DISEÑO TÉRMICO DE UN GENERADOR DE VAPOR SUPERCRÍTICO

Transcripción

1 Ingenería de Procesos Industrales y Ambentales DISEÑO TÉRMICO DE UN GENERADOR DE VAPOR SUPERCRÍTICO PRESENTA Elseo Martínez Espnosa

2 TEMARIO Antecedentes Obetvos Estado del Arte Problemátca Plan de Trabao Resultados Conclusones Propuesta

3 ANTECEDENTES

4 REQUERIMIENTO DE PEMEX Profunddad 2-5 km Reactor supercrítco Vapor Saturado y Gases de Combustón

5 OBETIVOS Dseñar un Generador de Vapor Supercrítco por Contacto Drecto en Fondo de Pozo. Planteamento de un Sstema de Enframento en las Paredes del Generador de Vapor. Analzar las Repercusones del Fenómeno Supercrítco en las Ecuacones Consttutvas. Vnculacón con Insttutos Enfocados a Combustón Supercrítca.

6 ESTADO DEL ARTE Smulacones Numércas Consderan Ecuacones de estado de gas real en todo el domno de cálculo. Consderan a k y ε ndependentes de la presón Trabaos Expermentales Vgor Yang. Hgh Pressure Combuston Chamber Dynamcs. Internatonal Symposum on Energy Converson Fundamentals Istanbul, Turkey, une 21-25, Presenca de plegues en la superfce de la flama Cutrone L., Ihame M., Herrmann M. Modelng of Hgh-Pressure Mxng and Combuston n Lqud Rocket Inectors. Proceedngs of the summer program, Center for Turbulence Research, NASA Offce of Bologcal and Physcal Research. Combuston under Pressure a New Understandng Revealed. Mcrogravty News staff at Hampton Unversty for the Sprng 2001 Newsletter, 2001.

7 PROBLEMÁTICA Bases de Dseño Presón MPa Dámetro = mm Fluo Supercrítco o Modelos compleos para las propedades o Incorporacón ecuacón de estado de gas real o Procesos de dfusón cruzados (Efecto Dufour y Soret) o Influenca de la presón en la efcenca de combustón o Defncón de los límtes de flamabldad

8 ECUACIONES CONSTITUTIVAS Contnudad t V 0 Cantdad de Movmento V t 2 V V P V g Chapman y Cowlng P P S. Chapman y T. G. Cowlng, The Mathematcal Theory of Non-Unfornz Gases, Cambrdge Unversty Press, New York, 1953

9 ECUACIONES CONSTITUTIVAS Energía h Vh h t d D rad cond h I T d D h x x M M D D MRT mult T mult ) (LnP ) x M (y D M M (LnT ) D y M D M M Efecto Dufour

10 ECUACIONES CONSTITUTIVAS Especes Químcas M mult T mult D 2 M y D (LnT ) D 2 M (y x ) (LnP ) M 1 M 1 Modelos de Combustón y t Vy SY M R. Hlbert, F. Tap, H. El-Rab, and D. Thevenn, Impact of Detaled Chemstry and Transport Models on Turbulent Combuston Smulatons, Prog. Eng. Comb. Sc. 30, (2004)..M. Smme, Detaled Chemcal Knetc Models for the Combuston of Hydrocarbon Fuels, Prog. Eng. Comb. Sc. 29, (2003). Flamelet FPV

11 ETAPAS DE DISEÑO Etapa 1 Análss numérco de la combustón atmosférca metano-oxígeno Etapa 2 Estudo numérco de la generacón de vapor por contacto drecto a presón atmosférca Dseño Etapa 3 Integracón de la película de enframento en el modelo numérco a presones subcrítcas Etapa 4 Escalamento del modelo numérco a presones supercrítcas

12 DETALLES DE LA SIMULACIÓN Componente Vel (m/s) D boqulla (mm) P (kpa) O Re LFI LFS CH % 61 %

13 DISPERSIÓN DE CHORROS Límtes de Flamabldad L flamabldad /D O F nercal CH4/F nercal O2

14 DISPERSIÓN DE CHORROS Líneas de Corrente

15 COMBUSTIÓN TURBULENTA

16 FENÓMENO FISICOQUÍMICO Evolucón de Temperatura

17 ANÁLISIS DE TEMPERATURA

18 CONCLUSIONES La mezcla metano-oxígeno está domnada por efectos de arrastre y recrculacón. La dspersón de chorros es ndependente de la longtud de nyectores, densdad del fludo y velocdades de nyeccón. Las especes reacconan completamente a 1 m del reactor. La flama abarca todo el dámetro del reactor

19 PROPUESTA DE DISEÑO Longtud de reactor de 1.5 m Planteamento de un sstema de enframento medante una película de agua

20 TRABAO EN PROCESO Película de Enframento Agua Are Agua Vsualzacón de una capa de enframento en un caso subsónco

21 GRACIAS