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Tipo: Tese
Título: Estudo da cinética da combustão de metanol em ar com ignição por descarga elétrica de uma vela veicular
Autor(es): Silva, Marcelo Gomes da
Primeiro Orientador: Furones, Maikel Yusat Ballester
Membro da banca: Benilov, Mikhail
Membro da banca: Konzen, Pedro Henrique de Almeida
Membro da banca: Bell, Maria José Valenzuela
Membro da banca: Sato, Fernando
Membro da banca: Carvalho, Ana Claudia Monteiro
Resumo: Este estudo investiga o comportamento das espécies químicas em diferentes misturas de ar e metanol (CH3OH) sob condições de descarga eletrônica de vela de ignição. Por meio da utilização de parâmetros experimentais, como campo elétrico reduzido, temperatura eletrônica e densidade de elétrons, exploramos os efeitos da descarga em uma variedade de cenários através da simulação numérica. É abordada as complexidades da combustão assistida por plasma, examinando o papel das espécies reativas de oxigênio e nitrogênio (RONS), bem como dos reagentes-chave como H, OH e H2O na decomposição do metanol. Utilizando um modelo abrangente composto por 112 espécies interconectadas por 1081 processos físicos e químicos, incluindo seções de choque resultantes do impacto de elétrons. Destacamos a adoção de duas abordagens distintas: a primeira considerou dois conjuntos diferentes de parâmetros do ciclo de trabalho para a vela de ignição, enquanto a segunda analisou valores diferentes para a concentração de metanol (5% e 2,5%) na mistura. Observamos o impacto dos parâmetros da descarga na densidade das espécies, enfatizando a produção de poluentes atmosféricos (NOx, CO, CO2 e CH2O), e a predominância dos parâmetros para o ciclo de trabalho 10% sobre o 40%, juntamente com a importância da mistura de 5% de ar e metanol resultando em densidades mais altas e taxas de produção e consumo mais elevadas para a maioria das espécies em comparação com a mistura de 2,5%. Através da minuciosa investigação dos percursos reacionais, o estudo destaca os processos plasmo-químicos críticos e suas ramificações na combustão e poluição ambiental. Os achados oferecem perspicácia fundamental sobre os mecanismos que regem os processos de combustão e oxidação, apresentando contribuições significativas para o avanço de tecnologias de combustão mais eficientes e ecologicamente sustentáveis.
Abstract: This study investigates the behaviour of chemical species in different mixtures of air and methanol (CH3OH) under conditions of spark discharge from the ignition plug. Using experimental parameters such as reduced electric field, electronic temperature, and electron density, we explore the effects of discharge in various scenarios through numerical simulation. The research addresses the complexities of plasma-assisted combustion, examining the role of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) and key reactants such as H, OH, and H2O in methanol decomposition. Employing a comprehensive model composed of 112 interconnected species by 1081 physical and chemical processes, including shock sections resulting from electron impact. We highlight the adoption of two distinct approaches: the first considered two different sets of operating parameters for the ignition plug. In contrast, the second analyzed different values for methanol concentration (5% and 2.5%) in the mixture. We observe the impact of discharge parameters on species density, emphasizing the production of atmospheric pollutants (NOx, CO, CO2, and CH2O), and the predominance of parameters for the 10% duty cycle over the 40%, along with the importance of the 5% air and methanol mixture resulting in higher densities and production and consumption rates for most species compared to the 2.5% mixture. Through meticulous investigation of reaction pathways, the study highlights critical plasma-chemical processes and their ramifications in combustion and environmental pollution. The findings offer fundamental insights into the mechanisms governing combustion and oxidation processes, presenting significant contributions to the advancement of more efficient and environmentally sustainable combustion technologies.
Palavras-chave: Reações de plasma
Descargas de faísca
Combustão assistida por plasma
Misturas de metanol-ar
Modelagem computacional
Plasma reactions
Spark discharges
Plasma-assisted combustion
Methanolair mixtures
Computer modeling
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Física
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17952
Data do documento: 24-Out-2024
Aparece nas coleções:Doutorado em Física (Teses)



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