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[en] EXPERIMENTAL STUDY OF A HOMOGENEOUS MIXTURE COMPRESSION IGNITION ENGINE - HCCI / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DE UM MOTOR DE IGNIÇÃO POR COMPRESSÃO DE MISTURA HOMOGÊNEA - HCCIJOSE ALBERTO AGUILAR FRANCO 03 June 2019 (has links)
[pt] Uma bancada experimental foi desenhada e desenvolvida para realizar ensaios experimentais de um motor de ciclo Diesel utilizando gasolina como combustível. O motor (originalmente de ciclo diesel) foi adequado com diferentes dispositivos para funcionar em modo HCCI. Estas modificações não afetaram as condições originais do motor, podendo em qualquer momento voltar ao modo diesel. A instrumentação inclui medição de: temperatura (gases de escapamento, entrada da carga de admissão, óleo lubrificante), pressão (entrada do ar de admissão, entrada da gasolina, câmara de combustão), torque, rotação, vazão de ar, vazão de combustível. O motor foi submetido a diversas condições de operação e parâmetros de controle para estudar e analisar os efeitos da rotação do motor, da relação ar-combustível e da temperatura da mistura (ar-gasolina) de entrada na combustão HCCI. Os resultados indicam que as variações na quantidade de combustível e na temperatura de admissão têm um efeito direto na combustão HCCI. Maiores temperaturas ou quantidades de combustível provocam um avanço da fase de ignição, que teria uma influência direta no início da combustão e nas máximas pressões no interior da câmara de combustão. Os resultados também indicam que, incrementando a quantidade de combustível e variando a temperatura de admissão, mais energia útil é gerada até atingir o limite da zona de detonação, obtendo os melhores resultados para a temperatura de 75 Graus C com uma eficiência térmica de 34,2 por cento na rotação de 1900 RPM. Pequenos ganhos na eficiência de combustão são traduzidos em economias significativas de energia, reduzindo também os níveis de poluição dos gases de escapamento. / [en] An experimental device was designed and developed to perform experimental tests of a Diesel cycle engine using gasoline as fuel. The engine (originally Diesel cycle) was adequated with different devices to operate in HCCI mode. These modifications did not affect the original conditions of the engine, making it able return to the diesel mode at any moment. The instrumentation included measurement of: temperature (exhaust gases, intake charge admission, lubricating oil), pressure (inlet ar admission, injector nozzle, combustion chamber), torque, engine speed, crankshaft angle, air flow and fuel rate. The engine was submitted to various operating conditions and control parameters to study and analyze the effects of the engine speed, the air-fuel ratio and the temperature of the mixture (air-gasoline) in the HCCI combustion. The results indicate that variations in the amount of fuel and the intake temperature have a direct effect on HCCI combustion. High temperatures or amounts of fuel cause an advanced ignition, which would have a direct influence on the combustion timing and in the maximum pressure inside the combustion chamber. The results also indicate that increasing the amount of fuel and varying the inlet temperature, more useful energy is generated until it reaches the zone of detonation, getting the best results for the temperature of 75 C Degrees with a thermal efficiency of 34,2 percent at 1900 RPM. Small gains in combustion efficiency are translated into significant energy savings, reducing also the pollution levels caused by exhaust gases.
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[en] SIMULATION OF THE COMBUSTION PROCESS OF SANITARY LANDFILL GAS / [pt] SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE COMBUSTÃO DE GASES PROVENIENTES DE ATERROS SANITÁRIOSPEDRO RIOS DE MOURA TEIXEIRA 27 August 2004 (has links)
[pt] A utilização do biogás, proveniente de aterros sanitários,
para a produção de
energia elétrica mostra que os problemas ambientais
conseqüentes dos resíduos
sólidos podem ser revertidos em benefícios ambientais e
econômicos. Este projeto
apresenta resultados sobre a composição dos resíduos
sólidos em aterros sanitários
e investiga sua utilização como fonte de energia através do
seu processo de
combustão.
Foi estudado um modelo baseado na formulação de volumes
finitos, através
da utilização do código comercial Fluent (versão 6.2), que
inclui o modelo K-E de
turbulência, o modelo generalizado de taxas finitas de
Arrhenius e Magnunssen
para o cálculo das reações químicas e o modelo de radiação
por transferência
discreta, para simular o processo de combustão em fornalhas
industriais. O
objetivo deste estudo é investigar a aplicação do modelo na
simulação do processo
de combustão do biogás, avaliar a possibilidade de uso do
biogás como fonte de
energia e prever a formação de poluentes, tais como NO, CO
e SO2.
Na simulação do processo de combustão foram utilizados
modelos de uma
única reação global (1 etapa) para a oxidação dos
hidrocarbonetos e modelos de
duas reações (2 etapas). Para a previsão da formação de NO
investigou-se os
mecanismos thermal NO, prompt NO, e fuel NO. Os resultados
indicaram que o
mecanismo fuel NO foi o mecanismo dominante no processo de
formação do NO.
Os resultados encontrados indicam a possível aplicação do
modelo na
investigação do processo de combustão do biogás. De acordo
com os níveis de
temperatura e de fluxo encontrados avalia-se que o biogás
pode ser uma
alternativa importante como fonte de energia. Estudos
experimentais, contudo, são
necessários para um melhor aproveitamento do biogás. / [en] The utilization of the sanitary landfill gas for electric
power generation
shows how the solid waste environmental problems can be
reverted to
environmental and economical benefits. This screen shows
results about waste
composition in sanitary landfills and investigates its
utilization as energy source
through biogas combustion.
A model based on finite volume formulation was studied,
using the
commercial code Fluent (version 6.2), which includes the
template K-E of
turbulence, the finite rates generalized model of Arrhenius
and Magnunssen for
chemical reactions calculations, and, the discrete transfer
radiation model to
simulate the combustion process in industrial furnaces. The
objective of this study
is to investigate the application of this model to simulate
the biogas combustion
process, to evaluate the feasibility of using the biogas as
energy source and to
predict the formation of pollutants such as NO, CO and SO2.
In the combustion process simulations, models using one
global reaction (1
step), to the hydro carbonates oxidation, and models using
two reactions (2 steps)
were investigated. To estimate the NO formation, the
thermal NO, prompt NO and
fuel NO mechanisms have been investigated. The fuel NO
mechanism prevails
into this process.
Results show the possible application of the model studied
for the biogas
combustion process investigating. According to the
temperature and flows levels
found, it is possible to estimate that the biogas can be,
as energy source, an
important alternative. Experimental studies, however, are
necessary to better use
the biogas.
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[en] CONTRIBUTION TO THE LARGE EDDY SIMULATION OF A TURBULENT PREMIXED FLAME STABILIZED IN A HIGH SPEED FLOW / [pt] CONTRIBUIÇÃO À SIMULAÇÃO DAS GRANDES ESCALAS DE UMA CHAMA TURBULENTA PRÉ‐MISTURADA ESTABILIZADA EM UM ESCOAMENTO A ALTA VELOCIDADEFERNANDO OLIVEIRA DE ANDRADE 18 October 2017 (has links)
[pt] Uma metodologia híbrida envolvendo simulação de grandes escalas e função densidade probabilidade transportada (LES-PDF) é desenvolvida para realizar simulações de escoamentos turbulentos reativos a baixo número de Mach. Equações de transporte de massa, da quantidade de movimento e de um escalar são resolvidas em conjunto com uma equação de estado no contexto do método LES. A modelagem da turbulência é realizada pelo modelo clássico de Smagorinsky e a taxa de produção química é representada pela lei de Arrhenius, para reação de combustão única, global e irreversível. As equações de transporte
são discretizadas no espaço e no tempo mediante o uso de esquemas de segunda ordem, sobre malhas cartesianas uniformes, no âmbito do método dos volumes finitos. Os efeitos da turbulência sobre a combustão na escala sub-filtro são determinados por uma abordagem lagrangeana da PDF, a qual faz uso da técnica de Monte Carlo: equações diferenciais estocásticas (SDE), equivalentes a equação de Fokker-Plank, são utilizadas para a variável de progresso da reação química. LES e PDF evoluem simultaneamente, trocando informações a cada passo de integração no tempo, de modo que o campo de velocidade filtrado, a freqüência turbulenta e o coeficiente de difusão são fornecidos por LES, enquanto o modelo
PDF retorna a taxa de reação química filtrada. Devido ao elevado número de partículas empregado no modelo PDF, a paralelização do programa lagrangeano é realizada, com base na estratégia de decomposição de domínios, implementada no programa euleriano. O modelo final é usado para simular uma configuração experimental que consiste de uma chama de metano e ar, estabilizada entre
escoamentos paralelos de gases queimados e gases frescos em um canal de seção transversal quadrada constante. Uma comparação detalhada entre os resultados obtidos e os dados experimentais é realizada. / [en] A hybrid Large Eddy Simulation / transported Probability Density Function (LES-PDF) computational model is developed to perform the numerical simulation of variable-density low Mach number turbulent reactive flows. Transport equations for mass, momentum, and scalars are solved together with an equation of state within the LES framework. Turbulence is modeled using the classical Smagorinsky closure whereas chemical reaction is first addressed thanks to a global single-step chemistry scheme. The governing equations are discretized using second order accuracy spatial and temporal approximations applied to uniform Cartesian meshes within a finite volume framework. The effects of subgrid scale (SGS) turbulence on the combustion processes are accounted for by means of a Lagrangian transported PDF model which is coupled with the LES solver. The PDF model relies on the use of a Monte Carlo technique: Stochastic Differential Equations (SDE), equivalent to the Fokker- Planck equations are considered for the progress variable. LES and PDF models are solved simultaneously, exchanging information at each integration time step, the velocity
field, turbulence frequency and diffusion coefficient being provided by LES, whereas the PDF model returns the filtered chemical reaction rate. Parallelization of the Lagrangian solver has been performed based on the domain decomposition strategy, the same strategy being already implemented for the eulerian LES solver. The resulting computational model is used to perform the simulation of an experimental test case consisting of a CH4-air flame established between two streams of fresh and burnt pilot gases in a constant area square cross section channel. The accuracy of the numerical solutions provided by the hybrid LESPDF
approach is assessed by detailed comparisons with experimental data.
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[en] FLOW FIELD COMPUTATIONAL ANALYSIS IN A SOLID FUEL RAMJET COMBUSTOR / [pt] ANÁLISE COMPUTACIONAL DO ESCOAMENTO NO INTERIOR DO COMBUSTOR DE UM ESTATO REATOR A COMBUSTÍVEL SÓLIDOHELIO DE MIRANDA CORDEIRO 26 February 2003 (has links)
[pt] Essa dissertação realiza uma análise do escoamento reativo
e turbulento no interior do combustor de um estato reator a
combustível sólido. Investiga-se diferentes modelos para
prever a pirólise do combustível sólido. O modelo
matemático é baseado na solução numérica das equações de
conservação de massa, quantidade de movimento linear,
energia e equações de transporte para quantidades
escalares. O modelo de turbulência empregado é o (constante
de Von Kármán -taxa de dissipação da energia cinética
turbulenta) para altos Reynolds e na modelagem da combustão
emprega-se o formalismo da fração de mistura/função
densidade de probabilidade prescrita. Próximo às paredes, a
lei da parede é usada, sendo a camada limite dividida em
duas regiões, uma subcamada laminar e uma região totalmente
turbulenta. As transferências de calor e massa para as
paredes são calculadas utilizando-se a lei da parede
modificada com uso de um parâmetro de transferência de
massa. Os resultados obtidos através do modelo proposto
foram comparados com os resultados obtidos anteriormente com
outros modelos e com dados experimentais, verificando-se
que os mesmos apresentam um boa concordância com os dados
existentes na literatura, concluindo-se que o modelo é
satisfatório para o problema proposto. / [en] This dissertation presents an analysis of reactive and
turbulent flow field in a solid fuel ramjet combustor. The
ability of different models to predict solid fuel
pyrolysis is investigated. The mathematical model is based
on the numerical solution of the conservation equations of
mass, momentum, energy and transport equations for scalar
quantities. The energia cinética turbulenta - taxa de
dissipação da energia cinética turbulenta for high Reynolds
turbulence model is employed and the combustion is modeled
with the mixture fraction/prescribed probability density
function formalism. Close to the walls the law-of-the-wall
is specified, with the boundary layer divided into two
regions, a viscous sublayer and a fully turbulent region.
Heat and mass transfer at the walls are calculated using a
modified law-of-the-wall based on a blowing parameter. The
results obtained using the proposed model were compared
with other earlier models predictions and with empirical
data. It was verified that the results are in good
agreement with literature data, allowing to conclude that
the model presented is suitable for the prediction of the
mas s transfer and flow field in a solid fuel ramjet
combustor.
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[en] EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A DIESEL CYCLE ENGINE OPERATING ON DUAL-FUEL MODE: DIESEL / ETHANOL AND DIESEL / GAS / [pt] AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DE UM MOTOR DO CICLO DIESEL OPERANDO NO MODO BICOMBUSTÍVEL: DIESEL/ETANOL E DIESEL/GÁSJULIO CESAR CUISANO EGUSQUIZA 21 March 2011 (has links)
[pt] No presente trabalho, ensaios experimentais de um motor do ciclo Diesel consumindo etanol hidratado ou gás natural em substituição parcial ao óleo diesel, foram realizados. Os objetivos principais foram verificar as influências dos combustíveis alternativos e avaliar as técnicas do avanço da injeção do diesel e da restrição parcial do ar de admissão, em relação aos parâmetros característicos da combustão, desempenho e emissões. Com base nos dados do diagrama pressão-ângulo de virabrequim, foi possível analisar alguns parâmetros característicos da combustão, tais como o início da combustão, a máxima taxa de elevação de pressão e o pico de pressão. Os parâmetros do desempenho e emissões do motor foram analisados através do rendimento térmico e as concentrações de monóxido de carbono, hidrocarbonetos, material particulado e óxidos de nitrogênio. Os resultados obtidos mostraram que as técnicas avaliadas no modo bicombustível junto com as elevadas taxas de substituição do óleo diesel favoreceram a melhor queima dos combustíveis alternativos, refletindo-se favoravelmente em menores emissões de CO e MP, além de um pequeno aumento no rendimento térmico do motor. No entanto, houve também um acréscimo nas emissões de NOX e, no caso específico do avanço da injeção, foi notado um maior ruído gerado pelo motor. / [en] In this report, experimental tests of a Diesel cycle engine running with hydrous ethanol or natural gas with partial substitution for diesel fuel were performed. The main objectives were to verify the influence of alternative fuels and evaluate the advancing of diesel injection timing and the air partial restriction, regarding the characteristic parameters of combustion, performance and emissions. Based on data from the pressure-crank angle diagram, it was possible to analyze some characteristic parameters of combustion, such as the start of combustion, the maximum rate of pressure rise and peak pressure. The parameters of the engine performance and emissions were analyzed through the thermal efficiency and the concentrations of carbon monoxide, hydrocarbons, particulate matter and nitrogen oxides. The results showed that the techniques evaluated in dual fuel mode with higher rates of substitution of diesel fuel favored a better burning of the alternative fuels, reflecting favorably in lower emissions of CO and PM, and also in a small increase in the engine thermal efficiency. However, there was also an increase in NOX emissions and, in the specific case of the advanced injection timing, it was noted a louder noise generated by the engine.
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[pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DE CHAMAS TURBULENTAS NÃO PRÉMISTURADAS DE ETANOL E AR USANDO DIAGNÓSTICO LASER / [en] TURBULENT NONPREMIXED ETHANOL-AIR FLAME EXPERIMENTAL STUDY USING LASER DIAGNOSTICSJULIO CESAR EGUSQUIZA GONI 05 November 2021 (has links)
[pt] Técnicas ópticas não intrusivas foram utilizadas para obter imagens
instantâneas e médias de chamas turbulentas não pré-misturadas de etanol e ar
estabilizadas num queimador tipo bluff-body. O espalhamento Mie, PLIF
(fluorescência induzida em um plano laser) e PIV (velocimetria por imagem de
partículas) determinaram a distribuição da densidade de gotas no spray,
intensidade da fluorescência do radical OH, para mapear a zona de reação da
chama, e o campo da velocidade do ar, respectivamente. Inicialmente
propriedades de sprays de água são comparadas quando se variam as vazões de
combustível e de ar, mostrando assimetria de duas zonas de máxima intensidade
de espalhamento Mie próximas do bocal de injeção, nos casos de maior vazão de
jato, e nos casos de menor vazão, o fechamento do filme líquido ocorre na zona
central. Em seguida foram estudados dois regimes de combustão que
correspondem a duas vazões de combustível, para os quais foram caracterizadas,
a partir do sinal de fluorescência do radical OH, a estrutura instantânea e a média
das chamas turbulentas o que permitiu identificar zonas de extinção. A
superposição das imagens médias do OH-PLIF e de espalhamento Mie permitem
evidenciar, no caso de menor vazão, que o spray é completamente envolto pela
chama, o que representa um comportamento clássico para o desenvolvimento e
uso de modelos de combustão. No caso de maior vazão, o spray interage
fortemente com o processo de combustão, sendo este um caso que se afasta das
situações clássicas. / [en] A turbulent nonpremixed ethanol spray flame is characterized through
experiments using laser diagnostics. The spray burner has been designed to
generate a stable flame with the use of a bluff body. The experiments include
spatially-resolved measurements of visualization of droplets distribution (Mie
scattering), OH fluorescence intensity, which indicates the reaction zone (Planar
laser-induced fluorescence, PLIF) and mean air-flow velocity (Particle imaging
velocimetry, PIV). Initially, water sprays results are compared corresponding to
different flow rates, showing two asymmetric maximum intensity zones of Mie
scattering, which are found near the nozzle at jet velocities. For low flow
velocity, coalescence of droplets occurs in the central zone. Then two
combustion regimes have been studied, using OH PLIF that corresponds to two
different fuel flow rates. The instantaneous and average structure of turbulent
flames, allowed identifying local extinction regions. Combined Mie
scattering/PLIF results allowed determining, in the case of smallest fuel flow
rates, that the spray is surrounded by the flame, which represents a classical
situation for the development of combustion models for turbulent flames. In the
case of larger flow rate, discrepancies from the classical behavior were observed,
since droplets interact strongly with the combustion process.
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[en] EXPERIMENTAL CHARACTERIZATION OF THE SOOT DISTRIBUTION AT THE TURBULENT NEAR WAKE OF A BLUFF-BODY BURNER / [pt] CARACTERIZAÇÃO EXPERIMENTAL DA DISTRIBUIÇÃO DA FULIGEM NAS PROXIMIDADES DE UM QUEIMADOR TIPO BLUFF-BODYSUZANE PEREIRA DOS S NASCIMENTO 01 February 2019 (has links)
[pt] Entender o processo de produção de fuligem é crucial para o projeto de novos queimadores, como os de fornos industriais. Estes queimadores, que utilizam processos de combustão turbulenta, dependem de transferência de calor via radiação das partículas de fuligem para as paredes do forno para seu bom funcionamento. A fuligem formada na região de radiação deve ser oxidada para evitar problemas de saúde e meio ambiente. Mesmo tendo havido significativo progresso no decorrer das duas últimas décadas em
relação às chamas laminares, a interação entre a turbulência e a produção de fuligem ainda é um problema em aberto. Este trabalho apresenta resultados experimentais recentes da distribuição instantânea e média da distribuição de fuligem em chamas turbulentas de etileno/ar não prémisturadas estabilizadas em um queimador do tipo bluff-body. A intensidade de turbulência na região de esteira deste queimador é muito alta, levando a uma presença de fuligem intermitente e a estruturas de fuligem altamente distorcidas. A distribuição de fuligem é medida usando incandescência induzida por laser (LII), com uma excitação em 266 nm a 10 Hz e fluência de 0,8 J/cm2 e medição em 400 nm por uma câmera intensificada. Os resultados da técnica LII são comparados à técnica clássica de extinção da luz. Resultados da distribuição de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos também são apresentados. Os resultados obtidos permitem caracterizar a distribuição da função de densidade de probabilidade de fuligem. Nas situações de escoamento onde a turbulência da esteira é controlada pelo escoamento de ar, demonstra-se que a PDF da fração volumétrica de fuligem corresponde a uma distribuição lognormal. / [en] Understanding the soot production process is crucial to the design of new burners, such as those in industrial furnaces. Indeed, these burners, which use turbulent combustion processes, rely on radiative heat transfer from the soot particles to the furnace walls to operate properly. The soot formed within the radiation region must the be oxidized in order to avoid health and environment issues. Although there has been significant progress over the past two decades in relation to laminar flames, the interaction
between turbulence and soot production is still an open problem. This works presents recent experimental results of the instantaneous and mean soot distribution on non-premixed turbulent ethylene/air flames stabilized at a bluff-body burner. The turbulence intensity in the wake region of this burner is very high, leading to a soot intermittent presence and to highly distorted soot structures. The soot distribution is measured using laserinduced incandescence (LII), with 266 nm excitation at 10 Hz, 0.8 J/cm2 fluence and collected at 400 nm by an intensified camera. The results of the LII technique are compared to those of a classical of light extinction technique. Polyciclic aromatic hydrocarbon distribution results are also
presented. The results obtained allow to characterize the soot probability density function distribution. In flow situations where the wake turbulence is controlled by the air flow, the soot volume fraction PDF is shown to correspond to a lognormal distribution.
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[en] EXPERIMENTAL INVESTIGATION AND PERFORMANCE ESTIMATE OF DIESEL ENGINES BURNING NATURAL GAS / [pt] AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL E PREVISÃO DO DESEMPENHO DE MOTORES DIESEL CONSUMINDO GÁS NATURALRICARDO HERNANDEZ PEREIRA 22 August 2006 (has links)
[pt] Medidas do desempenho de quatro diferentes motores, todos
operando
no modo bicombustível Diesel / gás natural, foram
realizadas em dinamômetro
de bancada. Selecionaram-se os motores a ensaiar por suas
características
construtivas e operacionais, representativas das distintas
aplicações dos motores
Diesel (cilindrada, faixa de rotação, uso ou não da turbo-
alimentação e
arrefecimento do ar de combustão). Variou-se a razão de
substituição de Diesel
por gás natural de modo a levantar as regiões por onde a
operação
bicombustível é possível. Embora o foco do trabalho esteja
sobre o desempenho
também se tomaram dados relativos às emissões (fumaça /
opacidade), tanto
durante a operação original Diesel, quanto na
bicombustível. Foram propostas
correlações empíricas para o rendimento térmico indicado,
eficiência volumétrica
e atrito em motores Diesel. Podem-se usar, na falta de
dados experimentais
prévios, tais correlações na estimativa do desempenho de
motores diferentes
dos testados. Os resultados indicam que, por grande parte
dos campos de
funcionamento, apenas parte do gás natural efetivamente
queima. Em motores
operando a baixa carga cerca de 20 - 30 % do gás fornecido
passa ao coletor de
escape sem reagir. Desenvolveu-se um modelo simples para a
queima Diesel /
gás. Parâmetros empíricos exigidos por tal modelo foram
levantados com base
dos pontos experimentais obtidos. Sugere-se usar tal
modelo na previsão do
desempenho Diesel / gás de motores ainda não testados no
modo
bicombustível. Os resultados sugerem que, em motores
operando com razão ar /
gás natural superior a, aproximadamente, 30, a queima do
gás ocorre apenas no
entorno do Diesel. Em misturas de razão ar / gás inferior
a 30 a queima em
frentes de chama parece ocorrer. Em tais casos fica-se,
também, sujeito ao
funcionamento com detonação. As correlações empíricas
levantadas foram
utilizadas na conversão Diesel / gás natural de três
diferentes grupos geradores
de eletricidade (motores de 212, 535 e 1.570 hp). De forma
distinta das medidas
tomadas em laboratório as conversões destes geradores
foram feitas em campo,
sem oportunidade para a medida cuidadosa e metódica de
todos os parâmetros
de interesse. Os dados verificados nas conversões de tais
grupos geradores,
quando considerados adequados, foram incorporados ao
presente trabalho. / [en] Four Diesel engines, all running on the Diesel / natural
gas dual fuel
mode, were dynamometer tested. Engines were selected based
on their distinct
construction, operating parameters and engine field use.
The Diesel / natural gas
substitution was varied in order to determine the dual
fuel operation limits.
Measurements related to particulate emissions (smoke and
opacity) were also
made. Correlations for indicated thermal efficiency,
volumetric efficiency and
engine friction were proposed. It`s suggested that those
can be used on the
performance estimate of engines when little or no previous
test data is available.
The dual fuel test results indicate that, according to
engine load, part of the gas
does not burn. In engines running on low load as much as
20 - 30 % of the gas
supplied simply reaches exhaust manifold unreacted. A
simple model for the dual
fuel combustion was proposed. An empirical correlation for
a combustion
parameter, that arouse in the modeling was, base on test
results, proposed. It`s
suggested that the semi-empirical dual fuel model can be
used for the
performance estimate of Diesel engines, when burning
natural gas, not previously
tested on the dual fuel mode. Results indicate that, for
engines running on air /
gas ratios above 30, combustion appear to remain limited
to Diesel droplets
neighborhood. For richer mixtures gas combustion appear to
occur on flame
fronts. Audible knock was noticed on engines running on
air / gas ratios below,
approximately, 30. The empirical correlations proposed
were used for the dual
fuel conversion of three different genset engines (212,
535 and 1.570 bhp).
Gensets data, when appropriate, is also reported in the
present work.
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[en] USE OF BIOFUELS IN COMPRESSION IGNITION ENGINES: POTENTIAL OF DIESEL-BIODIESEL-ETHANOL BLENDS / [pt] UTILIZAÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS EM MOTORES DE IGNIÇÃO POR COMPRESSÃO: POTENCIAL DAS MISTURAS DIESEL-BIODIESEL-ETANOLFLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE 10 May 2017 (has links)
[pt] Para substituir parcialmente a demanda em óleo diesel de origem fóssil, reduzir os elevados custos de importação e respeitar as normas ambientais, políticas sustentáveis já levaram a substituir parcialmente óleo diesel por biodiesel. Entretanto, outras tecnologias, como as misturas diesel-biodiesel-etanol, estão sendo investigadas. O principal desafio dessas misturas consiste em melhorar a miscibilidade e a estabilidade do álcool no óleo diesel. No presente trabalho, formulou-se um aditivo original, a partir de compostos renováveis, que permitiu melhorar a faixa de concentração de etanol anidro dentro de óleo diesel com 15 por cento em volume de biodiesel e de temperatura onde observa-se misturas estáveis. Diversas propriedades físico-químicas das misturas aditivadas foram medidas em uma larga faixa de concentração de etanol para avaliar os aspetos de consumo, qualidade da combustão, comportamento a baixa temperatura, interação entre fluido e superfície, e segurança. Os resultados obtidos mostraram que misturas com, pelo menos, 1,0 por cento em volume de aditivo e até 20 por cento em volume de etanol anidro são estáveis para temperaturas superiores a 10 graus Celsius e respeitam a maioria das especificações brasileiras atuais para óleo diesel. Ensaios experimentais em um motor de ignição por compressão MWM 4.10 TCA (Euro III) foram realizados com estas misturas. Os resultados obtidos mostraram que a substituição do óleo diesel altera as características da combustão: o crescente teor de etanol leva ao aumento do atraso de ignição, à liberação de calor mais rápida e à diminuição da pressão máxima. Mesmo nessas condições não otimizadas de injeção e de combustão, os resultados mostraram uma melhor conversão da energia química no etanol para produzir potência efetiva, comparado com os valores encontrados nos motores flex fuel de ciclo Otto, além de um pequeno aumento no rendimento térmico do motor. / [en] In order to partially replace the demand of fossil diesel fuels, to reduce high import costs and to comply with environmental standards, sustainable policies have led to partially replace diesel fuel by biodiesel. However, other technologies, such as diesel-biodiesel-ethanol mixtures, are being investigated. The major challenge of these mixtures is to improve the miscibility and the stability of alcohol in diesel fuel. In this study, an original additive, from renewable compounds, improved the miscibility of anhydrous ethanol in diesel fuel with 15 per cent by volume of biodiesel and temperature in which stable mixtures were observed. Several physicochemical properties of the additivated mixtures were measured in a large range of ethanol concentration to evaluate aspects of consumption, combustion quality, behavior at low temperature, interaction between the fluid and the surface, and safety. The results showed that blends with, at least 1.0 per cent, by volume of additive and 20 per cent by volume of anhydrous ethanol are stable at temperatures above 10 degrees Celsius and respected most of the current Brazilian specifications for diesel fuel. Experimental tests on a compression ignition engine MWM 4.10 TCA (Euro III) were performed with these mixtures. The results showed that the diesel fuel substitution alters the characteristics of combustion: the increased ethanol content implied an increase of the ignition delay, a faster heat release and a decrease of maximum pressure. Despite these non-optimized conditions for injection and combustion, results showed a better conversion of ethanol chemical energy into brake power, in comparison to the values found in flex fuel spark ignition engine, in addition to a small increase in the indicated efficiency of the engine.
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[en] REDUCTION OF THE EMISSIONS IN GAS DIESEL GENERATORS / [pt] REDUÇÃO DAS EMISSÕES EM GERADORES DIESEL-GÁSCESAR GONZALO VERA VASQUEZ 31 March 2011 (has links)
[pt] O trabalho tem como objetivo a conversão de um grupo gerador, originalmente Diesel, para operar no modo Diesel-Gás, onde estes dois combustíveis são administrados simultaneamente no motor. Para tal foi utilizado um grupo gerador de 120KW, com um motor Perkins 1006 TAG (turbo alimentado com intercooler). Medidas experimentais foram realizadas tanto no modo Diesel quanto no bicombustível Diesel-gás. Foram avaliados: desempenho e, principalmente, emissões de poluentes atmosféricos. A redução das emissões foi realizada mediante a restrição parcial do ar de combustão, regulada por uma válvula tipo borboleta, que funciona eletronicamente, posicionada na entrada do coletor de admissão. A relação Diesel-Gás foi também avaliada, onde o segundo combustível era administrado através de um sistema eletrônico de injeção de gás natural. Os resultados indicam que em cargas baixas as reduções de monóxido de carbono e hidrocarbonatos são significativas (50% de redução de HC e 20% de CO) com máximas taxas de substituição. O mesmo se observa em cargas intermediárias. Em cargas médias e baixas observa-se um leve aumento nas emissões de óxido nitroso. Pode-se observar uma melhora no rendimento global do grupo gerador com o aumento da carga e da taxa de substituição. De forma geral, conseguiu-se reduzir os níveis de emissões em altas cargas, principalmente de hidrocarbonetos e monóxido de carbono. / [en] The objective of this study is converting a generator, originally Diesel, to operate in a Diesel-Gas; two fuels are administered simultaneously to the motor. One diesel generator of 120KW model Perkins 1006 TAG (powered with turbo intercooler), running on the Diesel / natural gas dual fuel mode, was tested. Experimental measurements were performed in both the Diesel and dual fuel diesel-gas. Are evaluated performances and; especially air pollutant emissions. The emission reduction was carried out by partial restriction of the combustion air with the help of an electronic throttle valve, positioned before the intake manifold. The ratio Diesel-Gas was evaluated, where the second fuel (natural gas) was administered with one electronic injection of natural gas. The results indicate that at low loads the reductions in carbon monoxide and hydrocarbons are significant (50% reduction in HC and 20% CO) with maximum replacement rates. Something like is observed at intermediate loads. In medium and low loads there is a slight increase in emissions of nitrous oxides. One can observe a slight increase in overall yield of the generator with the increased workload and the replacement rate; in general it was possible to reduce emissions at high loads, especially in hydrocarbons and carbon monoxide.
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