Smoldering Combustion In Porous Media Kinetic Models For Numerical Simulations

dc.contributor.advisor1Martins, Marcio Ferreira
dc.contributor.authorZanoni, Marco Aurélio Bazelatto
dc.contributor.referee1Schneider, Edgar
dc.contributor.referee2Ramos, Rogério
dc.date.accessioned2016-08-29T15:32:55Z
dc.date.available2016-07-11
dc.date.available2016-08-29T15:32:55Z
dc.date.issued2012-03-05
dc.description.abstractEnhanced technologies for power generation using unconventional fuels - oil shale and its semicoke, oil sands, extra-heavy oil and biomass from municipal solid waste and from sewage sludge - have in common thermochemical processes composed of complex chemical reactions. This work deals with the formulation and optimization of the chemical mechanism typically involved in oil shale pyrolysis and oil shale and its semi-coke combustion. Inverse problems (using the Levenberg-Marquardt algorithm) were employed to minimize the error between estimated values and the thermogravimetric data for kinetic pathways of 3-steps for oil shale pyrolysis, and 4-steps and 3-steps proposed for oil shale and its semi-coke respectively. The kinetic parameters such as reaction order, pre-exponential factor, activation energy and stoichiometric coefficients that affect drying, pyrolysis, oxidation and decarbonation reactions were estimated with success. Also, statistic and residual errors were evaluated, resulting in a reasonable value for all estimations. In addition, the kinetic mechanism proposed and estimated for semi-coke combustion was applied in a code in porous media. A parametric study between temperature profile and air velocity, and temperature profile and fixed carbon concentration was made. This study shows that the temperature profile is extremely influenced by these parameters confirming that the front propagation was controlled by O2 supply.eng
dc.description.resumoTecnologias avançadas para a geração de energia usando combustíveis não convencionais xisto betuminoso e seu semi-coque, areias betuminosas, petróleo extra-pesado e biomassa proveniente de resíduos sólidos urbanos e de lodo de esgoto - têm em comum processos termoquímicos compostos de complexas reações químicas. Este trabalho trata da formulação e otimização de mecanismos químicos normalmente envolvidos na pirólise do xisto betuminoso e na combustão do xisto betuminoso e seu semi-coque. Problemas inversos (usando o algoritmo de Levenberg-Marquardt) foram empregados para minimizar o erro entre os valores estimados e os dados de termogravimétria para os mecanismos de reação de 3 passos para a pirólise do xisto betuminos, e mecanismos de 4 e 3 passos para o xisto betuminoso e seu semi-coque, respectivamente. Os parâmetros cinéticos, tais como ordem de reação, fator pré-exponencial, energia de ativação e os coeficientes estequiométricos que afetam a secagem, as reações de oxidação, pirólise e descarbonatação foram estimadas com sucesso. Além disso, os erros estatísticos e residuais foram avaliados, resultando em um valor razoável para todas as estimativas e o mecanismo cinético proposto e estimado para a combustão do semi-coque foi aplicado em um código em meios porosos. Um estudo paramétrico entre o perfil de temperatura e a velocidade do ar, e o perfil de temperatura e a concentração de carbono fixo foi desenvolvido. Este estudo mostra que o perfil de temperatura é extremamente influenciado por estes parâmetros, confirmando que a propagação da frente é controlada pela injeção de O2.
dc.formatText
dc.identifier.citationZANONI, Marco Aurélio Bazelatto. Smoldering Combustion In Porous Media Kinetic Models For Numerical Simulations. 2012. Dissertação (Mestrado em Engenharia mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2012.
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/4161
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectOil Shaleeng
dc.subjectSemi-Cokeeng
dc.subjectPyrolysiseng
dc.subjectCombustioneng
dc.subjectParameters Estimationeng
dc.subjectXisto Betuminosopor
dc.subjectSemi-Coquepor
dc.subjectPirólisepor
dc.subjectCombustãopor
dc.subjectEstimação de Parâmetrospor
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.subject.udc621
dc.titleSmoldering Combustion In Porous Media Kinetic Models For Numerical Simulations
dc.typemasterThesis

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