Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of ethanol as fuel has encouraged many countries to improve their production for this purpose. However, costs relating to their current production model have been occasionally mentioned as a drawback to its use. Among these stands out costs the energy expenditure necessary for distillation of the wort, which creates a final product with approximate composition of 95% by volume of ethanol in water. An alternative to disposal cost of this would be the use of ethanol with high water content (above 5% by volume). With this in mind, this study aims to develop a mathematical model that, together with experimental data, assess the effect that the use of alcohol fuel blends super hydrated has on the performance of spark ignition engines. For this, together with the commercial hydrous ethanol, blends were prepared with volume fractions of 90% (E90W10), 80% (E80W20), 70% (E70W30) and 60% (E60W40) ethanol in water and tests conducted in which maintained the ignition point and the fixed point which is advanced to obtain the maximum brake torque (MBT). The model has presented a good agreement wich pressure gradients and temperature in the cylinder and predicted changes in power, torque, efficiency and specific consumption of ethanol with relative errors less than 7%. For the variations in the test conditions the relative error was less than 13%. However, improvements must be made to calculate the mass of water in the mixture. The specific consumption of the mixture gradually increased with water content on the blend. Among fuels tested, E70W30 exhibited the best performance, followed by E80W20, both of which had higher yields than the commercial ethanol. / O uso de etanol como combustível tem fomentado muitos países a aperfeiçoarem seus processos de produção. Contudo, os custos relacionados ao seu atual modelo de produção têm sido ocasionalmente apontados como uma desvantagem a utilização deste biocombustível. Entre estes custos destaca-se o gasto energético necessário para destilação eficiente do mosto fermentado, cujo produto final é o chamado etanol hidratado (cerca de 95% em volume de etanol em água). Uma alternativa promissora para a redução deste custo é o uso de etanol combustível com altas frações de água (acima de 5% em volume), o chamado etanol super-hidratado. Com isto em vista, neste estudo é proposta a elaboração de um modelo matemático que, em conjunto com dados experimentais, seja capaz de prever o efeito que o uso de etanol super-hidratado tem no desempenho de motores de combustão interna. Para tanto, em conjunto com o etanol hidratado comercial foram preparadas misturas de etanol com as seguintes frações volumétricas de água: 10% (E90W10), 20% (E80W20), 30% (E70W30) e 40% (E60W40). Os ensaios foram realizados considerando-se duas condições operacionais do motor: a) ponto de ignição fixo b) o ponto de ignição avançado para obtenção do torque máximo do motor. O modelo foi capaz de simular de forma satisfatória os gradientes de pressão e temperatura no cilindro e apresentou uma boa capacidade de previsão do desempenho do motor, avaliado a partir das variações de potência, torque, eficiência de conversão e consumo específico de combustível. Exceto para o consumo específico de combustível, onde o erro estimado para as variações foi maior que 20%, a estimativa para as variações nos demais parâmetros de desempenho apresentou erros relativos menores que 7%. Para as variações das condições de ensaio o erro relativo foi menor que 13%. Também foi observado que o consumo específico de combustível aumentou gradualmente com o aumento do teor de água. Dentre os combustíveis testados, o E70W30 exibiu o melhor desempenho, seguida pela mistura E80W20, sendo que ambos apresentaram rendimentos maiores do que o etanol comercial.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/7968 |
| Date | 28 March 2013 |
| Creators | Ambrós, Weslei Monteiro |
| Contributors | Pinheiro, Damaris Kirsch, Salau, Nina Paula Gonçalves, Machado, Paulo Romeu Moreira, Michels, Ademar |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, UFSM, BR, Engenharia de Processos |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300800000005, 400, 300, 300, 300, 500, 500, a5a6b5cf-0af3-46df-b502-03da35313aed, bd2fa03f-0283-4422-850b-f7dfedb5bfc4, f6584a8d-b792-472e-b9cc-78d2529681e6, d057ae2a-a148-48af-85b9-65024b293579, 1652c2d3-6475-4cc5-ae62-a299830e8cd8 |
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