Curso de Processos de Combustão

Aula 1 • Visão Geral dos Combustíveis e Oxidantes

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

Aula 2 • O Triângulo e Tetraedro do Fogo

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

Aula 3 • Produtos de Combustão e Emissões

Identifica produtos de combustão primários e secundários, incluindo CO2, H2O, CO e partículas. Relaciona a formação de produtos com o tipo de combustível e a completeza da combustão.

Aula 4 • Termoquímica Básica da Combustão

Explica a entalpia de combustão, o calor de formação e a lei de Hess. Fornece o enquadramento quantitativo para calcular a energia libertada nas reações.

Aula 1 • Mecanismos de Reação Simplificados

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

Aula 2 • Teoria da Ignição e Autoignição

Distingue a ignição pilotada da autoignição e do descontrolo térmico. Relaciona o tempo de atraso de ignição com a reatividade do combustível e as 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 a temperatura e a velocidade de reação.

Aula 4 • Mecanismos de Reação em Cadeia

Explica as etapas de iniciação, propagação, ramificação e terminação em cadeias 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 composições de produtos em equilíbrio a 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 calculam a libertação de calor e o trabalho para processos de fluxo contínuo e descontínuo.

Aula 4 • Cálculo da Temperatura de Chama Adiabática

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

Aula 1 • Velocidade de Queima Laminar

Define a velocidade de queima laminar e a sua dependência da composição da mistura e da temperatura. Os alunos utilizam 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

Introduz os 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

Analisam 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 Carvão e Gaseificação

Analisam as reações de oxidação superficial e gaseificação de partículas de carvão. Os alunos aplicam modelos de núcleo e partícula em contração para prever a extinção.

Aula 2 • Fundamentos da Combustão por Pulverização

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

Aula 3 • Combustão de Combustível Pulverizado e em Grelha

Compara queimadores de combustível pulverizado com sistemas de grelha fixa e móvel. Os alunos selecionam 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-quadrado para evaporação e combustão de gotículas. Os alunos calculam o tempo de vida da gotícula e a distância de separação da chama para sistemas de pulverização.

Aula 1 • Métricas de Desempenho de Sistemas de Combustão

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

Aula 2 • Projeto de Câmara de Combustão de Turbina a Gás

Analisa zonas primária, secundária e de diluição em câmaras de combustão anulares e can-anulares. Os alunos avaliam a queda de pressão, o fator de padrão e os requisitos de arrefecimento do revestimento.

Aula 3 • Tipos e Seleção de Queimadores Industriais

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 Motores de Combustão Interna

Examina processos de combustão de ignição por faísca e compressão e batida. Os alunos relacionam o faseamento da combustão, a taxa de libertação de calor e a eficiência indicada.

Aula 1 • Técnicas Primárias de Controlo de Emissões

Abrange combustão escalonada, operação pré-misturada pobre, recirculação de gases de escape e injeção de água. Os alunos selecionam controlos primários para cumprir simultaneamente as metas de NOx e CO.

Aula 2 • Formação e Oxidação de Fuligem

Traça a nucleação, crescimento superficial e oxidação da fuligem em chamas de difusão. Os alunos preveem a fração volúmica de fuligem e aplicam alterações de projeto para reduzir a emissão de partículas.

Aula 3 • Mecanismos de Formação de NOx

Abrange as vias térmica, cinética e de combustível para NOx com etapas limitantes da velocidade. Os alunos calculam a emissão de NOx em função da temperatura, tempo de residência e azoto 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

Abrange ILDM, FGM e tabulação química baseada em aprendizagem automática para CFD. Os alunos reduzem mecanismos detalhados mantendo a precisão para condições de chama alvo.

Aula 2 • Diagnóstico Ótico de Combustão

Introduz a fluorescência induzida por laser, dispersão de Rayleigh e imagem de quimioluminescência. Os alunos projetam configurações de diagnóstico para medir temperatura e espécies em chamas.

Aula 3 • Modelos de Turbulência em Combustão

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

Aula 4 • Validação de Modelo 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 na previsão.