Caracterização da mistura e análise numérica do comportamento da injeção de biometano em rede de gás natural

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo dos principais parâmetros de caracterização da mistura de gás natural e biometano para diferentes concentrações. Os parâmetros analisados são: poder calorífico, massa específica, densidade relativa e índice de Wobbe, sendo os cálculos efetuados de acordo com a norma da ABNT NBR 15213. Para todos os parâmetros, os resultados são menores para o biometano puro e crescem linearmente na medida em que a concentração molar de gás natural aumenta na mistura. Em um segundo momento faz-se uma simulação numérica para investigar o comportamento da injeção de biometano em rede de gás natural considerando três casos de velocidade de entrada de biometano. Conclui-se que a utilização da correlação de Colebrook-White combinada com o uso do fator de atrito proposto por Serre et al., 1994 é satisfatória para os casos 1 e 2, enquanto que para o caso 3 a sua utilização se mostrou inadequada. A distância necessária para homogeneização da mistura dos gases para o caso 3 foi de aproximadamente 2,12m. Para os casos 1 e 2 não ocorreu homogeneização dentro da distância simulada.

This work presents a study of the main characteristic parameters of natural gas and biomethane mixture for different concentrations. The analyzed parameters are: heating value, density, relative density and the Wobbe index. Calculations are made following the requirements of the ABNT NBR 15213 standard. The values of all parameters are lower for pure biomethane as compared to those of the natural gas, and they grow linearly as the natural gas molar concentration increases. In a second moment, numerical simulations are carried out to predicting the behavior of the biomethane injection in a natural gas piping considering three biomethane inlet velocity cases. The pressure drop and the distance required to achieving homogenization of the mixture are analyzed. The use of the Colebrook-White equation combined with the friction factor Eq. (2.3) proposed by Serre et al. 1994, is satisfactory for cases 1 and 2, whereas for case 3 their use proved invalid. The distance required for homogenization the gases mixture for case 3 was about 2.12 m. For cases 1 and 2, the homogenization has not occurred within the simulated distance.