Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-01T11:40:21Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3748711 bytes, checksum: 8f8364b8fc3278aa92d66b7d0e9a2400 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T11:40:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3748711 bytes, checksum: 8f8364b8fc3278aa92d66b7d0e9a2400 (MD5) Previous issue date: 2015-11-04 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The cost of the kWh at the peak hour in Brazil may be up to nine times higher than the one at normal hours. This fact has served as motivation for industries, shopping malls, hotels, and so on, to utilize electrical generators. These generator sets generally comprise Diesel engines. The problem is that the exhaust gases from these engines are very harmful to health. On the other hand, Natural Gas, thanks to its high calorific power and its low emissions, is considered a clean-burning alternative fuel. Therefore, the Diesel engines converted to Otto cycle may considerably reduce the environmental pollution. Such a conversion, however, may have in turbocharged engines backpressure effects that increase the temperature of the turbine, reducing the energy efficiency of the engine. The present study analyzes the result and consequences of the replacement of the original manifold by another with smoother curves, as well as the cooling effect on the engine performance of the turbine of a Perkins turbocharged model 1104C-44TAG2, converted to the Otto cycle. First, tests were made running the engine with its original manifold without any cooling, and then, having the turbine cooled with room air. After the replacement of the manifold, new teste were performed. Initially, without cooling the turbine or the manifold. Then, after the replacement of the manifold, other tests ventilating the turbine and the manifold were made. In each test, one has registered: the maximum operation power; temperature of the exhaust gases and the engine consumption in terms of the backpressure due to the manifold. All the tests were performed with the aid of a hydraulic dynamometer. It was noted that the use of the new manifold allowed the reduction on the backpressure. Concerning the maximum power registration there was no difference in terms of the original or the new manifold, because what had limited the power was the temperature on the turbine, which was set at 660 oC. Therefore, whenever the temperature reached this limit, the engine was deliberated stopped. This fact also explains why the ventilation has allowed higher engine powers. The new manifold resulted in fuel reductions. / O valor do kWh, no horário de pico, no Brasil, pode ser até nove vezes maior do que aquele cobrado, fora do dito período, estimulando a indústria, shopping centers, hotéis, etc. a fazerem uso de grupos geradores. Tais grupos são, em geral, compostos por motores a diesel e gerador elétrico. O lado negativo destes motores advém da larga poluição ambiental que produzem. Por sua vez, o Gás Natural, graças ao seu elevado poder calorífico e pela baixa contaminação, quando queimado, é considerado um combustível nobre, alternativo ao diesel. Assim, o uso de motores Diesel turbinados, convertidos para o ciclo Otto, pode reduzir significativamente a poluição ambiental. Nessa conversão, um dos aspectos observados é a influência da contrapressão causada pelo sistema de exaustão dos gases de escape, que contribui para o aumento da temperatura da turbina do motor convertido. O presente trabalho analisa os efeitos da substituição do coletor de escape original por outro, de curvas mais suaves, como também o resfriamento da turbina, no desempenho de um motor Perkins turboalimentado, modelo 1104C-44TAG2, ottolizado para gás natural. Os testes foram realizados com os dois coletores de escape, em operações com e sem refrigeração (por ventilação) da turbina e do coletor. A cada teste, eram avaliados: a potência máxima de operação, a temperatura dos gases de escape e o consumo do motor, em função da contrapressão do sistema de exaustão. Tais testes foram realizados, com o auxílio de um dinamômetro hidráulico, e os resultados mostraram que, de fato, houve uma redução da contrapressão, com a substituição do coletor. No entanto, o motor Perkins ottolizado respondeu, de forma semelhante, para os dois coletores, no que diz respeito à potência máxima alcançada, variando somente devido aos efeitos provocados com e sem resfriamento da turbina e do coletor. Deve-se observar, todavia, que a limitação no valor da potência deveu-se às temperaturas alcançadas pela turbina, de aproximadamente 660 °C. Assim, com resfriamento da turbina, o motor atingiu potências mais elevadas. Verificou-se, ainda, que a modificação do coletor contribuiu para a redução do consumo do motor.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5488981 bytes, checksum: bc22a73599584c867e933138268f4187 (MD5) Previous issue date: 2014-06-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A large number of national companies has been using diesel gensets as an alternative to the electricity supplied by the local utility. Therefore, generators are used as an emergency power system or during peak hours. Peak hour in Brazil is between 5 to 10 p. m. As we know diesel engines contribute to the large increase in environmental pollution, since the diesel exhaust may contain fine particles associated with negative health effect, toxic air contaminants, as NOx and SOx. On the other hand, Natural gas is considered as a suitable choice rather than the use of diesel, because it possesses high calorific power, clean burning, and proper octane level for Otto cycle engine. The present work deals with the performance analysis of a Perkins engine turbocharged, diesel, model 1104C-44TA, converted into an Otto cycle engine to run on natural gas, also identifying the limiting factors of power in these types of engines. Giving the importance of the compression rate on the Diesel to Otto cycle conversion, the evaluation of the Perkins processed engine happened under the influence of three different rates: 7.6:1; 8.7:1 and 12.3:1. For each compressed rate, and stoichiometric mixture, the task was to choose the spark advance to guarantee best performances to the engine. All tests were performed with a hydraulic dynamometer. The results showed that, the best combination of those parameters are not sufficient to ensure the highest performance of a diesel converted engine. There was a consubstantial rise in temperature of the exhaust gases and on the turbine walls, due to the increase in the exhaust gases volume, compared to that of the burnt gases withdrawn from the original engine, impairing the efficiency and lifespan of the engine components. It was found, by energetic analysis, the compression ratio of 8.7:1, was the most efficient, among the other two, assuring the engine its best performance. As expected, at the compression rate of 7.6:1 the exhaust gases presented the highest temperatures. At compression ratio of 12.3:1 the gas emissions of the converted engine delivered highest NOx level and the lowest level of unburned hydrocarbons at the exhaust. Keywords: Diesel Turbocharged Engine. Diesel to Otto Cycle Conversion Process. Natural Gas. Performance. Energy Balance / Um grande número de empresas nacionais faz uso de grupos geradores a diesel como opção à eletricidade fornecida pela concessionária local. O emprego de grupos geradores é comum durante as horas de pico, que no Brasil, ocorrem entre as 17 e 22 h. Tais aparatos, juntamente com os motores veiculares a diesel têm contribuído para o grande aumento da poluição ambiental, uma vez que a queima deste combustível se faz com grande emissão de particulados, de NOx e de SOx. O gás natural é considerado uma alternativa ao uso do diesel por possuir um alto poder calorífico, queima limpa, e adequada octanagem para o ciclo Otto. O presente trabalho trata da análise de desempenho de um motor Perkins turboalimentado, a diesel, modelo 1104C-44TA, convertido para funcionar apenas com gás natural, identificando ainda, os fatores limitadores de potência nestes tipos de motores. Considerando a importância da taxa de compressão no processo de ottolização, o motor convertido foi avaliado sob a influência de três diferentes taxas: 7,6:1; 8,7:1 e 12,3:1. Para tanto, foram selecionados avanços de ignição que ao interagir com a mistura próxima da estequiométrica garantisse ao funcionamento do motor as melhores condições de desempenho, para cada taxa de compressão escolhida. Os ensaios foram feitos com o auxílio de um dinamômetro hidráulico e os resultados obtidos evidenciaram que, na prática, tais parâmetros não são suficientes para se assegurar os melhores desempenhos em um motor diesel ottolizado. Foi observado um aumento consubstancial na temperatura dos gases de exaustão e na turbina, em virtude da ampliação do volume dos gases de escapamento com relação àquele observado no motor original, com prejuízos para a eficiência e a própria vida útil do motor. Verificou-se, através das análises energéticas, que a taxa de compressão de 8,7:1 permitiu ao motor seu melhor desempenho, com relação à outras experimentadas. Como esperado, o motor operando na taxa de 7,6:1 produziu as mais elevadas temperaturas dos gases de exaustão. Com respeito às emissões gasosas, o motor convertido com taxa de compressão de 12,3:1 emitiu o maior nível de NOx e o menor nível de hidrocarbonetos não queimados