TDE2 Máq Térmicas

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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TECNOLOGIA 
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
DISCIPLINA: MÁQUINAS TÉRMICAS 
DOCENTE: GIOVANI DAMBROS TELLI 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TDE2: 
ANÁLISE DA COMBUSTÃO DE UMA MISTURA COMBUSTÍVEL AUXILIADO POR 
SOFTWARE ACOMB5: 
70% DE CARVÃO MINERAL E 30% DE CAVACO DE EUCALIPTO 
 
 
 
 
 
GRUPO 1: 
FELIPE MINKS 
LEONARDO DA ROCHA SANTOS 
NÍCOLAS GENESINI RAMPON 
PEDRO DE OLIVEIRA ARENDT 
 
 
 
 
 
 Caxias do Sul 
Junho 2024 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 6 
2 METODOLOGIA ................................................................................................................. 7 
3 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 12 
4 REFERÊNCIAS ................................................................................................................ 13 
 
 
 
 
LISTA DE TABELA 
Tabela 1 - Dados Lb x Gases de combustão ................................................................ 7 
Tabela 2 - Dados Lb x TAC (°C) ................................................................................... 8 
Tabela 3 - O2 % x Lb % ................................................................................................ 9 
Tabela 4 - Perda de Potência (%) ............................................................................... 10 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1 - % mássico dos gases x Lb ........................................................................... 8 
Figura 2 - Temp. Adiabática de chama x Lb .................................................................. 9 
Figura 3 - % O2 x Lb ................................................................................................... 10 
Figura 4 - Perda de Potência (%) ................................................................................ 11 
 
 
LISTA DE SIGLAS 
Lb Porcentagem De Ar Teórico 
H2O Água 
O2 Gás Oxigénio 
CO2 Dióxido De Carbono / Gás Carbónico 
N2 Gás Nitrogénio 
SO2 Dióxido De Enxofre 
TAC Temperatura Adiabática Da Chama 
Tg Temperatura Do Gás De Combustão 
Ps Potência De Saída 
Pe Potência De Entrada 
 
1 INTRODUÇÃO 
 O fenômeno da combustão é obtido através da reação química de uma 
mistura de ar e combustível a fim de produzir calor e trabalho. No presente 
estudo é esmiuçada a simulação da mistura constituída de 70% de carvão 
mineral e 30% de cavaco de eucalipto, utilizando para tal o software AComb5. 
Palavras-chave: Análise de combustível, combustão e ar teórico, carvão mineral, 
cavaco de eucalipto. 
 
2 METODOLOGIA 
 Utilizando o software AComb5 escolheu-se os combustíveis 
individualmente e especificou-se as quantidades de cada um para a análise 
dentro de suas propriedades, sendo estas de 70 kg/h de Cavaco de Eucalipto e 
30 kg/h de Carvão Mineral, ambos em base úmida com teor mássico. Para o ar 
teórico foi adotada a mistura de 20,9% de O2 79,1% de N2. 
 Para a primeira análise alterou-se o percentual de ar teórico – Lb- para 
que os valores dos gases de combustão fossem recalculados pelo programa. A 
análise realizada teve início com Lb a 100%, sendo acrescentado intervalos de 
10%, indo até 200%. 
 Segundo Lagemann (2016), quando se consegue combustão completa 
dos reagentes com o ar teórico, os produtos resultantes não contêm oxigênio. 
Sabemos, experimentalmente, que a combustão completa não é alcançada, a 
menos que a quantidade de ar fornecida seja maior que a quantidade teórica 
necessária. 
 Pode ser observado, na Tabela 1, que o aumento da porcentagem de ar 
teórico na mistura resultou em melhor queima do combustível, visto que a 
porcentagem de gás carbônico nos gases de combustão diminuiu. No gráfico da 
Figura 1, também é demonstrado a alteração dos produtos da combustão em 
função do acréscimo de ar. 
Tabela 1 - Dados Lb x Gases de combustão 
Lb x Gases % H2O % O2 % N2 % CO2 % SO2 % 
100 8,19 0 70,07 21,45 0,27 
110 7,61 1,61 70,8 19,7 0,25 
120 7,11 2,99 71,42 18,22 0,23 
130 6,68 4,17 71,96 16,95 0,22 
140 6,31 5,2 72,43 15,84 0,2 
150 5,98 6,1 72,83 14,87 0,19 
160 5,69 6,9 73,2 14,01 0,18 
170 5,44 7,61 73,52 13,24 0,17 
180 5,21 8,25 73,81 12,56 0,16 
190 5 8,82 74,07 11,94 0,15 
200 4,81 9,34 74,3 11,38 0,14 
 
 
 
Figura 1 - % mássico dos gases x Lb 
 
 Na segunda análise, mudou-se novamente a porcentagem de ar teórico, 
da mesma forma que a etapa anterior, para colher os dados da temperatura 
adiabática. 
 Segundo Garcia (2002), a temperatura adiabática de chama pode ser 
controlada pela quantidade de excesso de ar que é utilizada, a qual possui a 
tendência de queda quanto maior for a porcentagem de excesso de ar. Ou seja, 
quanto mais pobre for a combustão, menor será a temperatura de chama. 
 Observa-se que o aumento da porcentagem de ar teórico resultou na 
diminuição da temperatura adiabática de chama, conforme apresentado na 
Tabela 2, posteriormente visualizado sua evolução no gráfico da Figura 2. 
Tabela 2 - Dados Lb x TAC (°C) 
Lb TAC (°C) 
100 2020,3 
110 1902,1 
120 1800,1 
130 1710,9 
140 1632,2 
150 1562,2 
160 1499,4 
170 1442,2 
180 1391,4 
190 1344,5 
200 1301,7 
0
20
40
60
80
100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
%
 G
á
s
e
s
% Ar teórico, Lb
H2O
O2
N2
CO2
SO2
 
 
Figura 2 - Temp. Adiabática de chama x Lb 
 
 Para a terceira analise foi alterado a base para seco volumétrico e a 
porcentagem de saída do gás oxigênio para 0%, sendo acrescido de 3% em 3% 
até atingir 15%. Nota-se na queima do combustível, que quando houver mais 
gás oxigênio na saída, é porque contém um excesso % de ar teórico como 
observado na Tabela 3 e no gráfico da Figura 3. 
 
Tabela 3 - O2 % x Lb % 
O2% Lb % 
0 100 
3 119,62 
6 149,01 
9 197,87 
12 295,14 
15 583,31 
 
1200
1400
1600
1800
2000
2200
100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
T
A
C
 (
°C
)
% Ar teórico, Lb
TAC
 
Figura 3 - % O2 x Lb 
 Na quarta análise foi mudado a base para úmido mássico e alterado os 
valores de temperatura do gás, iniciando com 160 °C e acrescentando 20 °C até 
chegar em 300 °C, para obter os valores de potência de saída e entrada a fim 
de verificarmos a sua porcentagem de perda. 
 De acordo com os dados apresentados na Tabela 4, a perda de potência 
fica maior com o aumento da temperatura do gás de combustão. Essa evolução 
pode ser acompanhada no gráfico da Figura 4. 
Tabela 4 - Perda de Potência (%) 
TG (°C) PS (Kw) Pe (Kw) Perda% 
160 79,94 406,47 19,66 
180 85,43 406,47 20,77 
200 90,95 406,47 22,37 
220 96,49 406,47 23,74 
240 102,07 406,47 25,11 
260 107,67 406,47 26,48 
280 113,3 406,47 27,87 
300 118,96 406,47 29,26 
 
0
100
200
300
400
500
600
700
0 3 6 9 12 15
%
 A
r 
te
ó
ri
c
o
, 
L
b
% de O2
BASE SECO
VOLUMETRICA LB
 
Figura 4 - Perda de Potência (%) 
0
5
10
15
20
25
30
35
160 180 200 220 240 260 280 300
%
 d
e
 p
e
rd
a 
n
o
s 
gá
se
s
Tg (°C)
3 CONCLUSÃO 
 A atividade utilizando o software Acomb5 possibilita o conhecimento do 
comportamento do combustível em questão, 70 kg/h de Carvão Mineral e 30 kg/h 
de Cavaco de Eucalipto, em função da alteração dos parâmetros de ar teórico. 
O que possibilita a análise da temperatura adiabática de chama, perdas 
energéticas nos produtos da combustão e alterações na composição dos 
produtos em virtude do percentual de ar teórico. 
 Para a mistura do caso estudado, observa-se que ao aumentar o 
percentual de ar teórico, resulta no efeito contrário na emissão de dióxidos de 
carbono e dióxidos de enxofre. Ao analisar a Temperatura Adiabática de Chama 
versus o percentual de ar teórico, nota-se que o aumento do percentual de ar 
teórico se faz necessário para diminuir a temperatura adiabática da chama pois, 
devido ao fato desta ficarum pouco acima de 2020 °C, se o percentual de ar 
teórico for 100%. O que tornaria o projeto da câmera de combustão complexa 
para suportar temperaturas elevadas. 
 Outro ponto a ser observado, é que com o a aumento do O2 temos o 
aumento do ar teórico na forma exponenciais. Já ao reduzir a temperatura dos 
gases de combustão é reduzido de forma quase que linear o percentual de perda 
de energia. 
 Em suma por meio desta atividade, com a utilização do softwate Acomb5, 
nota-se a influência do ar teórico no processo de combustão. 
4 REFERÊNCIAS 
GARCIA, Roberto. Combustíveis e Combustão Industrial. Editora Interciência, 2002 
LAGEMANN, Virgílio. Combustão em Caldeiras Industriais. Editora Interciência, 2016