TIPOS DE CHAMAS: Geometria

TIPOS DE CHAMAS:

Define-se chama como sendo uma fina zona de intensa reação química propagando ao longo da mistura ar-combustível não queimada. De acordo com a propagação da chama ao longo da câmara de combustão, a pressão e a temperatura dos gases não queimados são elevadas, e sob certas condições, uma rápida reação de oxidação desencadeia a combustão, através do fenômeno conhecido como auto-ignição. Como a energia liberada pela auto-ignição é menor, ela não atinge os níveis da parte visível do espectro, criando uma combustão aparentemente sem chama.

Podem existir dois tipos de chamas em câmaras de combustão, dependendo de onde ocorre a mistura ar combustível. Na chama de difusão, a mistura ar/combustível ocorre diretamente na região da queima e na chama pré-misturada, a mesma ocorre antes da região de queima. Alguns autores ainda consideram a existência de outra classe, as chamas parcialmente pré-misturadas, uma vez que a obtenção e garantia de uma total pré-mistura apresenta características bem definidas.

Em geral, combustores pré-misturados apresentam chamas menores e localmente mais intensas, comparadas com as chamas não pré-misturadas ou difusas. Também possuem uma queima mais uniforme e em sua maioria, índices reduzidos de emissão de NOx que dependem das características de cada projeto. Contudo, diante do fato da pré-mistura ocorrer numa espécie de “antecâmara”, existem riscos de que pontos isolados de alta temperatura favoreçam a ignição e iniciem o processo de combustão antes do momento previsto, dependendo da condição de inflamabilidade da mistura. Assim, o projeto da “antecâmara” e do bico injetor devem ser submetidos a rigorosos testes de segurança, principalmente em virtude deste fato.

Nas chamas difusas, o combustível é mantido separado do comburente antes da combustão, que somente dará início no momento da mistura e se estiverem dentro da faixa de 32 inflamabilidade. Segundo Baukal (2003), o limite inferior de inflamabilidade, LIF, pode ser definido como a quantidade mínima de um comburente capaz de propiciar a mistura combustível/comburente uma energia suficiente para superar a energia de ignição da chama.

Já o limite superior de inflamabilidade, LSF, é definido como o limite máximo, onde a quantidade de comburente na mistura é suficiente para gerar uma propagação de chama.

As chamas difusas apresentam em sua maioria, comprimento e volume de chama maiores que as pré-misturadas, além de uma temperatura mais elevada a partir das extremidades para o centro da chama. Pelo fato de uma distribuição não uniforme da chama, regiões localizadas próximas às paredes favorecem a formação de CO.

Em chamas parcialmente pré-misturadas, uma parte do comburente é pré-misturada com o combustível antes da ocorrência de qualquer reação de combustão. Esta mistura parcial ajuda a ancorar a chama, oferecendo mais estabilidade frente a perturbações turbulentas, além de reduzir a probabilidade de ocorrência do fenômeno de flash-back. Este tipo de combustor se caracteriza pela produção de comprimentos de chama, temperaturas e distribuições de calor com características entre as das chamas pré-misturadas e difusas.

...