Análisis de la combustión de un quemador de gas tipo Venturi con premezcla del Laboratorio de Energía de la Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica utilizando simulación CFD mediante el software ANSYS Fluent
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Date
2021-04
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
In this experimental work the combustion process of the Venturi Burner of the Energy
Laboratory of the Faculty of Civil and Mechanical Engineering is analyzed by means
of CFD simulation using the finite volumes method, from a 3D model in CAD
software, with volume extraction for mesh discretization, a 2D external domain was
finally generated for flame simulation.
It was carried out in three stages, in which the first is the generation of mesh geometry
and discretization, this was evaluated with the Skewness method, in the second stage
the simulations are performed according to different input conditions. The third stage
comprises the validation of results.
The mesh metric results were values close to zero, suitable for the simulations. High
efficiency values were obtained as the speed of the outside air increases, these results
are validated with a flame intake using thermography. The shape of the flame was
compared, reaching relative errors of less than five percent in terms of isotherm areas.
In terms of perimeters and lengths, the error value increased to a value close to ten
percent. The maximum temperature reached in the combustion process was from 900
to 1044 Kelvin degrees, where the best efficiency was reached with an isotherm area
of 700 Kelvin degrees of 0.047 square meters corresponding to a length of 0.64 meters
and a composition air gas from 47 to 53 at the beginning of the mixing zone with a
relative position x equal to 0.085 meters.
Description
En este trabajo experimental se analiza el proceso de combustión del Quemador tipo
Venturi del Laboratorio de Energía de la Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica
mediante simulación CFD utilizando el método de volúmenes finitos, a partir de un
modelo 3D en software CAD, con extracción de volumen para discretización de malla,
finalmente se generó un dominio externo en 2D para simulación de flama.
Se llevó a cabo en tres etapas, en la cual la primera es la generación de geometría y
discretización de malla, esta se evaluó con el método Skewness, en la segunda etapa
se realizan las simulaciones de acuerdo a diferentes condiciones de entrada. La tercera
etapa comprende la validación de resultados.
Los resultados de métrica de malla fueron valores cercanos a cero, adecuados para las
simulaciones. Se obtuvieron valores de eficiencia alta a medida que la velocidad del
aire exterior aumenta, estos resultados se validan con una toma de flama utilizando
termografía. Se comparó la forma de flama alcanzando errores relativo menores al
cinco por ciento en lo que refiere a áreas de isotermas, en cuanto a perímetros y
longitudes el valor de error se incrementa a un valor cercano al diez por ciento. La
temperatura máxima alcanzada en el proceso de combustión fue de 900 a 1044 grados
Kelvin, donde se alcanzó la mejor eficiencia con un área de isoterma de 700 grados
Kelvin de 0,047 metros cuadrados correspondiente a una longitud de 0,64 metros y se
alcanza una composición gas aire de 47 entre 53 a inicios de la zona de mezcla con
una posición relativa x igual a 0,085 metros.
Keywords
ANÁLISIS DE LA COMBUSTIÓN, QUEMADOR DE GAS, VENTURI, PREMEZCLA, MALLADO, FLAMA, ISOTERMA, SIMULACIÓN