Estudio del efecto de la adición de hidrógeno en las propiedades de combustión de biogas en sistemas de premezcla atmosféricos

En el presente trabajo se busca estudiar el efecto de la adición de hidrógeno en la combustión de premezcla de biogás en porcentajes controlados de 5%, 10% y 15%, en las propiedades de combustión de este último. Se determinaron las propiedades de combustión para un biogás simulado (60% CH4, 40% CO2)...

Full description

Autores:
Mayorga Pico, Andrés Iván
López Osorio, Diego Alexander
Tipo de recurso:
http://purl.org/coar/resource_type/c_f744
Fecha de publicación:
2016
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/16843
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/16843
Palabra clave:
Biogas
Hydrogen
Flammability limits
Speed ​​of deflagration
Engineering
Research proposal
Hotbeds of research
UNAB
Event memories
Ingeniería
Propuesta de investigación
Semilleros de investigación
UNAB
Memorias de evento
Biogás
Hidrógeno
Límites de inflamabilidad
Velocidad de deflagración
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description En el presente trabajo se busca estudiar el efecto de la adición de hidrógeno en la combustión de premezcla de biogás en porcentajes controlados de 5%, 10% y 15%, en las propiedades de combustión de este último. Se determinaron las propiedades de combustión para un biogás simulado (60% CH4, 40% CO2) y posteriormente se determinaron para las mezclas biogáshidrógeno con porcentajes de adición de hidrógeno de 5% (57% CH4, 38% CO2, 5% H2), 10% (54% CH4, 36% CO2, 10% H2), y 15% (51% CH4, 34% CO2, 15% H2) respectivamente. Las propiedades estudiadas fueron las relacionadas con el volumen y Masa de Aire requeridos, Volumen y Masa de Humos Secos y Húmedos, el Poder Calorífico Inferior (PCI) y Superior (PCS) y los Límites de Inflamabilidad Inferior (LII) y Superior (LSI). Los resultados obtenidos muestran que la adición de hidrógeno en la combustión de biogás permite obtener propiedades de combustión cercanas a las del gas natural o GLP, amplía el rango de los límites de inflamabilidad y aumenta el poder calorífico de la mezcla combustible, permitiendo una mayor intercambiabilidad entre biogás y gas natural o GLP en sistemas de combustión de combustibles gaseosos debido al aumento del índice de Wobbe, parámetro utilizado para determinar la intercambiabilidad de combustible gaseosos. Igualmente, mediante la utilización del software de simulación de cinética química CHEMKIN 2.0 y su rutina PREMIX, se evaluó la velocidad de deflagración laminar de las mezclas estudiadas y los perfiles de temperatura para determinar la estructura de llamas de las mezclas bajo mecanismos cinéticos reducidos y completos (GRIMECH 2.11 y 3.0), parametrizados de acuerdo a diferentes factores de aireación
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Se determinaron las propiedades de combustión para un biogás simulado (60% CH4, 40% CO2) y posteriormente se determinaron para las mezclas biogáshidrógeno con porcentajes de adición de hidrógeno de 5% (57% CH4, 38% CO2, 5% H2), 10% (54% CH4, 36% CO2, 10% H2), y 15% (51% CH4, 34% CO2, 15% H2) respectivamente. Las propiedades estudiadas fueron las relacionadas con el volumen y Masa de Aire requeridos, Volumen y Masa de Humos Secos y Húmedos, el Poder Calorífico Inferior (PCI) y Superior (PCS) y los Límites de Inflamabilidad Inferior (LII) y Superior (LSI). Los resultados obtenidos muestran que la adición de hidrógeno en la combustión de biogás permite obtener propiedades de combustión cercanas a las del gas natural o GLP, amplía el rango de los límites de inflamabilidad y aumenta el poder calorífico de la mezcla combustible, permitiendo una mayor intercambiabilidad entre biogás y gas natural o GLP en sistemas de combustión de combustibles gaseosos debido al aumento del índice de Wobbe, parámetro utilizado para determinar la intercambiabilidad de combustible gaseosos. Igualmente, mediante la utilización del software de simulación de cinética química CHEMKIN 2.0 y su rutina PREMIX, se evaluó la velocidad de deflagración laminar de las mezclas estudiadas y los perfiles de temperatura para determinar la estructura de llamas de las mezclas bajo mecanismos cinéticos reducidos y completos (GRIMECH 2.11 y 3.0), parametrizados de acuerdo a diferentes factores de aireaciónIn the present work, we seek to study the effect of the addition of hydrogen in the combustion of biogas premix in controlled percentages of 5%, 10% and 15%, on the combustion properties of the latter. The combustion properties for a simulated biogas (60% CH4, 40% CO2) were determined and subsequently for the biogas-hydrogen mixtures with hydrogen addition percentages of 5% (57% CH4, 38% CO2, 5% H2), 10% (54% CH4, 36% CO2, 10% H2), and 15% (51% CH4, 34% CO2, 15% H2) respectively. The properties studied were those related to the required volume and mass of air, volume and mass of dry and humid smoke, the lower calorific value (PCI) and higher (PCS) and the lower (LII) and upper (LSI) flammability limits. . The results obtained show that the addition of hydrogen in the combustion of biogas allows obtaining combustion properties close to those of natural gas or LPG, extends the range of flammability limits and increases the calorific value of the fuel mixture, allowing greater interchangeability. between biogas and natural gas or LPG in gaseous fuel combustion systems due to the increase in the Wobbe index, a parameter used to determine the interchangeability of gaseous fuels. Likewise, by using the chemical kinetics simulation software CHEMKIN 2.0 and its PREMIX routine, the laminar deflagration speed of the studied mixtures and the temperature profiles were evaluated to determine the flame structure of the mixtures under reduced and complete kinetic mechanisms. (GRIMECH 2.11 and 3.0), parameterized according to different aeration factorsapplication/pdfspaGeneración Creativa : Encuentro de Semilleros de Investigación UNABhttp://hdl.handle.net/20.500.12749/14237A. Amell; “Estimación de las propiedades de combustión de combustibles gaseosos”; Universidad de Antioquia, Facultad de Ingeniería, Centro de Extensión Académica CESET. Medellín, 2002A. Amell; “Fenómenos de combustión en llamas de premezcla”; Universidad de Antioquia, Facultad de Ingeniería, Centro de Extensión Académica CESET. Medellín, 2009.A. Amell, E. Gil y E. Gómez; “Combustión de gas natural y quemadores industriales”; Universidad de Antioquia, Facultad de Ingeniería, Centro de Extensión Académica CESET. Medellín, 1998.C. Díaz, A. Amell y L. Cardona; “Estudio experimental de la estabilidad de llama de biogás en un sistema de premezcla”; Universidad de Antioquia, Facultad de Ingeniería, Grupo de Ciencia y Tecnología del Gas y Uso Racional de la Energía (GASURE). Medellín, 2008American Gas Association; “Fundamentals of gas combustión”; Third edition, 131 p. USA, 2001.Y. Ogami, H. Kobayashi; “Laminar burning velocity of stoichiometric CH4/air premixed flames at high pressure and high temperatura”; JSME International Journal, series B, Vol. 48, No. 3.pp. 603-609. 2005.Leung, Wierzba; “The effect of hydrogen addition on biogas nonpremixed jet flame stability in a co-flowing air stream”; International journal of Hydrogen Energy. 2008.33, 3856 – 3862.Leung, Wierzba; “Effects of hydrogen addition on methane combustion”. Fuel Processing Technology. 2008. 89. 1142-1147Porpatham, Ramesh, & Nagaingam; “Effect of hydrogen addition on the performance of a biogas fuelled spark ignition engine”. International Journal of Hydrogen Energy 32, 2057 – 2065. 2007http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Generación Creativa. Generación Creativa : Encuentro de Semilleros de Investigación UNAB ; Volumen 05, Número 05 (Octubre 2016) ; páginas 157-162Estudio del efecto de la adición de hidrógeno en las propiedades de combustión de biogas en sistemas de premezcla atmosféricosStudy of the effect of the addition of hydrogen on the combustion properties of biogas in atmospheric premix systemsConferenceinfo:eu-repo/semantics/conferenceProceedingsMemoria de eventoshttp://purl.org/coar/resource_type/c_f744http://purl.org/redcol/resource_type/EC_ACUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en EnergíaSistema de Investigación SIUNABBiogasHydrogenFlammability limitsSpeed ​​of deflagrationEngineeringResearch proposalHotbeds of researchUNABEvent memoriesIngenieríaPropuesta de investigaciónSemilleros de investigaciónUNABMemorias de eventoBiogásHidrógenoLímites de inflamabilidadVelocidad de deflagraciónORIGINALGeneración_creativa_2016-157-162.pdfGeneración_creativa_2016-157-162.pdfArtículoapplication/pdf518068https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/16843/1/Generaci%c3%b3n_creativa_2016-157-162.pdf651e147b238f541bf4af43f784561bd4MD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8829https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/16843/2/license.txt3755c0cfdb77e29f2b9125d7a45dd316MD52open accessTHUMBNAILGeneración_creativa_2016-157-162.pdf.jpgGeneración_creativa_2016-157-162.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg11408https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/16843/3/Generaci%c3%b3n_creativa_2016-157-162.pdf.jpg6aff54d37966fc8c317f18589d3bf5e5MD53open access20.500.12749/16843oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/168432024-01-19 08:48:40.098open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.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