Orientador : Prof. Dr. Éverton Fernando Zanoelo / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 29/05/2015 / Inclui referências : f.56-68 / Área de concentração : Desenvolvimento de processos químicos / Resumo: Tendo em vista a necessidade do conhecimento de características de inflamabilidade de misturas combustíveis para propósito de armazenamento e processamento e a escassez destes dados na literatura, ensaios experimentais foram conduzidos para a determinação de limites de inflamabilidade de misturas de iso-butanol e gasolina sintética. Os experimentos foram conduzidos em temperaturas superiores às de ebulição dos compostos investigados e à pressão atmosférica, utilizando ar como oxidante. A câmara de combustão empregada nesta investigação, consistiu em um tubo de vidro com uma placa dispersora em sua base, utilizada como misturador. Acima da placa dispersora, foram inseridos dois terminais elétricos para a geração de centelha por diferença de potencial, que atuaria como fonte de ignição. Como os experimentos envolviam combustíveis líquidos à temperatura ambiente, a vaporização das amostras foi necessária antes de sua alimentação na câmara de combustão. Uma bomba peristáltica e um compressor foram utilizados para alimentação de combustível líquido e do ar, respectivamente. Para a vaporização do combustível, uma serpentina de cobre acondicionada em uma estufa de convecção forçada foi utilizada. Os limites de inflamabilidade foram determinados através da identificação de regiões de composição de mistura inflamável e não inflamável. A mistura era considerada inflamável quando em presença da fonte de ignição observava-se em três ensaios consecutivos a formação de uma chama autosustentada que se propagava até a extremidade superior da câmara de combustão. Testes de inflamabilidade realizados com combustíveis puros (acetona, etanol, isobutanol, iso-octano e n-heptano) geraram dados de limites de inflamabilidade que quando comparados com resultados análogos reportados na literatura corroboraram a validade do procedimento experimental. O diagrama de inflamabilidade da mistura de gasolina sintética (13% de n-heptano e 87% de iso-octano em fase líquida, v:v) e iso-butanol com percentuais em volume de 0 a 25% foi obtido a temperatura de 154 oC e a pressão atmosférica. Os limites inferiores de inflamabilidade obtidos para a mistura foram corretamente estimados pela regra de mistura de Le Chatêlier, mas a mesma falhou ao reproduzir os limites superiores, o que evidencia a importância da determinação experimental de limites de inflamabilidade para mistura de combustíveis. Palavras-chave: limites de inflamabilidade, segurança de processos, iso-butanol, iso-octano, n-heptano, efeito da temperatura. / Abstract: A set of experiments was carried out to determine the flammability limits of isobutanol and synthetic gasoline mixtures. These data, which are inexistent in the literature, are needed to design and operate safety chemical plants, but also for safe transport and storage of these blends. The experiments were performed above the temperature of saturation of the pure fuels and mixtures with air as oxidant at atmospheric pressure. The combustion chamber was a glass tube with a mixer at its base to have an homogeneous fuel-air mixture when it was in contact with the ignition source. The liquid fuel and air at ambient conditions were forced to flow through a copper serpentine placed in an oven, so it was possible to vaporize the liquid fuel and heat the mixture at a desired temperature. A peristaltic pump and an air compressor were used to do that. The flammability limits were experimentally found by the identification of flammable and non-flammable regions. The mixture was considered flammable when in the presence of the ignition source it allows the selfsustained flame propagation to the top of the combustion tube. Flammability tests with pure fuels (acetone, ethanol, iso-butanol, iso-octane and n-heptane) were performed to have results of flammability limits that when compared with analogous data from the literature confirmed the reliability of the adopted experimental procedure. The flammability diagram for the blend of synthetic gasoline (13% nheptane + 87% iso-octane in the liquid phase, v:v) and iso-butanol with volumetric fractions from 0 to 0.25 was obtained at 154 oC and atmospheric pressure. The lower flammability limits of such a mixture of fuels emerged from the flammability experiments were estimated correctly with the mixing rule of Le Chatêlier. However, the same model was not able to reproduce the measured upper flammability limits, which is an strong evidence of the importance of determining experimentally flammability limits for blends of fuels. Keywords: flammability limits, process safety, iso-butanol, iso-octane, n-heptane, effect of temperature.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/46173 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Santos, Cauê Cainã Mohler dos |
| Contributors | Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Zanoelo, Everton Fernando |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 68 f. : il., grafs., tabs., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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