Simulation of absorption spectra for determination of temperature in flames / Simulação de espectros de absorção para determinação de temperaturas em chamas

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

Um dos métodos não intrusivos para medição de temperatura de chamas e concentração de espécies que tem sido utilizado com sucesso em trabalhos de literatura é a espectroscopia de absorção a laser de diodo. Para cálculo da temperatura, basicamente são comparados espectros de absorção de moléculas presentes na chama (a grande maioria utilizando a molécula de água) com espectros simulados teoricamente. Neste trabalho, foi desenvolvido um programa de simulação de espectros de absorção de alta resolução de moléculas a partir das bases de dados HITRAN (HIgh-resolution TRANsmission molecular absorption database) e HITEMP (HIgh-TEMPerature spectroscopic absorption parameters). A base de dados HITRAN apresenta, dentre outros, dados de posição e intensidade de linhas de absorção e de emissão (a 296 K) para 39 moléculas, incluindo a de água, produto da combustão de hidrocarbonetos. A base de dados HITEMP fornece os mesmos dados para moléculas de H2O, CO2 e CO, ampliando a base de dados para linhas que apresentam baixa intensidade de absorção em temperaturas próximas à ambiente, mas consideráveis em altas temperaturas, presentes na combustão. O programa de simulação foi desenvolvido em C++ para Windows. O primeiro passo do programa é o cálculo da intensidade na temperatura da simulação.A seguir, considera-se que as linhas têm um perfil de Voigt, obtido pela convolução de um perfil gaussiano Doppler (alargamento devido à temperatura) com um perfil de Lorentz (alargamento por pressão). Leva em conta, também, o deslocamento por pressão para cada uma das linhas. O espectro obtido é o resultante da soma da contribuição de todas as linhas em cada ponto do espectro. O número ideal de pontos em uma região espectral de simulação é calculado pelo programa, garantindo uma boa resolução gráfica. O programa pode ser utilizado para a simulação de espectros de absorção de alta resolução de todas as moléculas presentes na base de dados HITRAN (ou HITEMP). Os resultados das simulações foram comparados com espectros simulados e experimentais de artigos da literatura, apresentando boa concordância com os mesmos. O programa foi, também, utilizado para simulação de espectros de água nas condições experimentais de um estato-reator a combustão supersônica (scramjet) que será construído no IEAv/CTA e utilizará a espectroscopia de absorção da molécula de água como método não intrusivo de análise. O método de medida de temperatura baseado na espectroscopia de absorção pode ser usado para obter temperaturas de chamas de até aproximadamente 2500 K, com um desvio padrão de aproximadamente 5%.

ASSUNTO(S)

espectroscopia a laser simulação computadorizada transmitância compustÃo e propulsÃo espectropia de absorção controle de combustão espectroscopio na chama combustion control molecular spectra transmittance análise de espectros computerized simulation spectrum analysis espectros moleculares flame spectroscopy combustion and propulsion absorption spectroscopy laser spectroscopy

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