Análise experimental e exergética da operação de um motor diesel com óleo vegetal

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Análise experimental e exergética da operação de um motor diesel com óleo vegetal

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Título: Análise experimental e exergética da operação de um motor diesel com óleo vegetal
Autor: Nieto Garzón, Nury Audrey
Resumo: A poluição ambiental e os impactos econômicos associados ao uso de combustíveis fósseis tem fomentado o estudo de fontes renováveis de energia. Na geração de energia elétrica em regiões isoladas é comum a utilização de grupos geradores a diesel. Neste cenário a utilização do óleo vegetal ou bio-óleo se apresenta como importante alternativa energética para operação de grupos geradores, tanto na geração distribuída como na geração de eletricidade em regiões isoladas. Três óleos vegetais foram estudados em projeto de pesquisa recentemente concluído no Laboratório de Combustão e Engenharia de Sistemas Térmicos (LabCET): óleo de soja, óleo de girassol e óleo de tungue. Neste trabalho em particular é apresentado o estudo experimental e exergético do óleo de soja e sua mistura de 50/50 (v/v) com óleo diesel. O desempenho do motor operando com óleo de soja e também com a mistura foi comparado com o desempenho do motor com óleo diesel. Os testes foram realizados na bancada dinamométrica existente no LabCET com a cooperação técnica do Laboratório de Hardware (LHW), ambos do Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC. Os trabalhos experimentais consistiram na caracterização das propriedades físico-químicas dos combustíveis e nos ensaios na bancada dinamométrica. Foram realizadas medições relativas ao consumo de combustível, rotação, torque, potência e emissões dos gases de exaustão (CO, CO2 e NOx). O desempenho do motor com cada combustível foi comparado na condição de 1800 rpm. Os resultados foram analisados de acordo com procedimentos estatísticos estabelecidos através de Análise de Variância (ANOVA) e teste Dunnett, este em particular para comparação com um combustível padrão. Os trabalhos teóricos se concentraram na avaliação termodinâmica dos combustíveis testados no motor. Entre os resultados obtidos é importante ressaltar o funcionamento satisfatório do motor com óleo de soja, apresentando inclusive um aumento da ordem de 1,3% na eficiência energética como também na eficiência exergética quando comparado com óleo diesel. No caso da mistura, o comportamento da eficiência energética e da eficiência exergética foi similar ao óleo diesel. Adicionalmente, os cálculos termodinâmicos comprovaram similar destruição de exergia na operação do motor com os três combustíveis testados. Os resultados comprovam a viabilidade técnica do óleo de soja no funcionamento de grupos geradores.Environmental pollution and economic impacts associated with fossil fuels dependency have fostered the study of renewable energy sources. For electric power generation in remote areas is common to use diesel-generators. In this scenario the use of vegetable oil or bio-oil presents itself as an important energetic alternative to operate generators, both for distributed generation and for electricity generation in remote regions. Three vegetable oils were studied in a research project recently finished at the Combustion and Thermal Systems Engineering Laboratory (LabCET): soybean oil, sunflower oil and tung oil. In the present work an experimental and exergetic study of soybean oil and its blend 50/50 (v/v) with diesel oil is described. The performance of the engine operating with soybean oil, with the blend and with diesel oil was studied. The tests were conducted on a dynamometer bench at LabCET in cooperation with the Hardware Laboratory (LHW), of the Mechanical Engineering Department of Federal University of Santa Catarina. The experimental work consisted of the characterization of physical-chemical properties of fuels, as well as of tests on a dynamometer bench. Measurements included fuel consumption, speed, torque, power and exhaust gas emissions (CO, CO2 and NOx). The engine performance with each fuel was evaluated at 1800 rpm. The results were analyzed in accordance with statistic procedures established by Analysis of Variance (ANOVA) and by the Dunnett´s test, which is used for comparison with a standard fuel. The theoretical work has focused on thermodynamic assessment of fuels used in the engine. Among the obtained results it is important to note the satisfactory operation of the engine with soybean oil, showing an increase of 1.3% in the energetic efficiency and exergetic efficiency similar when compared to diesel fuel. In the case of the blend, the behavior of the energetic and exergetic efficiencies was similar to that of diesel oil. Furthermore, the thermodynamic calculations showed that the exergy destruction in the engine operation was similar for the three tested fuels. The results demonstrated the technical feasibility of soybean oil in the operation of generators.
Descrição: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
URI: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/100900
Data: 2012


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