Desenvolvimento de um modelo dinâmico aplicado à combustão de cargas de biomassa em fogões domésticos

Abstract

O trabalho desenvolvido e apresentado neste documento, visa uma melhor compreensão do processo de combustão de cargas de biomassa num fogão doméstico. Com base em ensaios experimentais e pesquisas bibliográficas, é desenvolvido um modelo numérico utilizando um software de simulação dinâmica, que tenta descrever os fenómenos que ocorrem na combustão de biomassa em fogões domésticos. Os resultados do modelo são comparados com a informação obtida experimentalmente, e são analisados alguns parâmetros do modelo. As principais dificuldades encontradas estão relacionadas com o grande número de factores que afectam o processo de combustão, e o seu carácter transiente neste tipo de equipamentos. O modelo calcula a evolução da temperatura, composição gasosa e trocas de calor no fogão. Os resultados experimentais revelaram que o modelo prevê qualitativamente o comportamento do sistema em termos detemperatura, embora quantitivamente exista algumadiscrepância entre os valores de temperatura previstos e osvalores obtidos experimentalmente.

The work developed and presented in this document aimed a better understanding of the batch process of burning biomass on a domestic stove. Based on experimental trials and bibliographic researches, a numerical model, which attempts to describe the phenomena taking place in the burning of biomass in household stoves, is developed using dynamic simulation software. The results of the model are compared with information obtained experimentally, and some parameters are analyzed. The main difficulties founded, are related to the large number of factors affecting the combustion process, and with its transient nature in this type of heating appliancies. The modeling of radiation heat transfer in the combustion chamber also presented high difficulty, caused by the radiative properties of combustion gases. The model calculates the evolution of temperature, composition of the gas mixture, and heat transfers in the stove. The experimental results revealed that the model predictsqualitatively the behaviour of the system in temperature terms, although quantitatively there is some discrepancy between thetemperature values predicted and the values obtainedexperimentally.