ESTUDO DE CONDIÇÕES DE INSTABILIDADES EM CÂMARAS DE COMBUSTÃO DE MICRO-TURBINAS A GÁS

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1 ESTUDO DE CONDIÇÕES DE INSTABILIDADES EM CÂMARAS DE COMBUSTÃO DE MICRO-TURBINAS A GÁS Natália Bernardi Ghisi Escla Plitécnica da Universidade de Sã Paul natalia.ghisi@pli.usp.br Guenther C. Krieger Filh Escla Pliténica da Universidade de Sã Paul guenther@usp.br Resum. O bjetiv deste trabalh é bter um mdel que avalie as cndições de instabilidades na câmara de cmbustã de uma micr-turbina a gás, em funçã das vazões de ar e de cmbustível. O mdel é btid através da utilizaçã de mdels de reatres existentes n sftware cmercial Chemkin, nde será implementada a cinética detalhada d prcess de cmbustã que crre n interir da câmara. Para a avaliaçã das variações da taxa de turbulência n interir da câmara de cmbustã é feit um acplament cm sftware cmercial de mecânica ds fluids cmputacinal Fluent. Os parâmetrs da turbulência d escament n interir da câmara, btids cm Fluent, sã utilizads cm dads de entrada d mdel termdinâmic a ser simulad em Chemkin. Psterirmente às simulações utilizand Chemkin, seus resultads serã cmparads cm dads prvenientes das bservações da peraçã da micr-turbina a gás instalada n LETE. Essa cmparaçã permitirá uma validaçã d mdel btid. Palavras chave: cmbustã, micr-turbinas a gás, simulações numéricas. 1. Intrduçã A utilizaçã de micr-turbinas a gás é muit interessante n atual cenári, nde a demanda de energia vem aumentand e sã necessárias frmas alternativas de geraçã de energia elétrica. Micr-turbinas a gás caracterizam uma classe chamada de geraçã distribuída, nde a geraçã de energia se dá n lcal nde ela será cnsumida, reduzind assim s custs cm linhas de transmissã. Os mtres a diesel também fazem parte dessa classe de geraçã, prém as micr-turbinas apresentam vantagens sbre esses, cm uma mair razã pes/ptência. Estuds sbre a geraçã de ptência para acinament de um geradr elétric a partir de uma micr turbina a gás estã send realizads n Labratóri de Engenharia Térmica e Ambiental (LETE) da Escla Plitécnica da USP. Esses estuds sã multidisciplinares, abrangend várias frentes da engenharia mecânica, cm prjet aertermdinâmic d segund estági da turbina, prjet mecânic ds cmpnentes d cnjunt, análise estrutural e dinâmica d rtr, simulações em CFD da câmara de cmbustã e, finalmente estud das instabilidades da câmara de cmbustã, bjetiv desse trabalh. Esse trabalh será desenvlvid paralelamente cm a cnstruçã d segund estági para a micr-turbina atualmente instalada n labratóri. Essas instalações, representadas na Fig.(1), e s trabalhs de utrs aluns envlvids cm prjet serã utilizads cm api para desenvlviment de mdels e experiments necessáris para a realizaçã desse trabalh de frmatura. Figura 1. Equipament atualmente instalad n LETE. A micr-turbina a gás funcina de acrd cm cicl Braytn. Ar atmsféric é admitid pr um cmpressr e, após a cmpressã, segue para a câmara de cmbustã. Os gases quentes resultantes da queima sã encaminhads para a turbina, nde crre a expansã e a cnversã em trabalh de eix. 1

2 Na câmara crre a reaçã de cmbustã, que tem cm bjetiv aumentar a entalpia ds gases a serem expandids na turbina. Uma ba estabilidade d prcess de cmbustã garante uma melhr peraçã da turbina, maires rendiments e diminuiçã na emissã de pluentes. A câmara de cmbustã da micr-turbina a ser estudada é cnstituída pr quatr cmpnentes, cm esquematizad na Fig.(2). Liner-vermelh Difusr e casing-transparente Swirler-amarel Injeçã de cmbustível-amarel Figura 2. Esquema da câmara de cmbustã estudada. Seu funcinament se dá da seguinte frma: a cmbustã crre n liner, utilizand ar primári que fi misturad cm flux de cmbustível através d swirler. Ar secundári é utilizad para baixar a temperatura ds gases de saída da câmara, limitada pel material cnstrutiv da turbina. O difusr é utilizad para diminuir a velcidade e aumentar a pressã ds gases na entrada d liner. Uma ba mistura ar/cmbustível é imprescindível para a estabilidade da cmbustã. Estuds realizads anterirmente sbre essa câmara de cmbustã mstraram que métd que prprcina uma melhr mistura é swirler. 2. Objetivs Esse trabalh tem cm bjetiv a btençã de um mdel que avalia as cndições de instabilidades na câmara de cmbustã de uma micr-turbina a gás, em funçã das vazões de ar e de cmbustível. O mdel será btid através d sftware cmercial Chemkin, que apresenta váris mdels de reatres que serã estudads a fim de se determinar mais adequad para estud em questã. O tip de reatr esclhid deverá ser estudad cm bjetiv de cmpreender seu funcinament para assim bter melhres resultads cm as simulações. Além de simulações utilizand Chemkin, sftware cmercial de mecânica ds fluids Fluent será utilizad para a btençã ds parâmetrs da turbulência d escament n interir da câmara de cmbustã, que serã utilizads cm entradas para mdel de cmbustã. As simulações em Fluent serã realizadas pr utrs aluns d LETE, paralelamente a este trabalh. Psterirmente à btençã desse mdel e às simulações serã cletads dads das cndições de peraçã da micr-turbina a gás instalada n LETE cm bjetiv de verificar a veracidade d mdel. 3. Discussã Inicial Inicialmente a intençã desse trabalh era bter um mdel termdinâmic da câmara de cmbustã que pudesse frnecer as variações de pressã causadas pelas instabilidades em funçã das vazões de ar e cmbustível. Esse mdel fi desenvlvid aplicand-se balanç de massa e energia em várias regiões nas quais a câmara fi dividida. A equaçã btida através d balanç de massa e energia da regiã de cmbustã seria integrada n temp para a btençã das variações de pressã que indicariam as instabilidades. Após análises cncluiu-se que essa abrdagem era muit simplificada nã levand em cnta uma cinética química detalhada e também nã prprcinand uma fiel representaçã da câmara de cmbustã. Dessa frma a abrdagem d trabalh fi direcinada para simulações numéricas utilizand s mdels de reatres químics dispníveis n sftware Chemkin. 4. Mdels de reatres 2

3 Os mdels de reatres que pderã ser utilizads na simulaçã da câmara de cmbustã sã s seguintes: Reatr de pressã cnstante e massa fixa; Reatr de vlume cnstante e massa fixa; Reatr perfeitamente misturad (PSR); Reatr parcialmente misturad (PaSR) Reatr de pressã cnstante e massa fixa Esse reatr cnsidera uma reaçã hmgênea e perfeitamente misturada cm pressã cnstante. As prpriedades que variam cm temp nesse mdel sã a temperatura e vlume. Para reações de cmbustã extérmicas, a temperatura e vlume irã aumentar cm temp e pderá existir uma transferência de calr d reatr para exterir. O funcinament desse reatr é similar a um cnjunt cilindr-pistã. A partir da cnservaçã da energia aplicada a um sistema de massa cnstante, cnsiderand mdel de gás perfeit, é pssível bter equações que regem esse reatr, mstradas abaix Onde: é calr prduzid pela cmbustã é a temperatura n interir d reatr é vlume d reatr é a entalpia da espécie é a taxa de prduçã da espécie é a cncentraçã mlar da espécie é calr específic da espécie 4.2. Reatr de vlume cnstante e massa fixa Cnsidera uma reaçã hmgênea, perfeitamente misturada. As prpriedades que variam n temp para esse mdel sã temperatura e pressã. Nesse mdel de reatr nã existe trabalh. A partir da cnservaçã da energia em um sistema da massa fixa e admitind cmprtament de gás perfeit, é pssível bter as equações que regem esse reatr Reatr perfeitamente misturad (PSR) Esse mdel cnsidera uma reaçã perfeitamente misturada, crrend num vlume de cntrle fix, cm um flux de massa cnstante e em regime permanente. Cm esse reatr pera em regime permanente, as equações que regem nã sã dependentes d temp, sã equações algébricas btidas através da cnservaçã da massa e da energia. As equações que regem esse mdel sã:.,.,

4 7 Onde: é a fraçã mássica da espécie é pes mlecular da espécie é a cncentraçã mlar da espécie é pes mlecular da espécie j Nesse reatr, a cmpsiçã ds prduts é gvernada pela cinética química. O fatr que cntrla a crrência u nã da reaçã de cmbustã é chamad temp de residência, definid pela Eq.(8). Cas temp de residência seja mair que temp de cinética química, a reaçã crre, cas cntrári, nã há cmbustã Reatr parcialmente misturad (PaSR) O reatr parcialmente misturad é representad pr uma câmara adiabática cm N entradas de cmbustíveis e xidantes e uma saída de prduts. Cm é cnsiderad que nã existem acúmuls de massa n interir d reatr, pela equaçã da cntinuidade, flux de massa na saída é a sma ds fluxs de massa nas entradas. O reatr pssui vlume cnstante e nã apresenta variações de pressã. Quand a taxa de mistura turbulenta nã é suficientemente rápida em relaçã à cinética química, grau de mistura entre cmbustível e xidante é um fatr determinante para a reaçã de cmbustã. A principal característica d mdel PaSR é representar esse perfil parcialmente misturad de fluxs reativs num nível mlecular. O mdel PaSR admite que as prpriedades term-químicas n interir d reatr sã hmgêneas, prém sã parcialmente misturadas n nível mlecular, u seja, pntualmente seus valres sã diferentes, mas a média é a mesma em td reatr. O prcess de mistura n interir d reatr é descrit pr um temp de mistura que, pr sua vez, é mdelad através de uma escala de temp turbulenta. A btençã da escala de temp turbulenta é feita através da dinâmica de fluids, aplicada a câmara de cmbustã em questã que, nesse cas, terá seu escament simulad n sftware cmercial Fluent. Além da escala de temp turbulenta, utr parâmetr imprtante para a simulaçã n PaSR é temp de residência, variável similar à utilizada n mdel PSR, descrita pela Eq.(8). Cm mencinad anterirmente a temperatura e cmpsiçã química de cada pnt d PaSR sã distintas num nível mlecular, a definiçã de seus valres pntuais é feita pr uma funçã densidade de prbabilidade(pdf). Uma vez que camp de velcidades n interir d reatr é cnsiderad hmgêne e as flutuações de velcidades sã ignradas, a PDF utilizada envlve apenas escalares. Os métds PDF sã largamente utilizads para simulações de escaments reativs. Devid à dependência nã linear entre a cmpsiçã química e a temperatura, a utilizaçã da média das cncentrações das espécies e da média da temperatura para calcular a média das taxas de reaçã nã é suficiente, prduzind errs significativs, dessa frma, a utilizaçã de uma PDF cnjugada para as variáveis escalares d escament se trna interessante Parâmetrs utilizads n PaSR O temp de mistura utilizad nas simulações d PaSR é definid pr 9 Onde: é uma cnstante que depende d tip de escament é a energia cinática turbulenta média é a dissipaçã da energia cinética turbulenta média Nesse cas, s parâmetrs e serã btids através das simulações d escament n interir da câmara de cmbustã realizadas em Fluent. Os mdels de mistura implementads pel sftware Chemkin utilizam s parâmetrs das Eq.(8) e Eq.(9) para calcular uma nva variável, a chamada nã-misturabilidade (nm). 4

5 A nã-misturabilidade de um escament reativ é um valr que varia entre 0 e 1, nde 0 significa a ttal segregaçã e 1 significa estad perfeitamente misturad. O valr da nã-misturabilidade é descrit pela seguinte equaçã: Onde: "" 1 é a fraçã de mistura xidande/cmbustível é a média de Favre de " é a flutuaçã de 10 Existem dis mdels de mistura dispníveis n Chemkin, Curl s e LMSE(Linear Mean Square Estimatin). Esses mdels sã matematicamente distints e cmplexs. Os valres para a nã-misturabilidade em cada um desses mdels, para um estad estatisticamente estável é: Análise ds mdels de reatres O mdel PaSR apresenta-se cm mais adequad para prblema em questã, uma vez que é capaz de verificar a crrência da reaçã de cmbustã em funçã da mistura turbulenta. Cm a utilizaçã d temp de mistura e d temp de residência, PaSR permite que a dinâmica ds fluids cntrle a mistura de cmbustível e xidante n nível mlecular e assim cmande as reações químicas. Dessa frma, simulações realizadas em Fluent sã de grande imprtância para frneciment de parâmetrs fundamentais a serem utilizads cm entradas n PaSR, cm mstra a Fig.(3) Figura 3. Valres de n interir da câmara de cmbustã. 6. Métds PDF para escaments turbulents reativs Cm mencinad anterirmente, s métds PDF sã largamente utilizads para a determinaçã das várias prpriedades de um fluid a lng de um escament turbulent e reativ. A principal vantagem da utilizaçã ds métds PDF para a descriçã de escaments turbulents e reativs é que tdas as estatísticas das prpriedades de cada pnt d escament sã descritas e que s prcesss cnvectivs e de prduçã química sã tratads de frma exata. O cálcul dessas prpriedades é uma tarefa difícil uma vez que crrem variações de densidade, pressã, efeits cnvectivs e reativs e também frças de camp e crp. Os métds numérics envlvend PDFs cnjugadas das prpriedades d fluid a lng d escament trnam esses cálculs viáveis, prém uma PDF cnjugada pde chegar a ter muitas variáveis independentes, que trna a resluçã de sua equaçã de transprte uma tarefa cmplicada e muitas vezes impraticável, mesm cmputacinalmente. Uma frma de reslver a equaçã de transprte da PDF cnjugada é através de métds estcástics, utilizand a técnica de Mnte Carl, cm é feit pel Chemkin. 5

6 Além de bter uma PDF cnjugada das prpriedades d fluid, é necessári transprtá-la a lng d escament e d temp. Para iss é btida a equaçã de transprte da PDF cnjugada. O pnt de partida para a btençã dessa equaçã de transprte sã as equações da cntinuidade, d transprte da quantidade de mviment, d transprte da fraçã em massa, das espécies químicas e da energia. A PDF da velcidade ;, é transprtada a lng d escament através da utilizaçã da equaçã de Navier- Stkes. Através de derivações matemáticas é pssível bter a equaçã descrita abaix N cas das simulações utilizand Chemkin, a variável de interesse nã é a velcidade, mas sim as prpriedades termdinâmicas e as cncentrações de cada espécie química para s pnts d reatr. Dessa frma, a PDF a ser transprtada é uma PDF de escalares, e seu transprte a lng d reatr nã será feit cm a utilizaçã da equaçã de Navier-Stkes, mas sim cm a utilizaçã da equaçã de transprte ds escalares, a Eq. (14). Γ 14 Nte que para essa equaçã term fnte está fechad, u seja, ele é exatamente determinad através da cinética química, sem a necessidade de mdelagens. Fat esse que trna a utilizaçã da equaçã de transprte da PDF ds escalares ainda mais interessante para estud de escaments reativs. Dad um camp vetrial,,,,,, cm send cnjunt d camp de velcidade, de fraçã mássica das espécies e da entalpia, tems que ;, é sua PDF, cntida num espaç amstral tridimensinal, Γ, e definida num pnt num instante de temp. Após cmplicadas derivações matemáticas é pssível bter a equaçã de transprte para a PDF cnjugada ;, ds escalares e da velcidade, mstrada abaix. ;, ;, ;, ;, ;, Γ 15 Essa equaçã indica que a PDF cnjugada ;, evlui n espaç real devid às flutuações da velcidade, n espaç de fase da velcidade devid a term da aceleraçã cndicinada, n espaç das frações mássicas devid a term da difusã/reaçã cndicinada, e n espaç de fase de entalpia ttal devid a term da difusã/fnte cndicinada de. Cm n cas d PaSR reatr pera em regime permanente e a velcidade é cnsiderada cnstante, é utilizada uma equaçã de transprte da PDF cnjugada que envlve smente camp escalar. Dessa frma sua equaçã é mais simples que a Eq. (15), prém a abrdagem de transprte de PDF smente n camp escalar exige que mdel de transprte da turbulência seja acplad n métd de resluçã para frnecer camp de velcidades. Felizmente para cálcul de escaments turbulents e reativs a esclha d mdel de turbulência nã influi de maneira drástica na determinaçã das estatísticas ds escalares. Dessa frma estud desses mdels nã será abrdad pr esse trabalh. A equaçã d transprte da PDF cnjugada ds escalares, para um cas particular de densidade cnstante, viscsidade dinâmica cnstante e ceficiente de difusividade Γ cnstante, para uma espécie, é da seguinte frma: ;, ;, Γ ;, 1 ;, 16 Analisand a equaçã (16) é pssível perceber que a PDF ds escalares evlui sb influência d transprte cnvectiv devid á velcidade Uj cndicinada a um valr de cntid n camp ds escalares, d transprte n espaç da cmpsiçã devid à mistura mlecular cndicinada e d term de prduçã química da espécie. Além de nã pssuir infrmações sbre as flutuações da velcidade, a equaçã de transprte da PDF ds escalares também nã cntém nenhuma infrmaçã sbre a taxa de dissipaçã d escalar e seu acplament cm camp turbulent. Dessa frma é necessári um mdel de mistura para bter efeit da difusã mlecular. Cm dit anterirmente existem dis mdels para a mistura dispníveis n Chemkin, IEM e Curl s. 6

7 A equaçã (16) pde ser simplificada para aplicaçã n PaSR, cnsiderand que s efeits cnvectivs estã relacinads cm a vazã através d reatr e cm temp de residência, descrit pela equaçã (8), e que as prpriedades a lng d reatr sã unifrmes, apesar de diferentes a nível mlecular, pdems bter a seguinte expressã: ; 1 ; ; Γ ; 1 ; 17 Na equaçã (17), primeir e terceir terms representam, respectivamente, s efeits da cnvecçã e da reaçã química. Já segund term representa efeit da mistura, a ser mdelad pr Curl s u IEM. A equaçã (17) é, pr fim, a equaçã a ser reslvida pel Chemkin utilizand métd de Mnte Carl e adtand um ds dis mdels de mistura expsts acima. Segund Orbegs,2007, mdel de mistura IEM é mais adequad para esse estud uma vez que ele é únic que apresenta um acplament diret entre a reaçã e a mistura e, pr iss, esse será mdel utilizad nas simulações realizadas. A resluçã da Eq.(17) pr métds analítics é impssível uma vez que ela deve ser reslvida num espaç de mais de 17 dimensões, iss prque existem 17 espécies químicas envlvidas n mecanism de reaçã, e além da cncentraçã de cada uma delas, também devem ser levadas em cnta utras variáveis, cm a temperatura, pressã e vlume d reatr. Cnfrme explicad anterirmente, uma vez send impssível uma resluçã analítica da equaçã d transprte da PDF para s escalares, a utilizaçã de métds numérics se faz necessária. O métd utilizad pel Chemkin é métd de Mnte Carl. O métd de Mnte Carl cnsiste em reslver prblemas matemátics cm a utilizaçã de simulações de variáveis randômicas. Basicamente sã geradas variáveis randômicas que sã bservadas de md a gerar uma funçã densidade de prbabilidade (PDF) a partir da qual a prpriedade de interesse será analisada. 6. Resultads A câmara de cmbustã da turbina a gás estudada fi prjetada para perar cm GLP e gás natural, dessa frma serã simuladas reações cm prpan e metan. O mecanism encntrad para a reaçã d prpan cm ar fi cnsiderad inadequad para uma crreta representaçã da câmara de cmbustã. Essa cnclusã fi btida após simulações utilizand mdel PSR que acusaram que a temperatura necessária para a crrência de reaçã, tant na entrada ds gases, cm n interir d reatr deveria ser superir a 1400K, fat que nã cndiz cm as cndições de peraçã da micr-turbina a gás estudada. As simulações feitas cm metan empregand PSR cnstataram a crrência de reaçã para temperaturas iniciais da câmara da rdem de 1400 K, mas cm temperaturas de entrada ds gases da rdem de 300 K, cndizend assim cm as cndições reais de peraçã da câmara. Dessa frma mecanism para metan fi cnsiderad adequad e partiu-se para simulações empregand PaSR. Primeiramente fram utilizads s mesms dads de entrada d PSR, e fi setad smente um prblema de equilíbri n PaSR. Cnfrme esperad, para um prblema smente de equilíbri, PaSR representu PSR, caracterizand a crrência da cmbustã. Desligand prblema de equilíbri e empregand prblema de reaçã química, já nã crreu a reaçã. Dessa frma, imaginu-se que prblema era temp de mistura que pderia estar muit alt. Diminuind temp de mistura, nã fram bservadas mudanças ns resultads, cntinuand sem reagir. Passuse entã a alterar s utrs parâmetrs, um de cada vez, cm bjetiv de determinar qual parâmetr mais influente para a crrência da reaçã. Nã fi detectada a crrência de reaçã para dads cerentes cm a realidade de peraçã da câmara de cmbustã da micr-turbina a gás. As primeiras simulações que reagiram cntavam cm fluxs mássics extremamente baixs, da rdem de 0,07 g/s, enquant flux real é da rdem de 70 g/s. Já s utrs parâmetrs dessas simulações estavam próxims as encntrads na realidade. Empregand valres reais para flux mássic na entrada d reatr e mantend s utrs valres também dentr de faixas cndizentes cm a realidade, nã fi pssível bter a reaçã de cmbustã. O vlume fi alterad uma vez que nã era pssível garantir qual prçã da câmara de cmbustã seria adequadamente representada pel mdel PaSR. Mesm após várias alterações n vlume também nã fi bservada a crrência da cmbustã. Psterirmente fram mdificadas as temperaturas, tant de entrada cm inicial d reatr. Mantend as temperaturas dentr de valres próxims à realidade nã fi bservada a cmbustã, smente quand s valres de entrada e iniciais atingiam 1400 K fi detectada a crrência de cmbustã. Fi também bservada uma falha n prgrama Chemkin que implicava na crrência de errs para temperaturas na faixa de 1412 K a 1460 K. Além diss, nã fi pssível pltar s gráfics das PDFs ds escalares desejads, que 7

8 dificultu muit algumas análises sbre cmprtament d reatr. Através desses gráfics seria pssível verificar se a reaçã simplesmente nã crreu, u nã pde ser mantida. Através das muitas simulações realizadas cm sftware Chemkin fi pssível cncluir que mdel de reatr PaSR nã é capaz de simular crretamente a câmara de cmbustã da micr-turbina a gás estudada. As simulações feitas cm valres próxims da realidade acusaram que nã crre a cmbustã, cntradizend cm fat de a câmara estar perand adequadamente cm esses dads. O mdel PSR, n entant, está mais próxim de uma crreta mdelagem da câmara de cmbustã, apesar de nã apresentar crrelações cm a mistura turbulenta, uma vez que apresentu a reaçã de cmbustã para s dads de entrada ns quais a cmbustã crreu n aparat experimental. Os resultads para a simulaçã mais cndizente cm a realidade sã apresentads nas tabelas abaix. ENTRADAS Tip de Simulaçã Eq. Da Energia ds Gases Flux mássic 70 g/s Pressã 2 bar Temperatura Inicial 1500 K Temperatura Entrada 320 K Vlume 3980 cm 3 CH 4 (fraçã mlar) 0,095 O 2 (fraçã mlar) 0,19 N 2 (fraçã mlar) 0,71 Temp de Simulaçã 1s Tabela 1. Entrada de dads para PSR SAÍDAS Temperatura 2199,9 K Flux mássic 70 g/s CH 4 (fraçã mlar) 9,10 E-6 O 2 (fraçã mlar) 0,074 N 2 (fraçã mlar) 0,9 CO 2 (fraçã mlar) 0,708 CO(fraçã mlar) 0,081 H 2 O(fraçã mlar) 0,012 H 2 (fraçã mlar) 0,049 Cnsum de CH 4 0,33 ml/s Tabela 2. Saída de dads para PSR. Infelizmente nã fi pssível entender prquê das simulações utilizand PaSR nã apresentarem reaçã de cmbustã para s dads reais da câmara. Dessa frma essa investigaçã é prpsta para trabalhs futurs, uma vez que mdel de reatr PaSR ainda é cnsiderad muit interessante para estud de mistura turbulenta. Cm cntribuiçã geral desse trabalh, pde-se citar a grande quantidade de estuds realizadas sbre funcinament d PaSR, s mdels matemátics envlvids em suas simulações e, principalmente, s métds PDF para estuds de escaments turbulents e reativs. Esses estuds fram cmpilads nesse relatóri e espera-se que pssam ser úteis para futuras simulações e aplicações d PaSR pr utrs aluns. Pr fim, deve ser citad que apesar de nã apresentar resultads satisfatóris para a simulaçã da câmara de cmbustã, sftware Chemkin é uma pdersa ferramenta para análises de reações químicas. Seria interessante também prpr estuds futurs para bter gráfic da PDF ds escalares e assim analisar melhr as simulações, e assim tentar entender mtiv pel qual PaSR nã se mstru a ferramenta adequada para representar a câmara de cmbustã. 8

9 Figura 4. Cnsum de CH 4 n reatr PaSR utilizand flux mássic de 0,07 g/s. 7. Agradeciments Agradeç a Labratóri de Engenharia Térmica e Ambiental (LETE) cm tda sua equipe pel fereciment ds recurss necessáris para presente trabalh e a ANP pel financiament. A Prf.º Guenther pela paciência, api, dedicaçã e empenh incessantes, sem s quais este trabalh nã seria pssível. A Prf.º Fernand pelas aulas que tant clabraram para entendiment ds métds PDF. A tds que direta, u indiretamente, clabraram para a realizaçã deste trabalh. 8. Referências Chemkin Thery Manual-Reactin Design Fukumas, N. K. e Krieger Filh,G. C.-Prjet Aer-termdinâmic de uma câmara de cmbustã para micrturbina a gás derivada de um turbcmpressr autmtiv-escla Plitécnica da USP Krieger Filh, G. C. A Turbulent Cmbustin Mdel Based n Large Scale Mtin Cupled t Perfectly Stirred Reactr Cmpared t a Partially Stirred Reactr-COBEM Narayanaswami,L e Richards, G. A.- Pressure Gain Cmbustin-Jurnal f Engineering fr gas Turbines and Pwer Orbegs,E.M.M. e Figueira da Silva,L.F.- Estud de Mdels de Mistura Estcástics para Cmbustã em Escaments Turbulents-PUCRJ Ppe, S. B. PDF Methds fr Turbulent Reactive Flws-Pergamn Press-Prg. Energy Cmbust. Sci.-1985,Vl 11, pp Ppe, S. B. Turbulent Flws-Cambridge University Press Turns,R.S.-An Intrductin t Cmbustin-McGraw-Hill Van Wylen,G.J.,Brgnakke, C. e Snntag E. R.-Fundaments da Termdinâmica-Edgard Bluncher Versteeg H.K., Malalasekera W. - Intrductin t Cmputatinal Fluid Dynamics. The Finite Vlume Methd- Lngman cnsultad em 10/08/08 e 17/11/08. cnsultad em 9/06/08, 10/10/08, 12/11/08 e 17/11/ Direits autrais Os autres sã s únics respnsáveis pel cnteúd d material impress incluíd n seu trabalh. Autriz a reprduçã e divulgaçã ttal u parcial deste trabalh, pr qualquer mei cnvencinal u eletrônic, para fins de estud e pequisa, desde que citada a fnte. 9

10 STUDY OF CONDITIONS OF INSTABILITY IN COMBUSTION CHAMBER OF MICRO GAS TURBINES Natália Bernardi Ghisi Escla Plitécnica da Universidade de Sã Paul Guenther C. Krieger Filh Escla Plitécnica da Universidade de Sã Paul Abstract. The purpse f this wrk is t btain a mdel that measures the cnditins f instability in the cmbustin chamber f a micr gas turbine, depending n the flw rate f air and fuel. The mdel is btained thrugh the use f existing mdels f reactrs in the cmmercial sftware Chemkin, where will be implemented by detailed kinetics f the cmbustin prcess that ccurs inside the chamber. Fr the evaluatin f the variatins in the rate f turbulence inside the cmbustin chamber, the cmmercial sftware f cmputatinal fluid mechanics Fluent is used. The parameters f turbulence f the flw f cmbustin chamber are used as data entry f the thermdynamic mdel t be simulated in Chemkin. After btaining such a mdel, will be carried ut experimental studies where will be bserved the peratinal cnditins f the micr gas turbine installed at LETE. With this data the validatin f the mdel will be dne and its cnstants will be adjusted fr imprving the representatin f the chamber. Keywrds. cmbustin, micr gas turbines, numeric simulatin. 10