Análise de sensibilidade de velocidade de chama para misturas contendo dimetil éter e metano em ar nos limites de inflamabilidade

Abstract

O objetivo deste trabalho foi determinar quais são as reações elementares de ramificação de cadeia e de terminação de cadeia que estão em competição nos limites de inflamabilidade de misturas de metano e dimetil éter (DME) em ar. Para determinar essas reações, foi realizada uma análise de sensibilidade da velocidade de chama. Quatro mecanismos de cinética química foram utilizados para determinar as velocidades de chama laminar das misturas contendo ambos os combustíveis. Foi observado um aumento na velocidade de chama laminar no limite inferior de inflamabilidade (LII) da mistura 50:50 DME – CH4 em relação à dos combustíveis puros nos seus LII. Por outro lado, no limite superior de inflamabilidade (LSI) os valores permaneceram entre aqueles obtidos separadamente para o CH4 e DME. Os cálculos teóricos foram realizados por meio do software Cantera. Finalmente, investigou-se o efeito da adição de DME à composição de misturas metano – ar nos limites de inflamabilidade. Observações identificaram a predominância de reações de combustão de baixa temperatura no limite superior de inflamabilidade de misturas contendo DME, caracterizadas pela reação CH2OCH2O2H + O2 <=> O2CH2OCH2O2H.

The objective of this work was to determine which are the elementary chain branching and chain terminating reactions that are in competition in the flammability limits of methane and dimethyl ether (DME) mixtures in air. To determine these reactions a flame speed sensitivity analysis was performed. Four chemical kinetics mechanisms were used to determine the laminar flame speeds of mixtures containing the two fuels. An increase in the laminar flame speed at the lower flammability limit (LFL) of the 50:50 DME - methane blend with respect to the flame velocity of the pure fuels at the LFL was observed, whilst in the upper flammability limit (UFL) the values remained between those obtained separately for the CH4 and DME. The theoretical calculations were performed by using the software Cantera. Finally, the effect of DME addition to methane-air mixtures at the flammability limits composition was investigated. Observations identified the predominance of low temperature combustion reactions at the upper flammability limit of mixtures containing DME, characterized by reaction CH2OCH2O2H + O2 <=> O2CH2OCH2O2H.