Estudio numérico y experimental de las propiedades y fenómenos radiactivos en una llama de metano (CH4) con aire enriquecido

Abstract

RESUMEN: En este artículo, se presenta un estudio numérico y experimental del comportamiento de la radiación de una llama de metano con aire enriquecido con bajas concentraciones oxígeno. Se midió el flux de calor por radiación y se determinó su relación con el porcentaje de enriquecimiento del aire, permitiendo estimar las propiedades radiantes de la llama en función del enriquecimiento con oxígeno. Se utilizó aire con concentraciones de oxígeno desde 21% hasta 22,5%. La simulación se realizó con el software Fluent V6.2.16 y para resolver la ecuación de transferencia radiativa se empleó el modelo de las Ordenadas Discretas. Las propiedades radiantes de la mezcla de gases de combustión (CO, CO2 y H2O) se cuantificaron empleando el modelo de la Suma Ponderada de Gases Grises (WSGGM). La experimentación se llevó a cabo empleando como combustible Gas Natural de la Guajira, un factor de aireación de 1,1 y una potencia térmica de 1,54 kW. Se utilizó un quemador de premezcla tipo Bunsen, en el que se inducía el aire, el cual a su vez es enriquecido con oxígeno proveniente de un cilindro.

ABSTARCT: This article proposes a numerical and experimental study of the radiation behavior in a methane flame with air enhanced with oxygen at low concentrations. It was measured the heat flux by radiation and was determined its relationship with the percentage of enrichment of the air, which allowed to estimate the radiant properties of the flame in terms of oxygen enrichment. Was used air with oxygen concentrations from 21% to 22,5%. The simulation was done with the software Fluent V6.2.16 and to solve the radiative transfer equation was used the Discrete Ordinates model. The radiant properties of the mixture of combustion gases (CO, CO2 and H2O) were quantified using the Weighted Sum of Gray Gases Model (WSGGM). The experiment was carried out using Guajira Natural Gas as fuel, an air factor equal to 1,1 and a thermal power of 1,54 kW.