Análise numérico-experimental da dispersão de poluentes e da geometria da chama de poças de diesel e biodiesel

Este trabalho apresenta o estudo numérico-experimental da dispersão de poluentes e da geometria da chama de uma poça de combustível. Foi realizada A modelagem da combustão em uma poça, com a dispersão da pluma em função do vento incidente, com o objetivo de caracterizar o fenômeno. Foi utilizado um túnel de vento em escala laboratorial para executar a análise experimental de poças de diesel (S-500) e biodiesel (B-100), em um tanque cilíndrico com tamanho reduzido de Ø110 x 57,4 mm. Além disso, foi utilizado o programa FDS para análise e comparação dos dados em escala de mesma grandeza da bancada experimental. A influência da velocidade do vento sobre a geometria da chama – inclinação, altura e comprimento – foi analisada, bem como outras questões pertinentes à estrutura da chama, como temperatura adimensional da chama, da pluma e temperatura periférica. Por último, uma análise da taxa de queima mássica foi feita para complementar os dados experimentais e obter mais informações sobre o comportamento da chama. Os dados experimentais foram aplicados nas correlações semi-empíricas de comprimento e ângulo de chama, a fim de comparar seu comportamento com a previsão de outros autores. Foi observado nos experimentos que, com a mudança da geometria da chama, ocorre a mudança da posição e consequentemente da dispersão da pluma. O ângulo da chama mostrou variação diretamente proporcional à velocidade do escoamento. A variação da altura e comprimento de chama foi inversamente proporcional à velocidade do escoamento. Os comportamentos do ângulo e da altura concordaram com a literatura, mas o comprimento apresentou diferenças. A temperatura adimensional da chama aumentou com o aumento da velocidade, sendo a do biodiesel 49% superior à do diesel. A temperatura adimensional da pluma apresentou um decremento com o aumento da velocidade de escoamento, atingindo, para o diesel, temperaturas cerca de 110% menores em relação ao biodiesel. A mesma tendência ocorreu com a temperatura periférica, que reduziu conforme aumentou a distância de medição da poça, havendo diferença de 20,3% entre os dois combustíveis. A taxa de queima mássica foi verificada e se observou que foi regida por diferentes mecanismos de trocas térmicas e flutuabilidade, o que provocou comportamentos diferentes para o diesel e o biodiesel, sendo as taxas de queima do diesel maiores, em geral. Os dados experimentais obtidos foram comparados com os resultados da análise numérica realizada no FDS. Obteve-se boas aproximações para o ângulo, comprimento, altura e temperaturas da pluma e periférica. As temperaturas da chama mostraram tendência diferente em relação aos dados experimentais. As análises de dispersão de poluentes mostraram uma tendência de redução abrupta das concentrações com o aumento da distância em velocidades menores e uma redução mais suave e constante para as maiores velocidades nos ensaios experimentais, apresentando, no entanto, uma grande diferença em relação aos valores numéricos, embora com tendências semelhantes, para ambos os combustíveis.