Análisis de la estabilidad de la combustión en un micro-combustor con paredes onduladas y aletas

Resumen

La creciente demanda de energía portable ha impulsado el desarrollo de los sistemas micro-termofotovoltaicos. En ellos, el diseño del combustor es crítico, pues sus dimensiones reducidas provocan pérdidas de calor que dificultan la ignición y sustentación de la flama. El amoníaco, combustible libre de carbono, es una alternativa prometedora, aunque su baja inflamabilidad limita su aplicación. Este trabajo analiza, mediante dinámica de fluidos computacional, la inflamabilidad de mezclas estequiométricas de amoníaco-hidrógeno en tres combustores distintos: plano (S), con paredes onduladas (W), y con paredes onduladas y aletas (WF). Se variaron la velocidad de entrada y el porcentaje de hidrógeno. Se encontró que los combustores W y WF pueden sustentar flamas de amoníaco puro en un amplio rango de velocidades gracias a zonas de bajo número de Péclet en el dominio fluido. No obstante, la combustión se caracterizó por una baja liberación de calor y un incremento mínimo de temperatura respecto al ambiente, lo que podría sugerir que la llama se encuentra en régimen de “llama débil”.