Hacia Cero Emisiones de Carbono: Investigando el Rendimiento de Combustión de Microcombustores Conformados Usando Mezclas de H/Aire y NH/Aire
Autores: Cinieri, Giacomo; Shah, Zubair Ali; Marseglia, Guido; De Giorgi, Maria Grazia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Hacia Cero Emisiones de Carbono: Investigando el Rendimiento de Combustión de Microcombustores Conformados Usando Mezclas de H/Aire y NH/Aire
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Esfuerzo de investigación
Campo de microcombustores
Combustibles de cero carbono
Procesos de microcombustión
Relación superficie-volumen
Mezcla eficiente
Microcombustor
Combustibles reactivos
Temperatura de ignición
Productos de combustión
Tecnologías de energía limpia
Ansys Fluent
Investigación numérica
Microcombustor en forma de Y
Relaciones de equivalencia
Contaminantes generados
Eficiencia general
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
El esfuerzo de investigación en el campo de los microcombustores ha aumentado recientemente debido a la demanda de sistemas de alto rendimiento en dispositivos microelectromecánicos y de microgeneración de energía. Para abordar las crecientes preocupaciones sobre los contaminantes de fuentes fósiles, se han considerado combustibles cero carbono como el hidrógeno (H) y el amoníaco (NH) como una alternativa en los procesos de microcombustión. En un microcombustor, la relación entre el área de superficie y el volumen es mucho mayor en comparación con los sistemas de combustión convencionales, lo que resulta en tasas de transferencia de calor más rápidas y reacciones de combustión más intensas. Sin embargo, lograr una mezcla eficiente de combustible y un oxidante en un microcombustor puede ser un desafío debido a su pequeño tamaño, particularmente para combustibles altamente reactivos como el H. Para el NH, los desafíos en la microcombustión implican una baja reactividad, una alta temperatura de ignición (923 K frente a 793 K del H) y una alta concentración de productos de combustión de NO. Por lo tanto, estudiar el rendimiento de estos combustibles en microcombustores es importante para desarrollar tecnologías de energía limpia. En este documento, para explorar las características de la combustión no premixed de NH/aire y H/aire en microcombustores a escala micro, se llevó a cabo una investigación numérica en Ansys Fluent sobre un microcombustor en forma de Y. Los resultados muestran que para la combustión con H, se pueden lograr llamas estacionarias incluso a relaciones de equivalencia más bajas. Además, los contaminantes generados por el H en la llama son generalmente el doble que los del NH. La eficiencia general del microcombustor es dos veces mayor en condiciones de NH que en condiciones de H.
Descripción
El esfuerzo de investigación en el campo de los microcombustores ha aumentado recientemente debido a la demanda de sistemas de alto rendimiento en dispositivos microelectromecánicos y de microgeneración de energía. Para abordar las crecientes preocupaciones sobre los contaminantes de fuentes fósiles, se han considerado combustibles cero carbono como el hidrógeno (H) y el amoníaco (NH) como una alternativa en los procesos de microcombustión. En un microcombustor, la relación entre el área de superficie y el volumen es mucho mayor en comparación con los sistemas de combustión convencionales, lo que resulta en tasas de transferencia de calor más rápidas y reacciones de combustión más intensas. Sin embargo, lograr una mezcla eficiente de combustible y un oxidante en un microcombustor puede ser un desafío debido a su pequeño tamaño, particularmente para combustibles altamente reactivos como el H. Para el NH, los desafíos en la microcombustión implican una baja reactividad, una alta temperatura de ignición (923 K frente a 793 K del H) y una alta concentración de productos de combustión de NO. Por lo tanto, estudiar el rendimiento de estos combustibles en microcombustores es importante para desarrollar tecnologías de energía limpia. En este documento, para explorar las características de la combustión no premixed de NH/aire y H/aire en microcombustores a escala micro, se llevó a cabo una investigación numérica en Ansys Fluent sobre un microcombustor en forma de Y. Los resultados muestran que para la combustión con H, se pueden lograr llamas estacionarias incluso a relaciones de equivalencia más bajas. Además, los contaminantes generados por el H en la llama son generalmente el doble que los del NH. La eficiencia general del microcombustor es dos veces mayor en condiciones de NH que en condiciones de H.