Modelamiento y simulación de la combustión de una partícula de Carbón en un gas combustible

Abstract

Resumen: Se desarrolló un modelo matemático que describe el comportamiento de la combustión de una partícula de char de carbón inmersa en un gas combustible que tiene en cuenta las variaciones en el tamaño de la partícula y en la densidad aparente. El modelo predice que la partícula se consume en el interior con poca disminución de su radio externo, donde el contenido de O2 es el reactivo controlante del tiempo de reacción y la temperatura de la partícula. El O2 incrementa la tasa de reacción en la partícula y reduce las posibilidades de congelamiento de las reacciones de combustión y de formación de inquemados. Además, se evidencia un efecto de competencia entre el CO y el oxígeno, lo cual controla la combustión de la partícula sólida. La presencia de CO y O2 en la atmósfera alrededor de la partícula juega un papel determinante en la combustión de partículas sólidas de carbón, debido a la alta cinética química en fase homogénea respecto a lo que se observa en fase heterogénea disminuyendo el O2 disponible para la combustión en fase heterogénea

Abstract: A mathematical model to predict a particle charcoal combustion surrounded by fuel gas has been developed. The model has been formulated to predict changes in particle diameter and density. Simulations results show that charcoal under combustion consume inner mass without big changes in particle diameter. The O2 content is the parameter which control reaction rate and particle temperatura. The O2 presence increases the solid reaction rate and reduce the amount of unburned material. Also, a competence effect between CO and O2 has been studied. The mentioned effect controls the charcoal particle combustion. The presence of CO and O2 on the surrounded gas have a fundamental roll in the particles combustion because high reaction rate in gaseous phase compared with solid reaction rate which reduce the amount of O2 available to react with charcoal particle.