Sérios problemas ambientais têm origem em processos de combustão incompletos. Entre os produtos indesejados está a fuligem, considerada como um dos principais fatores da mudança climática observada nos último anos. Desta forma, ferramentas para diagnóstico da emissão de material particulado se fazem necessárias. Com o advento do laser, o desenvolvimento de técnicas óticas não intrusivas teve início. Dentre elas, destaca-se a técnica denominada incandescência induzida por laser (laser induced incandescence – LII), a qual pode gerar resultados resolvidos no espaço para a fração volumétrica de fuligem. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo experimental sobre a produção de fuligem em duas situações: na primeira, foram estudadas chamas laminares pré-misturadas de etileno e ar aplicando-se a técnica LII. Os resultados foram calibrados a partir da fração volumétrica de fuligem média empregando a técnica de extinção de luz, obtendo-se, então, resultados quantitativos espacialmente resolvidos da fração volumétrica de fuligem. A utilização de diferentes gases no escoamento anular também foi avaliada. A segunda situação abordada envolve o estudo de chamas laminares não pré-misturadas utilizando o gás natural como combustível. O impacto da diluição de inertes em diferentes proporções sobre a fração volumétrica de fuligem em diversas alturas da chama foi estudado por meio da técnica LII. Os resultados obtidos foram comparados à outros resultados presentes na literatura e servirão como validação de futuros modelos de formação de fuligem. / Serious environmental problems are assigned to incomplete combustion processes. Among the unwanted products, soot can be related as an important factor of climate changes observed in the last years. Thus, particulate material emissions diagnostic tools are necessary. Due the laser advent, the development of non-intrusive optical techniques was possible. One of the most importante technique is the laser induced incandescence, LII, which can generate spatially and temporally resolved results of soot volume fraction. In this context, an experimental study regarding the soot production was developed in two different situations: in the first one, premixed laminar flames of ethylene and air were investigated by applying the LII technique. The results were calibrated through the average of soot volume fraction results obtained by the light extinction technique. Therefore, it was possible to obtain quantitative results of spatially resolved soot volume fraction. Different gases employment at the annular flow were also evaluated. The second situation studied involves the analysis of natural gas laminar non-premixed flames. The impact of different inert gas dilution ratio on the soot volume fraction at different heights of the flame was evaluated by the LII technique. The results were compared to other authors and will serve as validation for future soot formation models.

O conceito de um motor rotativo de palhetas é apresentado e o modelo que opera similar aos motores recíprocos dois tempos é analisado. Este motor é formado por estator cilíndrico, rotor descentralizado, palhetas radiais e tampas laterais, similar aos compressores de palhetas radiais. Parâmetros geométricos estão definidos para que o motor possua características similares a dois motores recíprocos comerciais igualmente modelados. Suas geometrias estão detalhadas, assim como a modelagem termodinâmica e suas hipóteses, as quais devido ao caráter comparativo do trabalho não têm grande influência no alcance dos objetivos. Em relação aos motores recíprocos, o novo conceito prospecta algumas vantagens: maior compacidade; menor nível de vibrações; maior facilidade de alteração da razão de compressão; possibilidade de produção e montagem em módulos; e devido a todas estas, as maiores possibilidades para o projeto, fabricação, montagem e operação dos motores. Para melhor entendimento de algumas tendências relativas a estas vantagens, a sensibilidade dos parâmetros geométricos é estudada, com variações nos diâmetros do estator e do rotor, na espessura do rotor e das palhetas, na excentricidade entre rotor e estator, e no número de palhetas do conceito. Este estudo demonstra características únicas do motor rotativo de palhetas, dentre elas, a variação da espessura do rotor se destaca por proporcionar a alteração do tamanho do motor sem modificar os demais aspectos. A excentricidade entre o rotor e estator demonstra grande potencial na capacidade de alterar a razão de compressão do equipamento, inclusive podendo ser modificada após a construção do motor ou até mesmo durante sua operação. Também se destaca o número de palhetas, o qual tem influência direta sobre a curva de torque do ciclo e a efetividade do posicionamento das janelas de admissão e exaustão. Com isto, é concluída a caracterização da geometria e do funcionamento do motor rotativo de palhetas, obtendo uma boa base para as próximas etapas de seu desenvolvimento. / The concept of a rotary vane engine is presented and the model that operates similar to twostroke reciprocating engines is analyzed. This engine is formed by a cylindrical stator, decentralized rotor, radial vanes and side housing plates, similar to the radial vane compressors. Geometrical parameters are defined so that the motor has similar characteristics to two commercial reciprocating engines also modeled. Their geometries are detailed, as well as the thermodynamic model and its assumptions, which due to the comparative nature of the work do not have significant influence in achieving the objectives. With respect to reciprocating engines, the new concept is prospecting some advantages: higher compactness; lowest level of vibration; ease of adjustment of compression ratio; possibility of manufacture and assembly in modules; and due to all these, the numerous possibilities to the design, manufacture, assembly and operation of the engines. For a better understanding of some these advantages trends, the sensitivity of geometric parameters are studied, with variations in the diameters of the stator and rotor, in the thickness of the rotor and the vanes, in the eccentricity between rotor and stator, and in the number of vanes of the concept. This study demonstrates unique rotary vane engine characteristics, among them, the range of rotor thickness stands out for providing a change in engine size without changing other aspects. The eccentricity between the rotor and stator shows great potential for the ability to change the compression ratio of the equipment and can be modified even after the construction or even during operation of the engine. It also highlights the number of vanes, which has a direct influence on the torque curve of the cycle and the effectiveness of the positioning of inlet and exhaust ports. Therewith, the characterization of rotary vane engine geometry and operational design is complete, obtaining a good basis for its next development stages.

A radiação térmica é um mecanismo de transferência de calor muito importante em processos que envolvem gases participantes, como CO2 e H2O, em temperaturas elevadas. A dependência altamente irregular do coeficiente de absorção em relação ao número de onda torna a integração linha-por-linha (LBL) da equação da transferência radiativa (RTE) impraticável, sobretudo em situações onde a radiação pode ser apenas parte de um problema mais complexo. Modelos espectrais globais, como a soma-ponderada-de-gases- cinza (WSGG) e a soma-ponderada-de-gases-cinza baseada em linhas espectrais (SLW), representam alternativas à integração LBL. Entretanto, alguns modelos requerem o uso da aproximação de escala (que assume que as dependências espacial e espectral da seção transversal de absorção são separáveis). Essa aproximação pode produzir erros consideráveis, principalmente quando existem gradientes elevados de temperatura e de concentração. Neste trabalho, os resultados de alguns modelos espectrais globais foram comparados com os da solução LBL. E, a partir de algumas proposições dos modelos WSGG e SLW (integração espectral através de gases cinza e intervalos espectrais fixos por meio da definição de uma temperatura de referência), foi desenvolvida a soma-ponderada-de-gases-cinza com coeficientes não constantes (NCC-WSGG). Nesse modelo, os coeficientes de absorção e de emissão para cada gás cinza são funções polinomiais da temperatura. O modelo NCC-WSGG foi aplicado em problemas unidimensionais e bidimensionais, envolvendo CO2, H2O e mistura dessas espécies químicas. Comparações com a solução LBL mostraram que o NCC-WSGG pode fornecer resultados muito satisfatórios para o fluxo de calor e para o termo fonte radiativos em problemas não isotérmicos e não homogêneos. / The thermal radiation is a very important mechanism of heat transfer in processes that embody participating gases, as CO2 and H2O, at high temperature. The highly irregular dependence of the absorption coefficient with respect to the wavenumber makes the application of line-by-line (LBL) integration of the radiative transfer equation (RTE) prohibitive, principally in situations where the radiation can be only part of a more complex problem. Global spectral models, like the weighted-sum-of-gray-gases (WSGG) and the spectral line based weighted-sum-of-gray-gases (SLW), are alternatives to the LBL integration. However, some models demand the application of the scaling approximation (which assumes that the spatial and spectral dependences of the absorption cross-section are separable). This approximation can lead to pronounced errors, mainly under high gradients of temperature and concentration. In this work, some results obtained from global models were compared with the LBL solution. And, applying some proposals from WSGG and SLW models (spectral integration through gray gases and fixed spectral intervals by the definition of a reference condition), it was developed the nonconstant coefficient weighted-sum-of-gray-gases (NCC-WSGG). In this model, the absorption and emission coefficients of each gray gas are polynomials functions of the temperature. The model was applied to solve one and two dimensional problems, which were comprise of CO2, H2O and mixtures of these chemical species. Comparisons with the LBL solution showed that the NCC-WSGG can provide very good results for the heat flux and for the radiative heat source under nonisothermal and nonhomogeneous conditions.

Este trabalho teve por objetivo investigar a obtenção de espinélio MgAl2O4 nanoestruturado através da síntese contínua por combustão em solução e sua caracterização por diferentes técnicas. Incluso neste estudo a influência do tipo de combustível e a razão combustível-oxidante no tamanho do cristalito. As partículas de espinélio MgAl2O4 foram sintetizadas utilizando-se os precursores químicos nitrato de alumínio e nitrato de magnésio como fonte dos cátions metálicos. Uréia, glicina e sacarose foram empregadas como agentes redutores, com diferentes valores da razão combustível-oxidante para a sacarose. Estes parâmetros foram relacionados com sua influência no tamanho de cristalito, tamanho de partícula e área superficial. Na caracterização do pó obtido, foram utilizadas técnicas como análise termodiferencial (ATD) e termogravimétrica (ATG), granulometria por difração de laser (GDL), análise de área superficial (BET), análise cristalográfica por difração de raios X (DRX), morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As reações químicas da síntese contínua por combustão em solução resultaram na formação in situ de fases cristalinas para reações estequiométricas de uréia, glicina e sacarose e as deficientes de sacarose. Preponderância de fase amorfa ocorreu nas reações com excesso de sacarose para o pó como-sintetizado. A totalidade de fase cristalina foi obtida após um tratamento térmico a 900°C do pó como-sintetizado. Os pós de espinélio MgAl2O4 obtidos apresentaram-se como constituídos de cristalitos nanométricos, dispostos na forma de agregados de tamanho micrométrico. O tamanho de cristalito médio, calculado pelo método Single Line, a partir de dados de análises por DRX, foi de 13 nm. A área superficial média dos pós calcinados medida pelo método BET foi de 54 g/m2 Por análise granulométrica constatou-se um Tamanho de partícula médio de 17 μm para o pó como-sintetizado e 17,1 μm para o calcinado a 900ºC. As análises por MEV confirmaram a agregação das partículas do pó sintetizado, a partir de partículas preponderantemente esféricas e algumas com morfologia irregular. / This study has investigated a continuous solution combustion synthesis technique to obtain the nanostructured MgAl2O4 spinel powder and their characterize them by different tecniques. This study has also included the investigation of the influence of different kinds of fuel and fuel-to-oxidant ratio on crystallite size. The MgAl2O4 spinel powder was performed using aluminum nitrate and magnesium nitrate to obtain the metallic ions. Urea, glycine and sucrose were used like fuel, with several fuel-to-oxidant ratio. These parameters were correlating with powders characteristics, like crystallite size, particle size and superficial area. The techniques used for powder characterization included differential thermal analyzer (DTA), thermogravimetric analyzer (TGA), particles size analyzer (PSA), surface area by BET analysis, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The chemical reactions of solution combustion resulted on crystalline phase to the reactions with urea, glycine and sucrose (to desabilites on fuel and stoichiometric) and amorphous phase formation of MgAl2O4 in situ for as-synthesized powder. The crystalline phase formation of spinel MgAl2O4 was only succeeded obtained after a thermal treatment of as-synthesized powder under 900°C.The spinel MgAl2O4 powders obtained were composed of nano-size crystallites, but in micrometer-sized aggregates. The mean particle size calculated, via Single Line method, using XRD was 13 nm. PSA indicated that the synthesized powders contain a mean aggregates size with a tri mode distribution of around 17.1 μm. SEM analyses confirmed that the as-synthesized powders are composed of particles aggregation. They have an irregular morphology and nano-size crystallites.

O interesse no desenvolvimento de sistemas eficientes de combustão para reduzir a poluição ambiental e aumentar a eficiência de queima tem chamado a atenção para a combustão em meios porosos inertes. A recirculação de calor, induzida pela matriz sólida a partir dos produtos quentes para os reagentes frios, aumenta a temperatura da chama melhorando a sua estabilidade e permitindo a utilização de combustíveis com baixo poder calorífico. Um estudo teórico recente mostra que uma chama estabilizada por um plano de estagnação imersa em um meio poroso pode, sob certas condições, estender os limites de inflamabilidade de uma mistura de ar e combustível. Por outro lado, o plano de estagnação é um problema que simula o efeito da taxa de deformação do escoamento sobre a estabilidade da chama, o que é relevante para várias configurações de queimador poroso. Portanto, o foco deste trabalho é o estudo da combustão em um queimador poroso com um plano de estagnação. Um experimento é conduzido com empacotamento de esferas, onde uma chama pode ser estabilizada por plano de estagnação devido a um anteparo. A razão de equivalência e a taxa de deformação são controladas pelos fluxos de ar e de combustível e da distância entre injetor e anteparo. A posição da chama é aproximadamente determinada pelo campo de temperaturas medidas por termopares. Complementarmente é realizada uma análise numérica simplificada do problema na qual se pode verificar o efeito da taxa de deformação sobre a estabilidade de chamas em queimadores porosos. Os resultados mostram que é possível estabilizar chamas no interior do meio poroso com plano de estagnação, porém, não foi possível atribuir um aumento de temperatura devido ao aumento da taxa de deformação. / The interest in developing efficient combustion systems to reduce environmental pollution and increase the burning efficiency has called attention to the combustion in inert porous media. The heat recirculation, induced by the solid matrix, from the hot products to the incoming cold reactants, increases the flame temperature and improves its stability, allowing for the use of fuels with low heat content. A recent study shows theoretically that a flame stabilized by a stagnation plane immersed in a porous medium may, under certain conditions, to extend the flammability limits of a mixture of fuel and air. On the other hand, the stagnation plane imposes a certain strain rate on the flow field, which is relevant to various porous burner configurations. Therefore, the focus of this work is the study of combustion in a porous burner with a stagnation plane. An experiment is conducted with packing bed of spheres where a flame can be stabilized against a stagnation plane. The equivalence ratio and the strain rate are controlled by the flows of air and fuel and the distance between the injector and the stagnation plane. The flame position is approximately determined by the temperature field measured by thermocouples. In addition, it is performed a simplified numerical analysis of the problem in which one can see the effect of the strain rate on the stability of flames in porous burners. The results show that it is possible to stabilize flames within the porous medium with stagnation plane, however, it has not been possible to assign a temperature increase due to the increased strain rate.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Fculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Texto parcialmente liberado. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-07-26T16:05:27Z No. of bitstreams: 2 apendices.pdf: 5252208 bytes, checksum: 9ceb7b1d2672d0e29817137b85096df6 (MD5) 2009_JamilLimadaSilva_reduzida.pdf: 2215035 bytes, checksum: 104d16bd2de0e5dcf35c76b95cef1d6f (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-09-29T13:10:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 apendices.pdf: 5252208 bytes, checksum: 9ceb7b1d2672d0e29817137b85096df6 (MD5) 2009_JamilLimadaSilva_reduzida.pdf: 2215035 bytes, checksum: 104d16bd2de0e5dcf35c76b95cef1d6f (MD5) / Made available in DSpace on 2010-09-29T13:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 apendices.pdf: 5252208 bytes, checksum: 9ceb7b1d2672d0e29817137b85096df6 (MD5) 2009_JamilLimadaSilva_reduzida.pdf: 2215035 bytes, checksum: 104d16bd2de0e5dcf35c76b95cef1d6f (MD5) / Não basta levantar discussões sobre a importância da implementação de políticas para o desenvolvimento sustentável, é preciso que cada um, a cada momento de suas ações, aja alicerçado pelo verdadeiro sentido que representa esse conceito, fundamentalmente quando se relaciona com o conceito de desenvolvimento econômico. Para que ocorra sustentabilidade é necessário que haja mudanças nos meios de produção material, principalmente, naquilo que interfere nos ciclos naturais em transcurso na face do nosso planeta. O uso de combustíveis fósseis, por exemplo, tem contribuído cada vez mais para o aumento da poluição ambiental, gerando um efeito estufa cada vez mais intenso. Neste trabalho, que faz parte de meu projeto de pesquisa para o mestrado em ciências mecânicas, metodicamente inserido na abordagem Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTS & A), demonstramos o desenvolvimento de uma bancada de laboratório para testes avaliativos em motores de combustão interna, onde por meio de um avançado recurso tecnológico com software e interface gráfica, efetuam-se ensaios quanto à análise da potência, torque, rendimento e consequente emissão de gases. As adequações feitas nesse arranjo proporcionam facilidade de operação dos instrumentos, redução no tempo de mensuração de parâmetros, assim como um controle rígido e eficaz no que diz respeito à emissão de poluentes, segundo as atuais normas em vigor. Além disso, torna-se uma alternativa para desenvolvimento de estudos em busca de melhoramento da combustão e, por conseguinte, do funcionamento de máquinas que emitem poluentes danosos ao ambiente. Ressaltamos que este dispositivo possui recursos para realização de teste com utilização de qualquer tipo de mistura com biomassas, pois o mesmo proporciona a condição de análise em todos os parâmetros operacionais, incluindo curva característica da potência, eficiência e rendimento do motor. Todas as operações citadas neste trabalho obedecem às legislações ambientais em vigor. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / It is not enough to lift discussions on the importance of the implementation of politics for the maintainable development, it is necessary that each one, to every moment of their actions, have found for the true sense that represents that concept, fundamentally when he links with the concept of economical development. So that there is sustainability is necessary that there are changes in the means of material production, mainly in that that comes interfering close to the natural cycles that happen in the face of our planet. The use of fossil fuels, for instance, it has been contributing more and more to the increase of the environmental pollution, generating a greenhouse effect more and more intense. In this work that is part of my research project for the master's degree in Mechanical Engineering, methodicament inserted in the approach Science, Technology, Society and Atmosphere (CTS & THE), we demonstrated the development of a laboratory bench for tests avaliativs in combustion motors interns, where through an advanced technological resource with software and graphic interface, they occur rehearsals as for the emission of pollutant. The adaptations done in that arrangement provide easiness of operation of the instruments, reduction in the time of measurements of parameters, as well as a rigid and effective control in what concerns the emission of pollutant, according to the current norms in energy. Besides, he/she becomes an alternative for development of studies in search of improvement of the combustion and consequently of the operation of machines that you/they emit pollutant harmful to the atmosphere. Reminding that, this device possesses resources for test accomplishment with use of any mixture type with biomasses, because the same provides the analysis condition in all of the operational parameters, including characteristic curve of the potency, efficiency and income of the motor. All of the operations mentioned in this work obey the environmental legislations in energy.

Determinação do desempenho de um motor à combustão interna com ignição por centelha, sem modificação em sua taxa de compressão volumétrica, usando álcool etílico vaporizado como combustível. Para facilidade de obtenção de dados usou-se um sistema de aquecimento elétrico para a geração do vapor do álcool etílico. Mediu-se as descargas de ar e combustível, a potência no eixo e a temperatura dos gases de escape para vários ângulos de avanço de centelha e rotações do eixo do motor. Os resultados obtidos foram comparados com o desempenho do mesmo motor funcionando com gasolina e álcool, pelo sistema de mistura usando carburador. O processo de vaporização pode ser aplicado a motores do tipo ciclo Otto , que poderão funcionar com álcool etílico ou gasolina, com poucas alterações em seu desempenho. / Performance determination of a spark-ignition combustion-engine, without modification in compression ratio, fueled with etanol vapours. The data acquisition was simplified by the use of an electric heater to generate the etanol vapours. The data acquired are flow of air and fuel, net power and escape gases temperature to various spark advance angles and engine speed. The performance was compared with those obtained with the carburator system motor, gasoline and etanol as fuel. The vaporization process will be applied in Otto cycle engines that may work with etanol or gasoline as fuels, with few performance alterations.

Submitted by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2018-09-19T15:25:10Z No. of bitstreams: 2 Tese - Thiago Eduardo Pereira Alves - 2018.pdf: 6446029 bytes, checksum: 608f540fa5df66d012459688ced998d9 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-09-20T11:36:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Thiago Eduardo Pereira Alves - 2018.pdf: 6446029 bytes, checksum: 608f540fa5df66d012459688ced998d9 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-20T11:36:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Thiago Eduardo Pereira Alves - 2018.pdf: 6446029 bytes, checksum: 608f540fa5df66d012459688ced998d9 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-07-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / n this study we investigated the structural, optical band-gap, and magnetic properties of CoFe2-xYxO4 ) nanoparticles (NPs) synthesized using a combustion reaction method without the need for subsequent heat treatment or the calcing process. The particle size measured from X-ray diffraction (XRD) patterns and transmission electron microscope (TEM) images confirms the nanostructural character in the range of 16–36 nm. The optical band-gap (Eg) values increase with the Y3+ ion concentration being 3.30 and 3.58 eV for x = 0,00 and x = 0,04, respectively. The presence of yttrium in the cobalt ferrite (Y-doped cobalt ferrite) structure affects the magnetic properties. For instance, the saturation magnetization, MS and remanent magnetization, Mr, decrease from 69 emu.g-1 to 33 and 28 to 12 emu.g-1 for x = 0,00 and x = 0.04, respectively. On the other hand the coercivity, Hc, increases from 1100 to 1900 Oe for x = 0,00 and x = 0,04 at room temperature. Also we found that MS, Mr, and Hc decreased with increasing temperature up to 773 K. The cubic magnetocrystalline constant, K1, determined by using the ‘‘law of approach’’ (LA) to saturation decreases with Y3+ ion concentration and temperature. K1 values for x = 0,00 (x = 0,04) were 3,3 x 106 erg.cm-3 (2,0 x 106 erg.cm-3) e 0,4 x 106 erg.cm-3 (0,3 x 106 erg.cm-3) at 300 K and 773 K, respectively. The results were discussed in terms of inter-particle interactions induced by thermal fluctuations, and Co2+ ion distribution over tetrahedral and octahedral sites of the spinel structure due to Y3+ ion substitution. Also, in the present work, zinc oxide (ZnO) nanoparticles were prepared by the polyol method which consist of zinc acetate acetate and sodium acetate in propylene glycol solution with control over the hydrolysis reaction time and subjecting to the variation of reaction parameters, as ratio of hydrolysis (th) and ratio of acetate (ta). It was observed that the reaction time of the hydrolysis and the addition of ions had a strong effect on the morphology and size of the ZnO particles. For example, transmission electron microscopy (TEM) images revealed that the ZnO samples were synthesized for short time of RH (10 min) and long time (300 min) in small rods and in elongated rod forms, respectively. On the other hand, using only zinc acetate reagent, as the ZnO samples crystallized into a coarse spherical shape. These differences can be attributed to the polarization of the acetate and the propylene glycol, i.e., the greater amount of deficits present in the preferred growth solution of the ZnO crystals. In addition, the HR time does not change changes in the optical band gap. For example, values ​​controlled by the Kubelka-Munk model decreased from 3.31 eV to 3.28 eV for the short HR time and the long HR time, respectively. This can be explained in terms of defects and is due to the change in particle sizes. X-ray diffraction patterns (XRDs) revealed that all the units crystallized the typical wurtzite structure of ZnO. However, the relative intensity of the diffraction peak (002) of the ZnO samples was synthesized with zinc acetate and was higher than the sensations from zinc acetate as sodium acetate. That is, an indication of direction should be directed toward the preferential growth of the crystals. Therefore, the morphology of the ZnO samples can be adapted using the polyol method, just as the physical properties are important for some technological applications. / Neste trabalho, foram investigadas as propriedades estruturais, ópticas e magnéticas de nanopartículas de CoFe2-xYxO4 ) sintetizadas pelo método de reação de combustão sem tratamento térmico subsequente ou o processo de calcinação. Os tamanhos de partícula medidos a partir de padrões de difração de raios X (DRX) e imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) confirmam nanoestruturas na faixa de 16-36 nm. Os valores de bandas ópticas (Eg) aumentam com a concentração de íons Y+3 sendo 3,30 e 3,58 eV para x = 0,00 e x = 0,04, respectivamente. A dopagem com ítrio na ferrita de cobalto afeta as propriedades magnéticas. Por exemplo, a magnetização de saturação (MS) e a magnetização remanescente (Mr), diminuem de 69 emu.g-1 para 33 e 28 para 12 emu.g-1 para x = 0,00 e x = 0,04, respectivamente. Por outro lado, a coercividade (HC), aumenta de 1100 para 1900 Oe para x = 0,00 e x = 0,04 à temperatura ambiente. Também foidescoberto que MS, Mr e HC diminuem com o aumento da temperatura até 773 K. A constante de anisotropia magnetocristalina (K1), determinada usando a lei de approach para magnetizações próximas à saturação diminuem com a concentração do íon Y3 + e com a temperatura. Os valores de K1 para x = 0,00 e (x = 0,04) foram 3,3 x 106 erg.cm-3 (2,0 x 106 erg.cm-3) e 0,4 x 106 erg.cm-3 (0,3 x 106 erg.cm-3) a 300 K e 773 K, respectivamente. Os resultados foram discutidos em termos de interações entre partículas induzidas por flutuações térmicas e distribuição dos íons Co2+ nos sítios tetraédricos e octaédricos da estrutura espinélio, principalmente devido à substituição iônica pelo Y3+. Também neste trabalho preparou-se nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) pelo método do poliol utilizando acetato de zinco e acetato de sódio em solução de propileno glicol com controle sobre o tempo de reação da hidrólise (RH) e submetendo à variação de parâmetros reacionais, como razão de hidrólise (th) e razão de contra íons acetatos (ta). Observou-se que o tempo de reação da hidrólise e a adição de íons acetato tiveram um forte efeito na morfologia e tamanho das partículas de ZnO. Por exemplo, imagens de microscopia eletrônica de transmissão (MET) revelaram que as amostras de ZnO sintetizadas por tempo curto de RH (10 min) e tempo de RH longo (300 min) cristalizaram em pequenos bastões e em formas de bastões alongados, respectivamente. Por outro lado, utilizando apenas reagente de acetato de zinco, as amostras de ZnO cristalizaram numa forma aproximadamente esférica. Essas diferenças podem ser atribuídas à relação da polarização do acetato e do propileno glicol, isto é, a maior quantidade de acetato presente na solução afeta o crescimento preferencial orientado dos cristais de ZnO. Além disso, o tempo de RH causou alterações no gap de banda óptica (Eg) das amostras. Por exemplo, os valores determinados pelo modelo de Kubelka-Munk diminuíram de 3,31 eV para 3,28 eV para os tempos, curto e longo de RH, respectivamente. Isto pode ser explicado em termos de defeitos estruturais e principalmente devido à diferença entre os tamanhos de partículas. Os padrões de difração de raios X (DRX) revelaram que todas as amostras cristalizaram na estrutura típica de wurtzita de ZnO. Contudo, a intensidade relativa do pico de difração (002) das amostras de ZnO sintetizadas apenas com acetato de zinco foi superior àqueles sintetizados utilizando tanto acetato de zinco como acetato de sódio. Isto indica de que o eixo c deve ser a direção de crescimento preferencial dos cristais. Portanto, a morfologia das amostras de ZnO pode ser adaptada usando o método poliol, assim as propriedades físicas que são importantes para algumas aplicações tecnológicas, poderiam ser controladas.

Nas últimas décadas, questões sobre o controle de emissões em motores à combustão interna e sobre a redução de consumo de combustível vêm sendo debatidas globalmente, com claros desdobramentos em especificações de controles mais restritos, a fim de permitir a comercialização de novos motores à combustão interna a consumidores mais exigentes, que presam pela qualidade de vida e meio ambiente. Mesmo com a introdução de novas tecnologias, os motores ainda apresentam uma grande perda da energia gerada por conta do atrito mecânico. Com base neste contexto, os projetos dos novos motores visam uma melhor eficiência térmica e mecânica, com auxílio de soluções de engenharia que possam beneficiar o desempenho dos motores, resultando em uma melhor queima do combustível e menor atrito. Um dos contribuintes mais relevantes para o atrito num motor é o sistema pistão-anel de pistão-camisa de cilindro que é o foco de muitos trabalhos em busca da redução das perdas por atrito. As propriedades dos filmes à base de carbono tipo diamante (Diamond-Like Carbon - DLC) são bem conhecidas por apresentam alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito, tornando-se adequados para diferentes aplicações tribológicas. O presente trabalho discute a viabilidade técnica de se aplicar um filme DLC amorfo hidrogenado, com gradiente de composição química, sobre a superfície interna brunida de camisas de cilindro para redução do atrito. A metodologia aborda duas espessuras de filme: 2,5 e 12,5 μm, depositadas pelo processo de deposição química em fase vapor assistida por plasma (PACVD), como alternativa para redução do atrito do motor e, consequentemente, redução no consumo específico de combustível, e ainda na redução do desgaste dos anéis de pistão e da superfície de trabalho da camisa de cilindro. Comparando camisas de cilindro com mesma rugosidade na superfície interna, denominadas camisas de referência (sem revestimento interno) e camisas recobertas com filme DLC, testes de bancada com movimento recíproco de contato mostraram redução do coeficiente de atrito (COF) em até 19%. Testes de motor ciclo Otto e Diesel em banco de prova com dinamômetro conferiram, respectivamente, uma redução da pressão média efetiva de atrito (FMEP) do motor em até 12% e consumo específico de combustível (BSFC) em até 2,5% em rotações de 1000 a 1400 rpm. / In the last few decades questions about emissions level control for internal combustion engines as well as fuel consumption reduction have been debated in a global bases with clear deployments in more restricted control specifications to allow the commercialization of new internal combustion engines to more restrictive markets that look for a better life quality and environment. Even with the introduction of new technologies the engines still present a significant loss of energy due to the mechanical friction. With base in this context, the new development projects seek for high mechanical-thermal efficiency linked with engineer that can benefit the engine performance with a better combustion process and reduced friction as well. One of the most relevant contributors for the friction in an engine is the piston-piston ring-cylinder liner system which has been the focus of many research works with focus on reduce engine friction losses. The properties of Diamond-Like Carbon films (DLC) are well-known such as superior wear resistance and low friction coefficients that makes suitable for many different tribology applications. This work evaluates the application of a graded hydrogen amorphous DLC film with applied over cylinder liner running surface. The methodology approach two coating thickness: 2.5 and 12.5 μm, deposited by the plasma assisted chemical vapor deposition process (PACVD) as the alternative solution for engine friction reduction and thus a reduction on brake specific fuel consumption (BSFC), and a improved wear resistance behavior of the piston rings and cylinder liner contact surfaces as well. By using baseline parts without inner DLC coating and DLC coated parts with similar running roughness surfaces, comparative reciprocating bench tests showed a tendency of coefficient of friction (COF) reduction in up to 19%. In a same trend, fired gasoline and diesel engine tests showed a friction mean effective pressure reduction (FMEP) in to 12% and small brake specific fuel consumption (BSFC) in up to 2.5% at low engine speed range respectively.

O carvão é um combustível mundialmente utilizado para geração termoelétrica de potência em larga escala. Seja qual for o equipamento utilizado para a queima do carvão, a taxa de reação depende de cinética química e de condições de transporte de massa. A cinética química é definida principalmente pela temperatura do processo, atmosfera reativa, composição química e estrutura física das partículas, e tamanho do particulado. O transporte de massa externo às partículas reativas depende da mecânica dos fluídos, e do tamanho e concentração de partículas. O transporte de massa interno às partículas reativas depende da mecânica dos fluidos do escoamento intra-partícula, e da estrutura física e tamanho das partículas. Esse trabalho visa contribuir para a evolução do conhecimento relativo à taxa de combustão intrínseca ou controlada por efeitos intra-partícula, para um carvão brasileiro CE4500 em particular. Desenvolve-se um estudo de combustão de carvão em experimentos termogravimétricos não isotérmicos, em atmosfera de ar. Avaliações do comportamento reativo são apresentadas tendo em vista a massa e tamanho de partícula da amostra, e a superfície BET e estrutura física do carvão e das cinzas. Coeficientes de taxa de reação intrínsecos são estabelecidos para combustão em condições identificadas como primária e secundária, a primeira levando em conta o efeito combinado de devolatização e combustão de carbono fixo, e a segunda levando em conta apenas a queima do carbono fixo. / Coal is a worldwide fuel for large scale thermoelectric power generation. Whatever the device used for burning coal, the ultimate reaction rate depends on chemical kinetics and mass transport conditions. Chemical kinetics is mainly defined by process temperature, reacting atmosphere, chemical composition and physical structure of the particles, and particulate size. Mass transport external to the reacting particules depends on fluid mechanics, and particulate size and concentration. Mass transport internal to the reacting particles depends on intra-particle fluid mechanics, physical structure of the particles and particulate size. This work aims to contribute for enhancing knowledge regarding the intrinsic or intra-particle controlled combustion rate of a particular CE4500 brazilian coal. A study is carried out regarding coal combustion in thermogravimetric non-isothermal experiments, in air atmosphere. Evaluations are performed on reaction behavior regarding the mass and particle size of the sample, and the BET surface area and the physical structure of the coal and the ashes. Intrinsic reaction rate coefficients are established for combustion in conditions identified as primary and secondary, the first accounting for the combined effect of devolatilization and fixed carbon combustion, and the second accounting for fixed carbon combustion alone.