CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Second generation biodiesel fuels extracted from sources such as beef tallow and castor bean oil have gone through an increase in production, as they are being gradually added to soybean biodiesel which constitutes the primary biofuel in the country. These alternative materials have
potential do increase the fuelâs oxidation stability and, specifically in the case of beef tallow, reduce the cost of producing biodiesel. However, these sources also contribute to making the properties of the biodiesel/diesel blend more distant from those of conventional diesel fuel. Beef tallow biodiesel, for example, has a cetane number of 64.70, compared to 46.44 the soybean and 48 for mineral diesel fuel. In the case of castor bean biodiesel, its viscosity is 14.5 cSt, while soybeanâs is 4.2 cSt and mineral dieselâs is 2.5. It is expected that these unique characteristics should have noteworthy consequences in the injection, tomization and combustion processes of the fuel. This work intends to determine the extent of these consequences by characterizing each second generation biodiesel fuelâs impact on the apparent heat release rate. To this end,
experimental data on cylinder pressure and a heat release â or energy - analysis model on a combustion zone were utilized. The data were obtained from a medium sized turbo diesel engine operating at steady state for three different load levels. Biodiesel and diesel blends were prepared at concentration levels B10, representative of current commercial use, and B20, corresponding
to a greater biofuel adoption in a future scenario. Second generation sources were also compared
to data from soybean biodiesel, which forms around 75% of Brazilâs biodiesel production. At B20 concentrations, it was found that beef tallow biodiesel, due to its higher cetane number, hastened combustion by about 1◦ compared to soybean and 3◦ compared to mineral diesel. This
anticipation in ignition also caused a reduction in the amount of fuel consumed as a premixed flame. Combustion of castor bean biodiesel was mostly unchanged for high and medium loads compared to mineral diesel fuel. However, on the low load configuration (BMEP = 250kPa) and at B20 concentration, it caused a significant delay in combustion, likely from the collision of the fuel jet against the cylinder wall. / Os biodieseis de segunda geraÃÃo oriundos de fontes, tais como o sebo bovino e a mamona,
vÃm experimentando uma expansÃo em sua produÃÃo, sendo adicionados gradualmente ao
biodiesel de soja, que constitui a matÃria-prima predominante no paÃs. Essas matÃrias-primas alternativas podem aumentar a estabilidade à oxidaÃÃo do combustÃvel e, no caso do sebo, diminuir o custo de produÃÃo do biodiesel. Contudo, elas tambÃm contribuem para um maior distanciamento entre as propriedades das misturas diesel/biodiesel e o Ãleo diesel convencional. O biodiesel proveniente do sebo bovino, por exemplo, possui um nÃmero de cetano de 68,77 frente aos 52,10 do de soja e 48 do Ãleo diesel mineral. Jà o biodiesel de mamona possui viscosidade de 14,5 cSt, frente aos 4,16 do de soja e 2,5 do Ãleo diesel mineral. Espera-se que essas caracterÃsticas singulares tenham consequÃncias importantes nos processos de injeÃÃo, atomizaÃÃo e queima do combustÃvel. O objetivo deste trabalho à determinar a extensÃo dessas consequÃncias, caracterizando-se o impacto de cada um desses biodieseis de segunda geraÃÃo sobre a taxa aparente de liberaÃÃo de energia. Empregou-se, para tanto, dados experimentais de pressÃo no cilindro e um modelo de anÃlise de liberaÃÃo de calor, ou de energia, com uma zona de combustÃo. Os dados foram obtidos com um motor diesel turbo de mÃdio porte operando em condiÃÃes de regime permanente e a trÃs nÃveis de carga. Preparou-se misturas entre diesel e biodiesel nas concentraÃÃes B10, representativas do patamar atual de adiÃÃo de biodiesel ao diesel mineral, e B20, que corresponderiam à maior adoÃÃo de biocombustÃveis em um cenÃrio futuro. As matÃrias-primas de segunda geraÃÃo, sebo bovino e mamona, tambÃm foram comparadas a dados obtidos com o biodiesel de Ãleo de soja, que corresponde a cerca de 75% a atual produÃÃo brasileira de biodiesel. Para as misturas B20, constatou-se que o biodiesel de sebo bovino, por ter maior nÃmero de cetano, adianta a combustÃo em cerca de 1◦ com relaÃÃo ao de soja e 3◦ com relaÃÃo ao diesel mineral. Devido a este adiantamento da igniÃÃo, o biodiesel de sebo bovino tambÃm reduziu a quantidade de combustÃvel consumido pelo modo prÃ-misturado. A combustÃo das misturas contendo biodiesel de mamona ficou praticamente
inalterada para as condiÃÃes de alta e mÃdia carga com relaÃÃo ao Ãleo diesel mineral. Contudo, em baixa carga (bmep=250 kPa) e na concentraÃÃo correspondente a B10 e B20, o biodiesel de mamona provocou um atraso expressivo na combustÃo, provavelmente devido à colisÃo do jato combustÃvel com as paredes do pistÃo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:11054 |
| Date | 04 May 2016 |
| Creators | Justino Carvalho Cartaxo |
| Contributors | Andrà Valente Bueno, Maria Alexsandra de Sousa Rios, Daniel Albiero |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia MecÃnica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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