Simulación Numérica de la Oxidación Parcial de la Mezcla Metano-Aire en Presencia de Vapor de Agua en Medios Porosos Inertes

Abstract

Los procesos de oxidación parcial de combustibles fósiles se utilizan para generar gases reductores, principalmente compuestos por hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO). En la presente investigación se realiza la simulación numérica de la combustión en medios porosos inertes de la mezcla rica de metano-aire en presencia de vapor de agua a través de la utilización del modelo matemático desarrollado en el estudio de Toledo et al., Int. J. Hydrogen Energy, 33: 1818–1827 (2009). El modelo unidimensional para un volumen de control considera que no hay equilibrio térmico local entre las fases sólidas (medio poroso) y gaseosa, y asume que la velocidad de propagación de la llama en el medio poroso es menor a la velocidad de filtración de la mezcla rica de metano-aire. Se obtienen los perfiles de temperatura del sólido y del gas, las velocidades de propagación de la llama y los principales productos de la combustión (H2, CO) en un rango de relación de equivalencia desde la estequiometria hasta 2.4, para una velocidad de filtración de 12 cm/s. Los resultados numéricos muestran que los procesos de oxidación parcial en presencia de vapor de agua aumentan las temperaturas de combustión en ambas fases (sólida y gaseosa), aumentan la velocidad de propagación de la llama, obtienen una mayor producción de hidrógeno, manteniendo constante la de monóxido de carbono, en comparación con procesos de oxidación parcial sin presencia de vapor de agua. Se espera validar experimentalmente los resultados numéricos obtenidos.