Flame temperature analysis in the oxycut process using acetylene gas: a numerical study

Abstract

To cut metals, the oxycut process uses a preheating flame, usually composed of oxygen and a combustible gas, in addition to a flame-independent jet of oxygen. In the present work, the partially premixed combustion model of a finite volume-based software was applied to analyze the flame temperature in a cutting tip of acetylene. At the torch inlet boundary, the flow rates of oxygen and acetylene were adjusted to sweep a wide range of fuel-oxygen ratio. The results pointed a peak surrounding the stoichiometric ratio, at 3106 °C for the literature and 2650.93 °C for the numerical model, contrasting a deviation of 14.65%. The maximum temperature occurs at 52.38% of oxygen volume for the literature and 50.03% for the model, a difference of 2.35 percentage points only. It is concluded that the results of the numerical approach attained the ends of the research.Para corte de metais, o processo oxicorte usa uma chama de pré-aquecimento, normalmente composta por oxigênio e um gás combustível, além de um jato de oxigênio independente da chama. No presente trabalho, o modelo de combustão de pré-mistura parcial de um software de volumes finitos foi aplicado, com o objetivo de analisar a temperatura de chama em um bico de maçarico de acetileno de corte. Na entrada da tocha, as vazões de oxigênio e acetileno foram ajustadas para varrer uma grande extensão da razão oxigênio-combustível. Os resultados apontaram um pico nas proximidades da proporção estequiométrica: 3106°C para a literatura e 2650,93°C para o modelo numérico, uma diferença de 14,65%. A temperatura máxima de chama ocorre a uma proporção volumétrica de 52,38% de oxigênio para a literatura e 50,03% para o modelo, uma diferença de 2,35 pontos percentuais apenas. Conclui-se que os resultados da abordagem numérica atingiram os objetivos da pesquisa.