Análisis de reflujo de flama en combustores tangenciales de flujo giratorio

Resumen

La combustión ligera premezclada se utiliza ampliamente en los procesos de combustión debido a los beneficios que brinda en términos de buena estabilidad de flama y límites de extinción, aunado a la baja emisión de NOx. Sin embargo, el uso de nuevos combustibles y de flujos complejos han incrementado la preocupación por el reflujo de flama, especialmente para el uso de gas sintético (syngas) y mezclas altamente hidrogenadas. Por ello, en este artículo se describe un método práctico y numérico para el estudio del fenómeno a modo de reducir los efectos del reflujo de flama en un combustor piloto de tipo tangencial de flujo giratorio de 100 kW. Se usa gas natural para establecer la línea base de resultados y los efectos del cambio de diferentes parámetros. El fenómeno de reflujo de flama se estudia por medio de fotografía de rápida adquisición. El uso de un inyector central de combustible demuestra beneficios sustanciales en términos de resistencia al reflujo, eliminando estructuras coherentes que puedan aparecer en los canales de flujo. El gradiente de velocidad crítico de capa límite se utiliza para la caracterización, tanto con la fórmula original de Lewis y von Elbe como a través del análisis utilizando CFD e investigación de las condiciones de capa límite al frente de la flama.