Publicación: Modelos analíticos para predecir la longitud de la llama difusiva en mezclas de GN-H2-CO2
Fecha
2024-10-22
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Editor
Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica
Resumen
En este trabajo se proponen dos soluciones analíticas de la ecuación de difusión de llama (ED) bidimensional y tridimensional en estados estacionarios y transitorios (M2 y M3), basadas en la extensión de la teoría de Roper (M1) para estudiar la longitud de llama difusiva en mezclas de gas natural e hidrógeno. La metodología consta de derivación de los modelos analíticos M1, M2 y M3, así como una revisión de otras soluciones analíticas de la ecuación de difusión de llama en una, dos y tres dimensiones. La longitud de llama obtenida por los modelos M2 y M3 se validó con resultados experimentales a través del error relativo (ER). Al comparar el modelo M3 en condiciones transitorias con los resultados de otras soluciones analíticas, se observó que el valor de ER es bajo en comparación con un modelo tridimensional (<2%), seguido de un modelo bidimensional (7-9%), mientras que se obtiene un valor de ER más alto para un modelo unidimensional (16-26%), lo que indica la inadecuación de este último modelo. Finalmente, los valores de ER obtenidos con los modelos M2 y M3 indican que estos valores fluctúan menos del 10% en estado estacionario y menos del 30% en estado transitorio. En general, ambos modelos funcionan satisfactoriamente, siendo el modelo M3 más preciso, considerando las propiedades de cada mezcla.
In this work, two analytical solutions of the bidimensional and tridimensional flame diffusion equations (DE) in both stead and transient conditions (M2 and M3) are proposed, based on the extension of Roper's theory (M1) to study the diffusion flame length in natural gas and hydrogen mixtures. The methodology consists of deriving the analytical models M1, M2, and M3, as well as a review of other analytical solutions of the flame diffusion equation in one, two, and three dimensions. The flame length obtained from the M2 and M3 models was validated with experimental results using the relative error (RE). Comparing the transient condition of model M3 with the results from other analytical solutions, it was observed that the RE value is low compared to a tridimensional model (<2%), followed by a bidimensional model (7-9%), while a higher RE value was obtained for a unidimensional model (16-26%), indicating the inadequacy of the latter model. Finally, the RE values obtained with models M2 and M3 indicate that these values fluctuate by less than 10% in steady-state and less than 30% in transient-state. Overall, both models perform satisfactorily, with model M3 being more accurate, considering the properties of each mixture.
In this work, two analytical solutions of the bidimensional and tridimensional flame diffusion equations (DE) in both stead and transient conditions (M2 and M3) are proposed, based on the extension of Roper's theory (M1) to study the diffusion flame length in natural gas and hydrogen mixtures. The methodology consists of deriving the analytical models M1, M2, and M3, as well as a review of other analytical solutions of the flame diffusion equation in one, two, and three dimensions. The flame length obtained from the M2 and M3 models was validated with experimental results using the relative error (RE). Comparing the transient condition of model M3 with the results from other analytical solutions, it was observed that the RE value is low compared to a tridimensional model (<2%), followed by a bidimensional model (7-9%), while a higher RE value was obtained for a unidimensional model (16-26%), indicating the inadequacy of the latter model. Finally, the RE values obtained with models M2 and M3 indicate that these values fluctuate by less than 10% in steady-state and less than 30% in transient-state. Overall, both models perform satisfactorily, with model M3 being more accurate, considering the properties of each mixture.
Descripción
Organizado y patrocinado por: Federación iberoamericana de Ingeniería Mecánica y Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Mecánica, FeIbIm – FeIbEM
Categorías UNESCO
Palabras clave
combustión, hidrogeno, longitud de llama, llama difusiva, modelo analítico, combustion, hydrogen, flame length, diffusive flame, analytical model
Citación
-
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica