Curso de Combustão

Aula 1 • Visão Geral de Combustíveis e Oxidantes

Aborda combustíveis sólidos, líquidos e gasosos juntamente com oxidantes comuns. Os alunos distinguem categorias de combustível por estado físico e composição química.

Aula 2 • O Triângulo do Fogo e o Tetraedro

Apresenta o triângulo do fogo e sua expansão para o tetraedro da combustão. Conecta combustível, oxigênio, calor e reações em cadeia como requisitos de ignição interdependentes.

Aula 3 • Produtos da Combustão e Emissões

Identifica produtos de combustão primários e secundários, incluindo CO2, H2O, CO e material particulado. Relaciona a formação dos produtos ao tipo de combustível e à completude da combustão.

Aula 4 • Termoquímica Básica da Combustão

Explica a entalpia de combustão, o calor de formação e a lei de Hess. Fornece a estrutura quantitativa para calcular a energia liberada nas reações.

Aula 1 • Mecanismos de Reação Simplificados

Apresenta mecanismos globais, esqueléticos e detalhados para modelagem prática. Os alunos selecionam a complexidade do mecanismo apropriada para determinados problemas de engenharia.

Aula 2 • Teoria da Ignição e Autoignição

Distingue a ignição pilotada da autoignição e do descontrole térmico. Relaciona o tempo de atraso de ignição à reatividade do combustível e às condições ambientais.

Aula 3 • Teoria da Velocidade de Reação

Abrange a teoria das colisões, a energia de ativação e a equação de Arrhenius. Estabelece a relação matemática entre temperatura e velocidade de reação.

Aula 4 • Mecanismos de Reação em Cadeia

Explica as etapas de iniciação, propagação, ramificação e terminação nas reações em cadeia de combustão. Os alunos traçam as vias dos radicais que sustentam ou extinguem as chamas.

Aula 1 • Equilíbrio Químico e Energia de Gibbs

Abrange constantes de equilíbrio, minimização da energia livre de Gibbs e dissociação. Os alunos preveem as composições dos produtos de equilíbrio em altas temperaturas.

Aula 2 • Segunda Lei e Entropia na Combustão

Apresenta a geração de entropia e a irreversibilidade na combustão. Os alunos avaliam a destruição de exergia e identificam perdas termodinâmicas em sistemas reais.

Aula 3 • Primeira Lei Aplicada à Combustão

Aplica a conservação de energia a sistemas de combustão abertos e fechados. Os alunos serão capazes de calcular a liberação de calor e o trabalho para processos de fluxo constante e em batelada.

Aula 4 • Cálculo da Temperatura de Chama Adiabática

Deriva a temperatura de chama adiabática para chamas pré-misturadas e de difusão. Conecta a estequiometria, a capacidade calorífica e a dissociação aos limites máximos de temperatura.

Aula 1 • Velocidade de Queima Laminar

Define a velocidade de queima laminar e sua dependência da composição da mistura e da temperatura. Os alunos usam correlações para estimar a velocidade de queima para combustíveis comuns.

Aula 2 • Estrutura da Chama Pré-misturada

Descreve as zonas de pré-aquecimento, reação e pós-chama de uma chama laminar pré-misturada. Os alunos identificam perfis de espécies e temperatura através da frente de chama.

Aula 3 • Regimes de Chama Turbulenta

Apresenta regimes de chama turbulenta pré-misturada e não pré-misturada usando o diagrama de Borghi. Os alunos classificam chamas pelos números de Damköhler e Karlovitz.

Aula 4 • Estrutura da Chama de Difusão e Burke-Schumann

Analisa o modelo de Burke-Schumann para chamas laminares de difusão. Os alunos mapeiam as zonas de mistura de combustível e oxidante e localizam a superfície da chama estequiométrica.

Aula 1 • Combustão de Coque e Gaseificação

Analisa as reações de oxidação superficial e gaseificação de partículas de coque. Os alunos aplicam modelos de núcleo em contração e partícula em contração para prever a queima.

Aula 2 • Fundamentos da Combustão em Spray

Aborda atomização, distribuição de tamanho de gotículas e interação spray-chama. Os alunos avaliam como a qualidade do spray afeta a eficiência da combustão e as emissões.

Aula 3 • Combustão de Combustível Pulverizado e em Grade

Compara queimadores de combustível pulverizado com sistemas de grade fixa e móvel. Os alunos selecionam a tecnologia de combustão com base nas propriedades do combustível e nos requisitos de capacidade.

Aula 4 • Evaporação e Combustão de Gotículas Líquidas

Deriva a lei D ao quadrado para evaporação e combustão de gotículas. Os alunos calculam o tempo de vida da gotícula e a distância de sustentação da chama para sistemas de spray.

Aula 1 • Métricas de Desempenho de Sistemas de Combustão

Define eficiência de combustão, fator de padrão e consumo específico de combustível. Os alunos usam essas métricas para avaliar e comparar o desempenho de dispositivos de combustão.

Aula 2 • Projeto de Combustor de Turbina a Gás

Analisa as zonas primária, secundária e de diluição em combustores anulares e can-annular. Os alunos avaliam a queda de pressão, o fator de padrão e os requisitos de resfriamento do revestimento.

Aula 3 • Tipos de Queimadores Industriais e Seleção

Examina queimadores pré-misturados, de mistura por bocal e de tubo radiante para aquecimento industrial. Os alunos combinam o tipo de queimador com a temperatura do processo, combustível e requisitos de modulação.

Aula 4 • Combustão em Motor de Combustão Interna

Examina os processos de combustão de ignição por centelha e ignição por compressão e a detonação. Os alunos relacionam o avanço da combustão, a taxa de liberação de calor e a eficiência indicada.

Aula 1 • Técnicas Primárias de Controle de Emissões

Aborda combustão em estágios, operação pré-misturada pobre, recirculação de gases de exaustão e injeção de água. Os alunos selecionam controles primários para atingir simultaneamente as metas de NOx e CO.

Aula 2 • Formação e Oxidação de Fuligem

Traça a nucleação, o crescimento superficial e a oxidação da fuligem em chamas de difusão. Os alunos preveem a fração volumétrica de fuligem e aplicam mudanças de projeto para reduzir a produção de material particulado.

Aula 3 • Mecanismos de Formação de NOx

Aborda as vias térmica, imediata e de NOx do combustível com etapas limitantes. Os alunos calculam a produção de NOx em função da temperatura, tempo de residência e nitrogênio do combustível.

Aula 4 • Emissões de CO e Hidrocarbonetos Não Queimados

Explica a formação de CO a partir de combustão incompleta e extinção. Os alunos identificam condições que elevam as emissões de hidrocarbonetos não queimados e aplicam medidas corretivas.

Aula 1 • Química Reduzida e Tabelada

Aborda ILDM, FGM e tabulação de química baseada em aprendizado de máquina para CFD. Os alunos reduzem mecanismos detalhados enquanto preservam a precisão para condições de chama alvo.

Aula 2 • Diagnósticos Ópticos de Combustão

Apresenta fluorescência induzida por laser, espalhamento Rayleigh e imageamento de quimiluminescência. Os alunos projetam configurações de diagnóstico para medir temperatura e espécies em chamas.

Aula 3 • Modelos de Turbulência de Combustão

Compara modelos de dissipação de vórtices, flamelet e PDF transportado para combustão turbulenta. Os alunos selecionam o fechamento apropriado com base no regime de chama e no orçamento computacional.

Aula 4 • Validação de Modelos e Análise de Incerteza

Aplica verificação, validação e quantificação de incerteza a modelos de combustão. Os alunos comparam resultados de simulação com dados experimentais e quantificam a confiança da previsão.