Algunas contribuciones a la modelización matemática de procesos de combustión de carbón

Abstract

En esta tesis se propone un modelo matemático que describe el comportamiento de los fenómenos que ocurren en el interior de una caldera de carbón pulverizado, de las utilizadas en una central térmica, y se dan las herramientas para resolverlo, Además se construye un programa de ordenador que, por medio de un interfaz gráfico, permite simular una caldera de carbón pulverizado de manera sencilla. Matemáticamente, se trata de un problema de dos fases acopladas formado por ecuaciones diferenciales ordinarias y en derivadas parciales relativas a ambas fases: la sólida y la gaseosa. La fase gaseosa establece las condiciones ambientales en las que se queman las partículas y la fase sólida proporciona fuentes para la mezcla gaseosa. Para la fase gaseosa se considera un modelo euleriano mientras que para la fase sólida se hace una descripción lagrangiana. Las ecuaciones de la fase sólida forman el llamado modelo de combustión, asociado a las partículas de carbón. Para ello se considera un modelo cinético simplificado formados por varias reacciones globales que tienen en cuenta la liberación de la humedad, la liberación y combustión de los volátiles y la gasificación del "char".