Publicación: Modelación de la tasa de quemado en equipos residenciales de combustión a leña
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
La evaluación y modelado de equipos residenciales de combustión a leña se dificulta debido a la variación temporal de la tasa de quemado. Esta variable además incide en la eficiencia y las emisiones de material particulado. La tasa se ve afectada además por factores tales como la humedad del combustible, el tiraje, la temperatura inicial del sistema, entre otros. La combustión de una astilla de leña puede dividirse en tres etapas principales: ignición, combustión principal y burnout.
Se plantea un modelo matemático adimensional para determinar la tasa de quemado promedio de cada etapa del proceso de combustión, utilizando dos cocinas a leña de fabricación nacional y eucaliptus como combustible. Se utilizan los resultados experimentales de la variación temporal de la masa de leña para ajustar el modelo e identificar el efecto de las variables operacionales y de diseño. Se identifican los límites de cada etapa mediante indica- dores como la concentración de CO y la temperatura de los productos de combustión. A partir de una regresión lineal, se obtuvo la tasa de quemado para cada etapa. Los primeros resultados muestran una aproximación sobre el 95% para las primeras etapas para la estimación de la masa de quemado entre el modelo y los resultados empíricos. Se aprecia que la primera etapa es más sensible a la estabilización térmica de la cámara de combustión y al diseño de la cocina y componentes, mientras que la etapa de burnout presenta un comportamiento más regular.
The evaluation and modeling of residential wood combustion equipment is challenging due to the temporal variation of the burn rate. This variable also affects efficiency and particulate matter emissions. The burn rate is influenced by factors such as fuel moisture, draft, initial system temperature, among others. The combustion of a wood chip can be divided into three main stages: ignition, main combustion, and burnout. A dimensionless mathematical model is proposed to determine the average burn rate for each stage of the combustion process, using two domestically manufactured wood stoves and eucalyptus as fuel. Experimental results of the temporal variation of wood mass are used to adjust the model and identify the effect of operational and design variables. The limits of each stage are identified using indicators such as CO concentration and the temperature of combustion products. A linear regression was used to obtain the burn rate for each stage. The initial results show an approximation of about 95% for the first stages for the estimation of the burnt mass between the model and the empirical results. It is observed that the first stage is more sensitive to the thermal stabilization of the combustion chamber and the design of the stove and its components, while the burnout stage exhibits a more regular behavior.
The evaluation and modeling of residential wood combustion equipment is challenging due to the temporal variation of the burn rate. This variable also affects efficiency and particulate matter emissions. The burn rate is influenced by factors such as fuel moisture, draft, initial system temperature, among others. The combustion of a wood chip can be divided into three main stages: ignition, main combustion, and burnout. A dimensionless mathematical model is proposed to determine the average burn rate for each stage of the combustion process, using two domestically manufactured wood stoves and eucalyptus as fuel. Experimental results of the temporal variation of wood mass are used to adjust the model and identify the effect of operational and design variables. The limits of each stage are identified using indicators such as CO concentration and the temperature of combustion products. A linear regression was used to obtain the burn rate for each stage. The initial results show an approximation of about 95% for the first stages for the estimation of the burnt mass between the model and the empirical results. It is observed that the first stage is more sensitive to the thermal stabilization of the combustion chamber and the design of the stove and its components, while the burnout stage exhibits a more regular behavior.
Descripción
Organizado y patrocinado por: Federación iberoamericana de Ingeniería Mecánica y Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Mecánica, FeIbIm – FeIbEM
Categorías UNESCO
Palabras clave
tasa de quemado, combustión de leña, equipos residenciales, eficiencia energética, emisiones, burning rate, wood combustion, residential equipment, energy efficiency, emissions
Citación
-
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica