Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-05T16:10:41Z No. of bitstreams: 1 2013_FábioRezendePradodosSantos.pdf: 3468992 bytes, checksum: efa8ff1fd5a9ca676baf6a3fa031dc9c (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-01-07T15:44:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_FábioRezendePradodosSantos.pdf: 3468992 bytes, checksum: efa8ff1fd5a9ca676baf6a3fa031dc9c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T15:44:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_FábioRezendePradodosSantos.pdf: 3468992 bytes, checksum: efa8ff1fd5a9ca676baf6a3fa031dc9c (MD5) / Os motores-foguetes líquidos modernos trabalham com diferentes tipos de combustíveis líquidos que fornecem simultaneamente energia e trabalho. Neste ultimo caso, o fluido de trabalho passa através de um bocal com o objetivo de gerar empuxo. A maioria dos motores modernos utilizam como combustível dois propelentes para criar o empuxo. Porem, um único par propelente não satisfaz todas as missões oferecidas por um foguete: algumas missões necessitam da possibilidade de mais carga útil ou um alcance maior. Assim, o melhor combustível e escolhido para cada situação, com base nas exigências especificas do foguete. Quando ha exigências diferentes e contraditórias, que não podem ser tratadas ao mesmo tempo, a escolha do par propelente e conduzida com base em decisões de conciliem as missões primordiais do foguete. Os dois índices básicos que determinam a qualidade do combustível são: a densidade especifica e o impulso especifico. Esses parâmetros influenciam na geração de energia e na massa do conjunto em todo o foguete. Hoje em dia, e necessário considerar também o aspecto ambiental e, por isso, entra como requisito o quanto o combustível pode causar danos não só ao meio ambiente como também aos seres humanos durante o manuseio. Nesse estudo, diferentes pares propelentes são testados para um mesmo modelo de motor, ou seja, com configuração predefinida, de modo que possam ser comparados. Os propelentes mais comuns foram examinados: oxidantes - tetróxido dinitrogênio, oxigênio liquido e AK27 (mistura que contem acido nítrico) e combustíveis - dimetil-hidrazina assimétrica (UDMH) e querosene. Cinco pares propulsores foram formados pela combinação dos componentes citados. Cálculos termogas-dinâmicos e perfis de câmara de combustão e do bocal expansor foram realizados para cada par propulsor. Com base na comparação das características de massa-energia dos pares propelentes formados, e possível avaliar qual e o combustível mais adequado de acordo com a missão. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Modem liquid rocket engines operating with different kinds of fuel, which constitutes simultaneously an energy source and source of work. In this last case, the fluid working passes through the cut of a nozzle, producing thrust. Most modem engines use a twocomponent fuel. A single propellant pair does not satisfy all possible missions offered by a rocket. Thus, the best fuel for each situation is chosen based on its specific demands. When there are different and contradictory demands that cannot be addressed simultaneously, the choice of the fuel is conducted on the basis of compromise decisions.The two basic indexes which determine the quality of fuel are: the specific density and the specific impulse. These parameters largely influence the power and the mass descriptions of engine, as well as the whole rocket. Nowadays, environmental concerts are also so important aspects to be considered when it comes to the choice of the best fuel. In this study, different propellant pairs are applied to the same preset engine configuration, so that they can be compared. The most common propellants were examined: oxidants - nitrogen tetroxide, liquid oxygen and AK-27. The fuels analyzed were: the asymmetric dimethyl hydrazine and kerosene. Five propellants pairs were formed by combining the cited components. Thermogasdynamic calculations and combustion chamber’s profiles were made for each propellant pair. Based on the comparison of mass-energy characteristics of the propellant pairs formed, it is possible to evaluate which is the most appropriate fuel according to the mission.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-08-23T15:22:32Z No. of bitstreams: 1 2013_GleciaVirgolinoSilva.pdf: 15347336 bytes, checksum: 1c889a4a9b7bd669b0909e9263c1a0d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-08-29T14:18:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_GleciaVirgolinoSilva.pdf: 15347336 bytes, checksum: 1c889a4a9b7bd669b0909e9263c1a0d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-29T14:18:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_GleciaVirgolinoSilva.pdf: 15347336 bytes, checksum: 1c889a4a9b7bd669b0909e9263c1a0d0 (MD5) / Os aditivos antioxidante, depressor do ponto de fluidez (PPD) e biocida foram estudados individualmente, e em conjunto, na forma de um pacote de aditivos, a fim de se avaliar o efeito da interação entre eles quando adicionados ao biodiesel. Os biocombustíveis utilizados tiveram três origens diferentes: dois deles foram produzidos no Brasil a partir de óleo de soja refinado e de fritura, e o terceiro foi de origem comercial adquirido em distribuidoras da Itália. Foram realizados ensaios de Estabilidade Oxidativa de biodiesel (Método Rancimat) utilizando antioxidante comercial Pirogalol(Py) e um antioxidante natural, Ácido Gálico(AG), como uma alternativa sustentável para o mercado, o qual pode ser extraído de taninos hidrolisáveis da planta Tara. Observou-se que o tempo de indução (>6 h) é atingido quando adicionado baixos teores destes antioxidantes. Paralelamente, o aditivo Liovac 415 foi utilizado como PPD, e as medidas de Ponto de Névoa e Ponto de Fluidez foram observados nas misturas de óleo diesel-biodiesel, mostrando-se eficiente a baixas temperaturas, mas sendo necessário aumento na quantidade inserida dependendo do valor esperado. Os biocidas testados foram selecionados em função da compatibilidade com o biodiesel, sendo escolhidos o Corina EF (Companhia Miracema-Nuodex/SP) e o Predator 8000 (Innospec/Itália), tendo este último fornecido excelentes resultados em misturas com 20% de biodiesel de soja em óleo diesel, aumentando a estabilidade das amostras analisadas em 289,19%(com AG) e 710,81%(com Py). Foram realizados testes óticos de injeção utilizando um sistema de injeção common-rail, em que a densidade do gás no interior do recipiente foi ajustada, a fim de simular a mesma condição operativa empregada no motor oticamente acessível. Os resultados apontaram que a adição de aditivos não alterou a penetração média do spray durante as injeções. Em seguida foram realizados testes no motor oticamente acessível utilizando-se as mesmas amostras de óleo diesel-biodiesel dos testes óticos no ambiente controlado. Observou-se que os parâmetros avaliados: pressão do cilindro, a penetração do spray e as emissões de gases, antes e durante as reações de combustão, foram similares nas amostras com e sem aditivos. De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que é possível usar o pacote de aditivos contendo tanto o antioxidante Pirogalol, quanto o Ácido Gálico, confirmando-se um aumento significativo na estabilidade oxidativa das misturas sem afetar o desempenho do motor. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The additives antioxidant, pour point depressant (PPD) and biocide were studied individually and in combination in the form of an additive package in order to evaluate the effect of the interaction between them when added to the biodiesel. Biofuels used had three different sources: two of them were produced in Brazil from refined soybean oil and frying oil, and the third was purchased from commercial sources distributors in Italy. Tests of Oxidative Stability of Biodiesel (Rancimat method) using commercial antioxidant Pyrogallol (Py) and a natural antioxidant, Gallic Acid (GA), as a sustainable alternative to the market, which can be extracted from the plant hydrolysable tannins Tara. It was observed that the induction time (> 6 h) is achieved when low levels of these antioxidants added. In parallel, the additive Liovac 415 was used as PPD, and measures of Cloud Point and Pour Point were observed in mixtures of diesel-biodiesel, being efficient at low temperatures, but it is necessary increase in the amount depending on the value entered expected. Biocides tested were selected based on their compatibility with biodiesel being the chosen Corine EF (Miracema-Nuodex/SP Company) and Predator 8000 (Innospec / Italy), the latter having provided excellent results in mixtures with 20% soy biodiesel in diesel, increasing the stability of the samples at 289.19% (to AG) and 710.81% (with Py). Tests were performed using an optical injection fuel injection system common rail, wherein the density of gas inside the vessel was adjusted to simulate the same engine operating condition used in optically accessible. The results showed that the addition of additives did not change the average penetration of the spray during the injections. Then tests were carried out on the engine optically accessible using the same samples of diesel-biodiesel optical tests in a controlled environment. It was observed that the parameters evaluated cylinder pressure, the spray penetration and the emission of gas before and during combustion reactions were similar in samples with and without additives. According to the results, it was found that it is possible to use additive package containing both the Pyrogallol antioxidant, as Gallic Acid, confirming a significant increase in oxidative stability of the mixtures without affecting the engine performance.