Simulação numérica da combustão turbulenta de gás natural em câmara cilíndrica

O presente trabalho apresenta uma modelagem detalhada de processos de combustao turbulentos para um jato concentrico de combustıvel e ar. A modelagem é fundamentada nas equacões de conservacão de massa, de quantidade de movimento, de energia e de espécies quımicas. A turbulencia é resolvida pela utilizacão do modelo k- padrão. Dois modelos de reacões quımicas são apresentados. O modelo SCRS – Simple Chemically-Reacting Systems, que assume taxas instantâneas de reacões quımicas. Também é abordado o modelo E-A – Eddy Breakup - Arrhenius, que assume taxas finitas de reacões quımicas. A radiacão térmica, fenômeno de grande importância devido as altas temperaturas alcancadas em processos de combustão,é modelada através do Método das Zonas. O modelo da soma ponderada de gases cinzas – WSGGM,é usado para determinar o espectro de emissão e absorcão dos gases no processo. Para a solucão destas equacões diferenciais, juntamente com os modelos de turbulência, de reaçõoes químicas e radiação térmica, faz-se o uso do Método dos Volumes Finitos. Para validar a modelagem apresentada resolve-se o processo de combustão em uma câmara cilíndrica. A câmara de combustão usada áa mesma abordada no First Workshop on Aerodynamics of Steady State Combustion Chambers and Furnaces, organizado pela ERCORTAC - European Research Community On Flow Turbulence And Combustion, em outubro de 1994, que apresenta dados experimentais de temperatura e concentração das espécies químicas para várias posições de interesse no interior da câmara. Utiliza-se o gás natural como combustível e o ar atmosférico como oxidante. O processo de combustão sem pré-mistura é resolvido para a condição de excesso de combustível de 5 % para ambos os modelos, onde o gás natural é injetado por um duto circular central, e o ar atmosférico por um orifício anular externo a esse duto, no mesmo plano Uma reação química não estagiada é assumida para o modelo SCRS. Para o modelo E-A duas situações são resolvidas: combustão não estagiada, com uma etapa global de reação química; e reação quımica estagiada, com duas etapas globais. Os resultados obtidos com o modelo SCRS para a distribuição de temperaturas, em termos de tendências gerais, são razoáveis. Já as concentrações de espécies químicas não apresentam dados satisfatórios para este modelo. Para o modelo E-A os resultados apresentam boa concordância com os dados experimentais, principalmente para a situação em que o processo de combustão é assumido em duas etapas globais. ´E analisado em detalhe o papel desempenhado pela transferencia de calor por radiacao, com meio participante. Para melhor verificar as trocas de calor, assume-se uma camara de combustao cilındrica com paredes d’agua. A injecao do combustıvel e do oxidante e feita atraves de um queimador central, semelhante ao usado para validar a modelagem, porem com dois orifıcios concentricos para injecao de combustıvel. Nesta situação o efeito do turbilhonamento (swril), assumido como 20 % da velocidade axial de entrada, sobre a injecao de ar e computado atraves da condicao contorno da equacao de conservacao da quantidade de movimento angular. Nesta fase apenas o modelo E-A, com duas etapas globais de reacoes quımicas, e considerado, ja que o mesmo apresenta os melhores resultados. O processo de combustao e simulado com e sem a presenca da radiacao termica. Verifica-se que a presenca da radiacao termica homogeneiza a temperatura dos gases no interior da camara. Com isso verifica-se tambem alterações nas taxas de reacoes quımicas, modificando a magnitude das fracoes das especies quımicas Quando a radiacao termica e considerada efeitos de extinção local da chama sao verificados nas regioes de temperaturas mais altas, diminuindo o consumo de oxigenio e aumentando a producao de monoxido de carbono, caracterizando assim uma combustao incompleta. Em algumas situacoes tem-se uma variacao de temperatura de ate 500 K, a montante da chama. A radiacao termica tambem aumenta a taxa de transferencia de calor dos gases quentes para as paredes da camara, e desta para o seu exterior. Com os resultados obtidos a partir desta modelagem e possıvel determinar o perfil da zona de combustao, a distribuicao de concentracoes de especies quımicas, o campo de velocidades e as taxas de transferencia de calor para as paredes da camara de combustao, total, por conveccao superficial e por radiacao. Estes resultados sao de extrema importancia para prever a performance de camaras de combustao, assim como auxiliar na sua otimizacao.

Estudo de um modelo convectivo-difusivo-reativo em combustão no método de elementos finitos

Neste trabalho, apresenta-se um estudo numérico de um modelo convectivo-difusivo-reativo em combustão baseado no Método de Elementos Finitos. Primeiramente, apresenta-se o desenvolvimento das equações de balanço (quantidade de movimento, massa, espécie e energia) que modelam um processo de mistura molecular e reação química, irreversível, de passo único e exotérmica entre duas espécies químicas F (Combustível) e O (Oxidante). Tais espécies reagem e formam um produto P, conforme vFF +vOO ! vPP + calor, onde vF , vO e vP são os coeficientes estequiométricos molares. No modelo, considera-se que a reação é de primeira ordem com respeito a cada um dos reagentes e que a taxa de reação específica segue a cinética de Arrhenius. Em seguida, o modelo é estudado numericamente considerando-se um domínio retangular e condições de contorno do tipo Neumann. Tanto a Técnica das Diferenças Finitas como a Técnica de Elementos Finitos são utilizadas na discretização espacial das equações do modelo. Para a integração no tempo, utiliza-se a método de Runge-Kutta simplificado de três estágios. Os diferentes códigos computacionais obtidos, tanto pela Técnica de Diferenças Finitas como de Elementos Finitos, são comparados frente ao problema de interesse. Observa-se que ambas as técnicas apresentam resultados equivalentes. Além disso, os códigos desenvolvidos são robustos (capazes de lidar com vários conjuntos de parâmetros), de baixo custo e precisos. Por fim, apresenta-se uma revisão do trabalho de Zavaleta [48], no qual obtem-se uma estimativa local do erro na aproximação do problema estudado pela Técnica de Elementos Finitos.

Influência do uso de combustíveis alternativos na síntese por combustão via microondas para a produção de materiais cerâmicos com estrutura espinélio

The development and study of detectors sensitive to flammable combustible and toxic gases at low cost is a crucial technology challenge to enable marketable versions to the market in general. Solid state sensors are attractive for commercial purposes by the strength and lifetime, because it isn t consumed in the reaction with the gas. In parallel, the use of synthesis techniques more viable for the applicability on an industrial scale are more attractive to produce commercial products. In this context ceramics with spinel structure were obtained by microwave-assisted combustion for application to flammable fuel gas detectors. Additionally, alternatives organic-reducers were employed to study the influence of those in the synthesis process and the differences in performance and properties of the powders obtained. The organic- reducers were characterized by Thermogravimetry (TG) and Derivative Thermogravimetry (DTG). After synthesis, the samples were heat treated and characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), analysis by specific area by BET Method and Scanning Electron Microscopy (SEM). Quantification of phases and structural parameters were carried through Rietveld method. The methodology was effective to obtain Ni-Mn mixed oxides. The fuels influenced in obtaining spinel phase and morphology of the samples, however samples calcined at 950 °C there is just the spinel phase in the material regardless of the organic-reducer. Therefore, differences in performance are expected in technological applications when sample equal in phase but with different morphologies are tested

Degradação do PMMA através da reação despolimerização uitlizando catalisadores de óxidos mistos

In this work, mixed oxides were synthesized by two methods: polymeric precursor and gel-combustion. The oxides, Niquelate of Lanthanum, Cobaltate of Lanthanum and Cuprate of Lanthanum were synthesized by the polymeric precursor method, and treated at 300 º C for 2 hours, calcined at 800 º C for 6h in air atmosphere. In gel-combustion method were produced and oxides using urea and citric acid as fuel, forming for each fuel the following oxides Ferrate of Lanthanum, Cobaltato of Lanthanum and Ferrato of Cobalt and Lanthanum, which were submitted to the combustion process assisted by microwave power maximum of 10min. The samples were characterized by: thermogravimetric analysis, X-ray diffraction; fisisorção of N2 (BET method) and scanning electron microscopy. The reactions catalytic of depolymerization of poly (methyl methacrylate), were performed in a reactor of silica, with catalytic and heating system equipped with a data acquisition system and the gas chromatograph. For the catalysts synthesized using the polymeric precursor method, the cuprate of lanthanum was best for the depolymerization of the recycled polymer, obtaining 100% conversion in less time 554 (min), and the pure polymer, was the Niquelate of Lanthanum, with 100% conversion in less time 314 (min). By gel-combustion method using urea as fuel which was the best result obtained Ferrate of Lanthanum for the pure polymer with 100% conversion in less time 657 (min), and the recycled polymer was Cobaltate of Lanthanum with 100 % conversion in less time 779 (min). And using citric acid to obtain the best result for the pure polymer, was Ferrate of Lanthanum with 100% conversion in less time 821 (min and) for the recycled polymer, was Ferrate of Lanthanum with 98.28% conversion in less time 635 (min)

Estudo da combustão de carvões e misturas com o coque verde de petróleo injetadas em altos fornos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influência do uso de combustíveis alternativos na síntese por combustão via microondas para a produção de materiais cerâmicos com estrutura espinélio

The development and study of detectors sensitive to flammable combustible and toxic gases at low cost is a crucial technology challenge to enable marketable versions to the market in general. Solid state sensors are attractive for commercial purposes by the strength and lifetime, because it isn t consumed in the reaction with the gas. In parallel, the use of synthesis techniques more viable for the applicability on an industrial scale are more attractive to produce commercial products. In this context ceramics with spinel structure were obtained by microwave-assisted combustion for application to flammable fuel gas detectors. Additionally, alternatives organic-reducers were employed to study the influence of those in the synthesis process and the differences in performance and properties of the powders obtained. The organic- reducers were characterized by Thermogravimetry (TG) and Derivative Thermogravimetry (DTG). After synthesis, the samples were heat treated and characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), analysis by specific area by BET Method and Scanning Electron Microscopy (SEM). Quantification of phases and structural parameters were carried through Rietveld method. The methodology was effective to obtain Ni-Mn mixed oxides. The fuels influenced in obtaining spinel phase and morphology of the samples, however samples calcined at 950 °C there is just the spinel phase in the material regardless of the organic-reducer. Therefore, differences in performance are expected in technological applications when sample equal in phase but with different morphologies are tested

Degradação do PMMA através da reação despolimerização uitlizando catalisadores de óxidos mistos

In this work, mixed oxides were synthesized by two methods: polymeric precursor and gel-combustion. The oxides, Niquelate of Lanthanum, Cobaltate of Lanthanum and Cuprate of Lanthanum were synthesized by the polymeric precursor method, and treated at 300 º C for 2 hours, calcined at 800 º C for 6h in air atmosphere. In gel-combustion method were produced and oxides using urea and citric acid as fuel, forming for each fuel the following oxides Ferrate of Lanthanum, Cobaltato of Lanthanum and Ferrato of Cobalt and Lanthanum, which were submitted to the combustion process assisted by microwave power maximum of 10min. The samples were characterized by: thermogravimetric analysis, X-ray diffraction; fisisorção of N2 (BET method) and scanning electron microscopy. The reactions catalytic of depolymerization of poly (methyl methacrylate), were performed in a reactor of silica, with catalytic and heating system equipped with a data acquisition system and the gas chromatograph. For the catalysts synthesized using the polymeric precursor method, the cuprate of lanthanum was best for the depolymerization of the recycled polymer, obtaining 100% conversion in less time 554 (min), and the pure polymer, was the Niquelate of Lanthanum, with 100% conversion in less time 314 (min). By gel-combustion method using urea as fuel which was the best result obtained Ferrate of Lanthanum for the pure polymer with 100% conversion in less time 657 (min), and the recycled polymer was Cobaltate of Lanthanum with 100 % conversion in less time 779 (min). And using citric acid to obtain the best result for the pure polymer, was Ferrate of Lanthanum with 100% conversion in less time 821 (min and) for the recycled polymer, was Ferrate of Lanthanum with 98.28% conversion in less time 635 (min)

Curiosidades sobre a reação aldólica utilizada como etapa chave na síntese Brasileira dos ácidos pterídicos A e B

This work describes an overview of our synthesis of pteridic acids A and B and discloses some interesting results related to the lithium enolate-mediated aldol reaction used as key step to set up the C5-C15 fragment of these natural products. This first example, as far we know, of an aldol reaction between a chiral enolate of a (Z) enone and a chiral aldehyde has driven us to a series of experiments showing the remarkable relation between enolization selectivity and reaction conditions.

Modelo dinâmico de simulação e otimização da força normal de reação do solo para um mecanismo de corte basal

The physical model was based on the method of Newton-Euler. The model was developed by using the scientific computer program Mathematica®. Several simulations where tried varying the progress speeds (0.69; 1.12; 1.48; 1.82 and 2.12 m s-1); soil profiles (sinoidal, ascending and descending ramp) and height of the profile (0.025 and 0.05 m) to obtain the normal force of soil reaction. After the initial simulations, the mechanism was optimized using the scientific computer program Matlab® having as criterion (function-objective) the minimization of the normal force of reaction of the profile (FN). The project variables were the lengths of the bars (L1y, L2, l3 and L4), height of the operation (L7), the initial length of the spring (Lmo) and the elastic constant of the spring (k t). The lack of robustness of the mechanism in relation to the variable height of the operation was outlined by using a spring with low rigidity and large length. The results demonstrated that the mechanism optimized showed better flotation performance in relation to the initial mechanism.

Tempo de reação, tempo de movimento e aquisição de timing antecipatorio em idosos

Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Educação Física

O enigma da "reação espermatofórica": breve síntese do conhecimento sobre a estrutura e o funcionamento dos espermatóforos dos cefalópodes (Mollusca: Cephalopoda)

Cefalópodes coleóides (lulas, sépias e polvos) produzem espermatóforos muito complexos que são transferidos à fêmea durante a cópula por meio do hectocótilo, um apêndice modificado nos machos. Durante a transferência à fêmea, ocorre a chamada "reação espermatofórica", complexo processo de evaginação do aparato ejaculatório do espermatóforo, que conduz à exteriorização da massa espermática e corpo cimentante. A presente revisão sintetiza o conhecimento acerca da morfologia e funcionamento desta estrutura exclusiva dos coleóides, identificando lacunas e definindo estratégias que possibilitem avanços na área. Poucos trabalhos abordam com detalhes a morfologia e anatomia funcional dos espermatóforos dos cefalópodes, grande parte do conhecimento acerca da estrutura do espermatóforo tendo sido gerada por trabalhos clássicos do século XIX e início do século XX. Investigações acerca do funcionamento dos espermatóforos são consideravelmente mais raras, estando o conhecimento básico sobre a reação espermatofórica restrito a apenas 19 espécies de coleóides. A revisão da literatura especializada permite sugerir que existem dois tipos básicos de fixação de espermatóforos em Decapodiformes (lulas e sepióides): fixação superficial e implante profundo (ou intra-dérmico). Na fixação superficial, comum em diversas espécies (e.g., Loliginidae, Sepiidae, Ommastrephidae), a base dos espermatângios é aderida ao tecido-alvo aparentemente por meio do corpo cimentante, a partir de substâncias adesivas e, em alguns casos, estruturas de fixação. No implante profundo, comum em alguns grupos de lulas oceânicas e de águas profundas (e.g., Architeuthidae, Cranchiidae, Octopoteuthidae, Sepiolidae), os espermatóforos implantam-se inteiramente no corpo da fêmea, de forma autônoma. Permanece desconhecido o mecanismo responsável pelo implante profundo. Em Octopodiformes (polvos), o espermatóforo é inserido no gonoduto feminino, alcançando a glândula oviducal, onde estão localizadas as espermatecas, ou a cavidade do ovário. Como o funcionamento extracorpóreo dos espermatóforos depende exclusivamente da intrincada estrutura e organização de seus componentes (e.g., membranas e túnicas), somente investigações detalhadas dessas estruturas proverão as bases para a compreensão do funcionamento e da exata função do complexo espermatóforo dos coleóides. Recomenda-se o desenvolvimento de um protocolo simples e eficiente para coloração e preparação total de espermatóforos, de forma que seja possível expandir as descrições morfológicas do espermatóforo em estudos taxonômicos e anatômicos, permitindo, portanto, ampliação do conhecimento acerca desta enigmática estrutura.

Óxidos do tipo perovskita para reação de redução de no com CO

In this work, the perovskite-type oxides LaNiO3, LaMnO3, La0,7Sr0,3NiO3 and La0,7Sr0,3MnO3 were prepared by co-precipitation and tested in the NO reduction with CO at 400 and 500 ºC for 10 h. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, temperature programmed reduction with hydrogen, nitrogen adsorption and chemical analysis. The nonstoichiometric oxygen was quantified by temperature programmed reduction, and the catalytic tests showed that the La0,7Sr0,3MnO3 catalyst presented the higher performance for the reduction reaction of NO with CO. The partial substitution of lanthanum by strontium increased the NO conversion and the N2 yield.

Reaproveitamento de óxidos de manganês de pilhas descartadas para eletrocatálise da reação de redução de oxigênio em meio básico

The oxygen reduction reaction was studied in alkaline media using manganese oxides obtained from spent batteries as electrocatalysts. Three processes were used to recover manganese oxides from spent batteries. The particles obtained were in the range from 8 to 11 nm. The electrochemical experiments indicated a good electrocatalytic activity toward oxygen reduction using the different samples and showing approximately a direct transference of 4 electrons during the process. Even though all the processes were efficient, the best result was observed for the prepared sample using reactants of low cost.

Estudo das condições reacionais da reação de clivagem oxidativa de β-hidróxi éteres bicíclicos promovida por tetróxido de rutênio

A systematic study of the reaction of β-hydroxy ethers with ruthenium tetraoxide (RuO4), generated in situ from ruthenium trichloride and sodium periodate, is presented, leading to nine-membered ring keto-lactones in moderate yields. Three different solvent systems - AcOEt/MeCN/H2O, MeCN/H2O and DMC/H2O - were studied leading to the desired products in lower yields than those obtained with the classical mixture of CCl4/MeCN/H2O, commonly used in reactions promoted by this oxidant. However, it is noteworthy that these new solvent systems represent greener alternatives to the chlorinated solvents used in the oxidative cleavage of β-hydroxy ethers by RuO4.

Transferência de elétron inversa na quimiexcitação da reação peróxi-oxalato usando ativadores facilmente redutíveis

Chemiluminescence properties of the peroxyoxalate reaction in the presence of activators bearing electron withdrawing substituents were studied, to evaluate the possible occurrence of an inverse electron transfer, from the peroxide intermediate to the activator, in its chemiexcitation step. Relative catalytic rate constants and singlet quantum yields were obtained for the peroxyoxalate reaction, using 9-chloro, 9,10-dichloro, 9-cyano and 9,10-dicyanoanthracenes as activators. The linear free-energy correlation of the relative rate constants with the activators' reduction potentials and the dependence of the quantum yields on the released energy confirm, for the first time, the occurrence of this inverse electron transfer.