The powder showed Aurivillius phase after calcination at 800°C for 2h, the average crystallite size was 38 nm and specific surface area 8,8 m²/g. The sinterization process of the specimen rich in bismuth (4%) indicated a relative density of 92% when sintered at 1300°C for 2h. Its ferroelectric characteristics of coercive field (2Ec) and remanent polarization (2Pr) were determined in 12 kV/cm and 1 μC/cm2, respectively.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-25. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:16Z : No. of bitstreams: 1 000846822.pdf: 4839529 bytes, checksum: c4b8326579b8c8a11a6d43fb64caa62f (MD5) / O motor de combustão interna é a principal fonte de energia de automóveis, sendo de grande importância para o setor de energia no mundo. Com o aparecimento de problemas relacionados com a emissão exagerada de poluentes e gases de efeito estufa, o desenvolvimento de modelos que corretamente descrevem os fenômenos físicos que ocorrem no interior da câmara de combustão de motores tornou-se relevante. Assim, na primeira parte deste trabalho a biblioteca de modelos de fonte aberta de dinâmica de fluidos computacional (CFD) OpenFOAM com módulos desenvolvidos na Universidade de Duisburg-Essen foi utilizada para investigar o efeito do volume das fendas no desenvolvimento da combustão em motores convencionais com ignição por centelha. As simulações de grandes escalas (LES, large eddy simulation) realizadas foram validadas com visualizações de câmeras de alta velocidade obtidas do motor óptico de Duisburg, que mostraram a presença de uma frente luminosa no interior da fenda anular que poderia ser associada a uma chama se propagando. Os resultados apresentados mostraram boa concordância qualitativa com os dados experimentais, o que permitiu concluir que no caso do motor de Duisburg, a chama é realmente capaz de penetrar no volume da fenda. Em seguida, um estudo sobre sprays combustíveis foi realizado, por se tratar de uma tendência muito promissora em motores modernos. Atenção especial foi dada aos fenômenos de conservação de momento, ruptura, evaporação e mistura do caso de teste Spray G da rede de combustão em motores (ECN, engine combustion network). Os processos de ruptura e evaporação foram investigados e simulados, sendo os resultados interpretados de acordo com os modelos utilizados. O comprimento de penetração foi validado com experimentos e uma boa concordância foi atingida. Finalmente, um estudo de sensibilidade da malha foi realizado e seus resultados apresentados e discutidos / The internal combustion engine is the major energy source of automobiles and is of large importance for the energy sector worldwide. As problems related to exaggerated pollutant and greenhouse gases emissions emerged, the development of models to correctly describe the physical phenomena taking place inside the combustion chamber of engines became relevant. Thus, in the first part of this work the open source CFD library OpenFOAM with modules developed at the University of Duisburg-Essen was used to investigate the effect of the crevice volume on the performance of the combustion in port fuel injection spark ignition engines. The LES (large eddy simulation) simulations were validated against high speed flame visualization obtained from the Duisburg optical engine, which showed the presence of a luminous front inside the top land crevice that could be a wrinkled flame. The presented results showed good qualitative agreement with the experimental data, which allowed the conclusion that in the case of the Duisburg engine, the flame indeed penetrates into the crevice volume. Furthermore, a study on fuel sprays was performed, since this is a very promising trend related to modern engines. Special attention was given to the phenomena of momentum exchange, droplet breakup, evaporation and mixture from the test case Spray G provided by the Engine Combustion Network (ECN). The processes of droplet breakup and evaporation were investigated and simulated, being the results interpreted according to the models used. The penetration length was validated against experiments and good agreement was obtained. Finally, a mesh sensitivity study was performed and the results presented and discussed

Orientador : Prof. Dr. Carlos Henrique Marchi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 27/09/2016 / Inclui referências : fls. 93-97 / Área de concentração: Fenômenos de transporte e mecânica dos sólidos / Resumo: A determinação precisa do fluxo de calor é uma importante tarefa tanto para o projeto quanto para o cálculo do desempenho de motores-foguete. No presente trabalho, o fluxo de calor na câmara de combustão de motores-foguete com geometria cilíndrica será calculado utilizando-se o método inverso. Nesse tipo de abordagem, o fluxo de calor variando no tempo é determinado a partir de dados experimentais de temperatura tomadas na parede externa do motor-foguete. O fenômeno físico foi modelado pela equação da condução de calor em coordenadas cilíndricas unidimensional em regime transiente. As propriedades físicas do material da câmara são consideradas constantes. O problema inverso é resolvido pelo método dos mínimos quadrados modificado pela adição do termo de regularização de Tikhonov de ordem zero. Os coeficientes de sensitividade foram obtidos pelo teorema de Duhamel, portanto a metodologia se aplica a problemas lineares. Mediante o uso do parâmetro de regularização, foi possível gerar bons resultados mesmo com dados contendo erros experimentais consideráveis. Os resultados obtidos com tal abordagem concordam satisfatoriamente com valores encontrados na literatura. Uma vez conhecidos o fluxo de calor e a temperatura da parede no lado interno, a temperatura de câmara foi calculada através de um processo iterativo. Os fluxos de calor teóricos de convecção e radiação são calculados por métodos disponíveis na literatura. A temperatura da câmara foi ajustada até que a soma dos fluxos de calor teóricos coincidissem com o fluxo obtido pelo método inverso. A temperatura na câmara calculada pelo procedimento iterativo forneceu erros de 4,66 e 13,69%. Pode-se verificar boa concordância entre a temperatura na câmara calculada e a temperatura experimental. Palavras-chave: Câmara de combustão. Regularização de Thikonov. Fluxo de calor. Problema inverso de condução de calor. Temperatura na câmara. / Abstract: Accurate determination of heat flux is an important task not only in designing but also in calculation of the performance of rocket engines. In this work, the heat flux in combustion chamber is calculated using inverse method. In this approach, the heat flux varying in time is determined from experimental data measured at the outer side wall of the rocket engine. The physical phenomenon was modeled by the transient one dimensional heat equation in cylindrical coordinates. The properties of the material of the chamber were considered constant. The inverse problem is solved by least squares modified by the addition of Tikhonov regularization term of zero order. The sensitivity coefficients were obtained by Duhamel's theorem, so the methodology is applicable to linear problems. By using the regularization parameter, it was possible to generate good results even using data with considerable experimental errors. The results obtained with this approach agree well with literature data. Once known the heat flux and the inside wall temperature, the chamber temperature was calculated using an iterative process. The theoretical radiation and convection heat flux are calculated by methods available in the literature. The temperature chamber was adjusted until the sum of the theoretical heat fluxes coincide with the heat flux obtained by the inverse method. The temperature calculated in the chamber presented errors of 4,66 and 13,69%. It can be verified good agreement between the calculated chamber temperature and experimental temperature. Keywords: Combustion chamber. Thikonov regularization. Heat flux. Inverse Heat Conduction Problem. Chamber temperature.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-12Bitstream added on 2014-06-13T21:07:55Z : No. of bitstreams: 1 reis_lcbs_dr_guara.pdf: 2077045 bytes, checksum: c684f59e0c480f38a02a67965262fcda (MD5) / Nesta tese realizou-se uma análise do escoamento turbulento de gás natural e combustão turbulenta subseqüente, em um queimador industrial com chamas por difusão de um forno de reaquecimento de placas, através de modelagem em computação fluidodinâmica (CFD) em regime permanente para várias condições de carga térmica normais de operação. O forno é equipado com queimadores projetados para a utilização de gás natural e gás de coqueria, alternativamente, através dos mesmos orifícios. O trabalho foi focado em um dos queimadores laterais da zona de preaquecimento do forno de reaquecimento, projetado para formação de movimento rotacional do ar primário de combustão. Valores de vazão volumétrica e de pressão calculados numericamente a montante do queimador para o gás natural, ar primário e secundário de combustão foram validados por medições experimentais. Os resultados da modelagem numérica foram analisados para diferentes modelos de turbulência em termos de perda de carga e perfil de velocidade. Os modelos de turbulência “k-.”, entre eles o “standard”, o RNG e o “Realizable” foram utilizados, e também o Reynolds Stress Model (RSM). Coeficientes de descarga de orifício para o gás natural foram calculados com os valores das propriedades do fluido, resultado da simulação numérica e comparados com método empírico de determinação deste parâmetro. O modelo de combustão turbulenta utilizado foi o Eddy Dissipation Model (EDM). A análise da combustão e da aerodinâmica foi apresentada através dos perfis de temperatura, pressão e velocidade. As temperaturas calculadas pela simulação numérica em região interna do forno, do piso refratário, da parede do queimador e da superfície inferior da placa, foram comparadas com os valores da medição experimental... / This work presents numerical modeling of a turbulent natural gas flow through a non-premixed industrial burner of a slab reheating furnace, in steady state condition for several burner thermal loads. The furnace is equipped with diffusion side burners capable of utilizing natural gas or coke oven gas alternatively through the same nozzles. The study is focused on one of the burners of the preheating zone, designed with swirl device in the primary air nozzle. Computational Fluid Dynamics simulation has been used to predict the burner orifice turbulent flow. Flow rate and pressure at burner upstream were validated by experimental measurements. The outcomes of the numerical modeling are analyzed for the different turbulence models in terms of pressure drop and velocity profiles. The standard, RNG, and Realizable k-. models and Reynolds Stress Model (RSM) were been used. Orifice discharge coefficients for natural gas nozzle were calculated using the fluid properties from numerical simulation and compared with empirical formulation to determine this parameter. The turbulent combustion model used was the Eddy-Dissipation Model. The combustion and aerodynamic analysis was presented through the profiles of temperature, pressure and velocity. The temperatures calculated through the numerical simulation inside the furnace, at the refractory floor, at the burner wall and in the lower surface of the slab were compared to the values of experimental measurements. The main purpose of the numerical investigation is to determine the turbulence model that more consistently reproduces the experimental results of the flow through an industrial non-premixed burner orifice. The comparisons between simulations suggest that all the models tested satisfactorily represent the experimental conditions... (Complete abstract click eletronic access below)

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-02. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:13Z : No. of bitstreams: 1 000836829.pdf: 629837 bytes, checksum: 0aedb63e8344bb438b07d1f3eeeda876 (MD5) / Esta dissertação consiste em um estudo sobre a emissão de gases causada por veículos automotores na cidade de Ilha Solteira - SP. Para tal, busca-se a classificação dos veículos de acordo com parâmetros de categorização e tipo de combustível. A coleta de dados foi realizada em fontes de pesquisa governamentais e não governamentais e, posteriormente a classificação dos veículos, a quantificação e qualificação das emissões. A análise dos dados foi feita através do Método Top-Down e Método Bottom-Up. A partir desta metodologia, constatou-se que a cidade de Ilha Solteira emite através dos veículos automotores uma quantidade significativa de gases poluentes. Este trabalho visa levantar informações sobre a quantidade de gases emitidos por veículos automotores, qualificando-os para análise de impactos / This dissertation is a study about gas emissions caused by motor vehicles in the city of Ilha Solteira - SP. For this purpose, was used the classification of vehicles according to categorization of parameters and type of fuel. The data collection was performed in governmental and non-governmental sources of research and, subsequently, the vehicle classification, quantification and qualification of emissions. For the data analysis, was employed the Top-Down Method and Bottom-Up Method. From this methodology, it was verified that the city of Ilha Solteira emits through of automotive vehicles a significant amount of polluting gases. The objective of the search was gather informations about the amount of gases emitted by motor vehicles and qualifying them for impact analysis