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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Benvenutti, Leandro Henrique
Título: Mapeamento de Radicais Excitados e Cinética de Reação para Chamas de Etanol
Ano: 1999
Orientador: Prof. Dr. Celso Aparecido Bertran
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Etanol, Combustão, Quimiluminescência, Cinética
Resumo: Os principais objetivos deste trabalho foram o mapeamento da distribuição espacial das seguintes espécies no estado eletrônico excitado: OH*, HCO*, CH2O*, CH* e C2* , bem como o estudo da cinética de combustão para chamas explosivas de vapor de etanol e oxigênio. Para mapear as espécies excitadas na chama foi construído um sistema experimental com uma câmara de combustão em formato tubular, que possibilitou a obtenção de misturas gasosas com controle das pressões parciais dos gases e temperatura inicial, sem que ocorresse influência da atmosfera externa durante a realização das explosões. O sistema possibilitou a elaboração dos mapas de distribuição espacial das espécies estudadas a partir da determinação do comportamento temporal da luz emitida pelas chamas em diversos comprimentos de onda. Além do mapeamento das espécies quimiluminescentes na chama, foi realizado um estudo da influência da dinâmica de propagação da frente de chama no processo de combustão no interior do sistema. Verificou-se que a chama, ao se propagar pelo tubo, apresenta duas regiões distintas de emissão quimiluminescente, o que caracteriza duas zonas de reação distintas. Foi realizada também a simulação computacional da cinética de combustão do etanol, tendo como objetivo a reprodução do comportamento temporal das emissões quimiluminescentes da combustão, o que possibilitou a proposição de um mecanismo cinético constituído por 42 espécies e 134 reações. A partir do modelo proposto foi possível explicar as variações nas eficiências de formação dos radicais, que foram observadas experimentalmente, em função das diferentes composições das misturas estudadas.
Abstract: The main targets of this work were to obtain the spatial distribution maps of the OH*, HCO*, CH2O*, CH* and C2* species and to study their combustion kinetics, in explosion flames of ethanol vapor and oxygen mixtures. With the purpose of mapping out the excited species in the flame, an experimental system with a tubular combustion chamber was built. This system made it possible to obtain gaseous mixtures with control of the partial pressures of the gases and their initial temperature, without the external atmosphere influence. Using this system the determination of the temporal behavior of the light emitted by the flame at selected wavelengths was possible. The influence of the flame front propagation dynamics over the combustion process was also studied. It was shown that during the propagation of the flame thought the tubular chamber, there are two distinct regions of luminescent emission related to two reaction zones. A computational kinetic modeling of the ethanol combustion was carried out. The aim of this study was to reproduce the measured temporal quimiluminescent profiles of the flames. This feature made possible the proposition of a kinetic model composed by 42 species and 134 reactions. From the kinetic model it was possible to explain the experimentally observed variations of the radical production efficiencies with variations on the composition of the mixtures.
Arquivo (Texto Completo): vtls000195885.pdf ( tamanho: 9,22MB )

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