Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2007. / Submitted by Kathryn Cardim Araujo (kathryn.cardim@gmail.com) on 2009-11-27T14:34:44Z No. of bitstreams: 1 2007_ArturEliasdeMoraisBertoldi.pdf: 2103620 bytes, checksum: ae2fb8a88040312f308ca0df09d08ed9 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2009-12-04T00:06:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_ArturEliasdeMoraisBertoldi.pdf: 2103620 bytes, checksum: ae2fb8a88040312f308ca0df09d08ed9 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-12-04T00:06:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_ArturEliasdeMoraisBertoldi.pdf: 2103620 bytes, checksum: ae2fb8a88040312f308ca0df09d08ed9 (MD5) Previous issue date: 2007-12-20 / Este trabalho descreve um estudo experimental do desempenho de motores de foguetes híbridos usando o par propelente parafina - óxido nitroso (N2O). O objetivo principal é propor uma lei de regressão para este par de propelentes, determinando-se as suas constantes de regressão. A motivação para o estudo reside no crescente interesse pela tecnologia híbrida em função da sua segurança, simplicidade, desempenho, baixo custo e baixa emissão de poluentes, principalmente em comparação com a tecnologia dos foguetes a propelentes sólidos. No entanto, a baixa taxa de regressão do combustível sempre foi um fator de limitação para os foguetes híbridos, mas recentemente foi identificada uma classe de parafina que apresenta taxa de queima três a quatro vezes superiores as taxas dos combustíveis híbridos tradicionais, tais como o HTPB (polibutadieno hidroxilado). Nesse contexto foi desenvolvida uma série de testes experimentais e propostas leis de regressão para o par propelente parafina – N2O em dois casos específicos. Foi analisado o desempenho de um motor híbrido de 250 N considerando dois sistemas de injeção de oxidante: um sistema de injeção direta através da utilização de um injetor de furos passantes e um sistema de injeção pressure-swirl (vortical pressurizado). Uma précâmara de mistura foi utilizada para analisar as oscilações de pressão na câmara de combustão do motor e foram discutidas as condições que levam à redução, ou à omissão em alguns casos, do uso de uma pré-câmara. Ao final foi desenvolvida uma placa injetora composta de nove injetores swirl-atomizado que possibilitou promover a ignição e manter a queima estável para altos fluxos de massa (em torno de 150g/cm2s), acima do valor tradicional aceito como limite superior para o HTPB ( ≅ 56g cm2s). Com essa configuração de injeção de oxidante foi possível observar taxas de regressão com valores acima de 9mm/s. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work describes an experimental study of paraffin-based hybrid rockets. The main objective was to determine the regression rate of paraffin burning with nitrous oxide (N2O). Hybrid rockets have attracted renewed attention because of their distinct advantages such as simplicity, safety, good performance, comparatively cleaner environmental characteristics, and lower cost, particularly compared to solid propellant rockets. However, conventional hybrid propellants present one very significant shortcoming, low regression rate. Recently it was identified a class of solid paraffin that burn three or four times faster than the traditional hybrid fuels, such as HTPB. Therefore a series of experiments was made to determinate a regression rate law for paraffin and nitrous oxide. It was proposed a regression rate law. Several experiments were performed with a large range of combustion ports and grain length. Using more than one injection systems it was possible study the influence of injection and pressure oscillations in the combustion chamber. It was develop a injection plate composed by nine swirl-atomizer injectors that showed a significant increase of the regression rate and the possibility of ignition with a high mass flux – around 150g cm2s, biggest the conventional value used as upper limit, ≅ 56, 25g cm2s. With this configuration it was possible to obtain regression rates values up to 9mm/s.

Documento confidencial. Não pode ser disponibilizado para consulta / Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Orientador : Yaro Burian Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T09:37:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bottura_CelsoPascoli_D.pdf: 6721613 bytes, checksum: e9326a5bb80b9d2e03bf3867413f4b94 (MD5) Previous issue date: 1973 / Resumo: Este trabalho analisa o controle de torque em um motor série para tração eletrica atraves de um sistema de malha fechada com modulação em largura de pulso e amostragem natural utilizando dois ti pos de controladores: proporcional e proporcional mais integral. Através de modelos matemáticos estabelecidos na forma de equações recorrentes não lineares implícitas, são formuladas condições de estabilidades, que se não satisfeitas podem causar o aparecimento de oscilações subharmônicas ou de oscilações pseudo-aleatórias / Doutorado / Doutor em Ciências

Orientadores : Raymond B. Peel ; Kamal A. R. Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T12:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galib_Flavio_M.pdf: 10049648 bytes, checksum: c6ceaeeb13eb73eb301046f2850b023f (MD5) Previous issue date: 1988 / Resumo: O presente trabalho tem, por objetivo, apresentar os resultados do desempenho de um motor MONZA (cilindrada 1.6 1, taxa de compressão 12:1) alimentado com álcool etílico pré-vaporizado. Foram feitas análises comparativas do ensaio do mesmo motor operando com sua carburação original, em plena carga e em cargas parciais, evidenciando-se as vantagens e desvantagens entre os dois métodos de alimentação. A geração de vapor de álcool foi feita através de um sistema que utiliza o calor disponível nos gases de escape. Este sistema foi dimensionado e construído de tal forma a possibilitar o controle da produção de vapor de álcool necessário, para todas as condições de operação do motor / Abstract: The objetive of this thesis is to present the results of performance tests on a GM MONZA engine of 1.6 1 and 12:1 compression ratio, using vaporized ethyl alcohol as fuel. Comparative testis were made on the same motor using the original carburator at full, and part load to demonstrate the two fuel systems. The alcohol was evaporated using the heat available in the exhaust gas. The system was designed to control the quantity of alcohol vaporized, sufficient for all operating conditions / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

La presente tesis tiene como objetivo plantear una metodología de análisis exergético que permita identificar los principales factores que producen las mayores pérdidas de energía en el proceso de combustión interna en motores de encendido por chispa. Una vez identificadas las principales pérdidas se sugieren estrategias específicas para mitigarlas en cierto grado, incentivando así a difundir las ventajas y aplicaciones que tiene el análisis Exergético para equipos térmicos. La estructura de la metodología propuesta está basada en metodologías internacionales de evaluación de motores tales como la norma SAE J1349 MAR2008 y SAE J1995, cuya aplicación permite realizar el análisis exergético de modo cuantitativo y con mayor simplicidad de cálculo en comparación con el análisis energético. Por lo tanto se presenta como una herramienta de cálculo más accesible hacia las personas, que con tan solo tener una base teórica general serán capaces de aplicarlo identificando los tipos, magnitudes y localizaciones de las irreversibilidades que se presentan durante el proceso de combustión cualitativamente. Para lograr el objetivo de esta tesis se inicia con la descripción de las características termodinámicas y mecánicas de los motores de combustión interna de encendido por chispa, luego se continuará con los conceptos teóricos necesarios para desarrollar el análisis energético y exergético. Además se propone la metodología de análisis según los ensayos realizados a un motor Nissan GA15DS de combustión interna encendido por chispa. Por último se valida dicha metodología mediante la comparación del análisis de los resultados obtenidos de los ensayos con trabajos similares anteriores a la presente tesis. También se presentan diagramas de Grassmann y Sankey que permiten observar el comportamiento de los flujos de exergía y energía identificando lugar y magnitud de las pérdidas. Adicionalmente se realiza la comparación de los resultados obtenidos del análisis energético con el exergético con fines didácticos para que el interesado pueda observar la ventaja y desventaja que posee cada tipo de análisis termodinámico. Finalmente, de los resultados obtenidos en los ensayos realizados, se llega a concluir que las principales irreversibilidades donde se disipa el mayor porcentaje de la exergía se dan en los gases de combustión, la transferencia de calor por radiación y por el sistema de refrigeración con un porcentaje de 10.3%,15% y 37.9% respectivamente. / Tesis

El presente trabajo consiste en el modelado y simulación de un motor turbo-jet capaz de producir 300N de empuje para uso aeronáutico. Se inició estudiando los principios de funcionamiento de dichos motores y se levantó información sobre la tecnología y ciencia actual relacionada al tema propuesto. En dicha búsqueda se identificó una falta de bibliografía local a nivel de pregrado. Ante esto y con miras a fomentar los estudios relacionados con la industria aeronáutica en el país, en el presente estudio se desarrolla el modelado y simulación de un motor turbo-jet de 300N para uso aeronáutico con componentes existentes en el mercado. Si bien este tipo de motor no es nuevo, fueron analizados cada uno de los componentes del motor turbo-jet, interrelacionando sus parámetros termodinámicos, a fin de obtener un modelo global que describa el comportamiento del motor. Además, el modelo fue implementado en Matlab y evaluado en sus límites operacionales. Los resultados de esta simulación presentan la sensibilidad de los parámetros de desempeño del motor (empuje, potencia y eficiencia) ante variaciones de la velocidad de ingreso de aire en la boquilla de admisión y la temperatura de los gases de combustión a la entrada de la turbina, considerando una altitud de 1000 m.s.n.m. Los resultados confirman que es factible obtener un empuje de 300N bajo las condiciones evaluadas. Posteriormente, se evaluó un análisis transitorio del funcionamiento del motor utilizando la herramienta Simulink. En dicho análisis, se estudió el comportamiento desde que el motor parte del reposo hasta que alcanzó un número Mach de 0,3 a 100 m.s.n.m. Esta simulación confirmó la capacidad del motor de llegar a dichas condiciones de operación; además, se identificó la necesidad de un sistema de arranque para la puesta en marcha del motor. En el capítulo 1, se aborda los fundamentos sobre el principio de funcionamiento, las bases termodinámicas y los sensores a emplear. En capítulo 2, se presenta el estado del arte actual. Posteriormente, en el capítulo 3, se realiza el modelo termodinámico del motor de interés, y se propone un cálculo ejemplo. Finalmente, en el capítulo 5, se presenta el comportamiento de los parámetros termodinámicos del motor turbo-jet. / Tesis

En la actualidad, el biodiesel constituye una alternativa y un complemento al diesel para reducir la contaminación ambiental y la escasez de combustibles fósiles, siendo un medio de energía renovable menos contaminante que el diesel convencional. Las características de este combustible lo hacen apropiado para funcionar en motores de encendido por compresión, sin tener que realizar cambios importantes al diseño del motor. En el presente trabajo se realizó una evaluación experimental del efecto de la utilización de 3 mezclas de diesel y biodiesel en porcentajes volumétricos de 5%, 7,5% y 10% (DB5, DB7,5 y DB10) sobre los parámetros relacionados al consumo de combustible y las emisiones contaminantes. Las pruebas experimentales se realizaron en un motor Cummins de encendido por compresión, 6 cilindros, 6.7 litros, turbo cargado; instalado en un banco de pruebas dinamométrico en el Laboratorio de Energía de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Las pruebas experimentales consideraron 4 regímenes de giro (1000, 1300, 1600 y 2000 rpm) y 4 niveles de carga: 9.4, 18.8, 28.2 y 37.5 kPa, en términos de presión media efectiva. Ambas variables fueron establecidas como datos de entrada para cada ensayo y a partir de estas se midieron y calcularon los parámetros requeridos. En términos de desempeño del motor, se calculó la potencia efectiva, el consumo específico de combustible y el rendimiento efectivo para las 3 mezclas de diesel y biodiesel utilizadas. Los resultados indicaron que la potencia efectiva aumentó conforme se incrementó la velocidad de giro y carga del motor, pero se mantuvo constante para las tres mezclas. El consumo específico de combustible aumentó conforme se incrementó el porcentaje de biodiesel en la mezcla. El rendimiento efectivo presentó un aumento conforme se incrementó la carga en los ensayos, pero disminuyó al utilizarse más biodiesel en la mezcla. Respecto a los contaminantes gaseosos, se midieron el monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y óxidos de nitrógeno (NOx). A partir de los valores registrados, se obtuvieron las variaciones porcentuales más significativas entre las emisiones encontradas para las 3 mezclas empleadas. Las emisiones de CO y CO2 disminuyeron a medida que se aumentó el contenido de biodiesel en las mezclas, presentando el CO las variaciones más significativas. Por otro lado, las emisiones de NOx aumentaron conforme se incrementó el porcentaje de biodiesel en la mezcla. Los aumentos porcentuales más altos se encontraron a mayores cargas y velocidades más altas. / Tesis

En estos últimos años, se ha incrementado la búsqueda de nuevas alternativas energéticas para hacer frente a la demanda de combustible, en generación eléctrica y demás aplicaciones. Por tal motivo, se vienen estudiando distintos tipos de combustibles alternativos, y a su vez, las diferentes formas de su uso en motores de combustión interna. En el presente trabajo de tesis, se evaluó los efectos de la sustitución parcial del combustible diesel por el gas natural sobre el rendimiento y emisiones contaminantes de un motor Diesel aplicado a la generación eléctrica. Para ello se implementó un banco de pruebas capaz de registrar las variables asociadas al funcionamiento del grupo electrógeno y se realizaron algunas modificaciones en el motor para suministrar gas natural en la línea de admisión del aire. Además, se diseñó un banco resistivo para variar la carga impuesta al motor. La metodología de las pruebas experimentales consistió en evaluar 6 niveles de carga y en cada una de ellos se analizó el funcionamiento en el modo Diesel original y en el modo diesel/gas natural. Para este último se definió 4 distintos niveles de consumo de gas natural. Luego de las pruebas realizadas se encontró que para todos los niveles de carga, se logró reemplazar más del 80% del consumo de diesel por gas natural; en estos niveles de sustitución y en cargas altas el rendimiento del grupo electrógeno permaneció prácticamente constante. Por otra parte, las emisiones de NOx se redujeron para todos los niveles de carga cuando se alcanzaron los máximos niveles de sustitución de diesel por gas natural; sin embargo existe un aumento en las emisiones de HC y CO, especialmente cuando se aplicaron bajos niveles de carga eléctrica. / Tesis

Este trabajo tiene como objetivo calcular la variación porcentual de las pérdidas de potencia, eficiencia y aumento de consumo de combustible de un motor de encendido por compresión de aspiración natural, que funciona a diferentes altitudes sobre el nivel del mar utilizando distintas mezclas BX. La metodología consistió en calcular por separado las variaciones en las características del motor debido a la altitud y mezclas BX, luego se sumaron para encontrar la merma total en el desempeño, esto fue posible utilizando métodos de cálculo empíricos para cada caso y supuestos que no consideran las características del combustible para cuantificar el efecto de la altitud en el motor, a su vez, las propiedades del aire no intervienen en el cálculo del efecto de las distintas mezclas BX en el motor. El trabajo contiene tres partes: en la primera se analiza el efecto que tiene la altitud en el desarrollo de la potencia, eficiencia y consumo de combustible en el motor, el estudio demuestra que a medida que se incrementa la altura disminuye la densidad y presión atmosférica, limitando la potencia que puede desarrollar el motor. En la segunda parte se analiza el efecto que tiene el biodiesel de palma aceitera, si bien este combustible tiene características muy parecidas con el diesel 2, algunas propiedades cambian afectando el funcionamiento de un motor de encendido por compresión. El menor poder calorífico del biodiesel limita el desarrollo de la potencia del motor, pero la eficiencia térmica aumenta porque la lubricidad y viscosidad del biodiesel son mayores, lo que disminuye las pérdidas por rozamiento en el sistema de inyección. Para finalizar se presentan cuatro tablas porcentuales, las cuales permiten determinar la variación de la potencia y eficiencia que un motor de encendido por compresión de aspiración natural puede desarrollar y el consumo específico y volumétrico de combustible para distintas mezclas diesel-biodiesel a diferentes altitudes sobre el nivel del mar. De esta manera, si un usuario peruano quiere ir en este momento a una ciudad como Huaraz que queda a 3000 metros de altura con combustible B5 puede saber que su motor estará limitado a desarrollar una potencia 35% menor que la nominal, con 20% menos de eficiencia, 45% más de consumo de combustible en masa y 44% de consumo de combustible en volumen. / Tesis

Un motor Diesel funcionando en modo Diesel/gas y a cargas bajas tiende a disminuir su rendimiento y producir más emisiones de hidrocarburos (HC) y monóxido de carbono (CO) en los gases de escape, especialmente cuando se utilizan altas proporciones de sustitución de gas natural. Por tal motivo en esta investigación se utilizan dos técnicas para controlar las emisiones de estos contaminantes y mejorar el rendimiento efectivo del motor, la restricción parcial del aire de admisión, para producir una mezcla de gas natural-aire eficazmente rica y el incremento de la temperatura de la mezcla airegas natural, para promover una mejor combustión. Un motor Diesel adaptado a un banco de pruebas en el Laboratorio de Energía de la PUCP que funciona en modo diesel original y modo Diesel/gas natural se utiliza a través de la experimentación. Se analizan los parámetros del consumo específico de combustibles (diesel y gas), rendimiento efectivo, presión en el interior del cilindro y emisiones de HC, CO y óxidos de nitrógeno (NOx) en los gases de escape. Los ensayos son realizados en una amplia gama de condiciones de funcionamiento (velocidad del motor, carga y relación de sustitución Diesel/gas). La eficiencia efectiva y las emisiones de HC, CO y NOx del modo Diesel/gas se encuentra afectadas cuando se utiliza la restricción parcial de aire y una mayor temperatura de la mezcla aire - gas natural. Los resultados demuestran que es posible mejor las prestaciones del modo Diesel/gas en el uso de ambas técnicas. / Tesis