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dc.contributor.otherVargas, José Viriato Coelho, 1958-pt_BR
dc.contributor.otherMatos, Rudmar Serafimpt_BR
dc.contributor.otherUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.creatorGraciano, Vilmarpt_BR
dc.date.accessioned2024-03-01T14:13:03Z
dc.date.available2024-03-01T14:13:03Z
dc.date.issued2012pt_BR
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1884/31815
dc.descriptionOrientador : Prof. Dr. José Viriato Coelho Vargaspt_BR
dc.descriptionCoorientador: Prof. Dr. Rudmar Serafim de Matospt_BR
dc.descriptionTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Mecânica. Defesa: Curitiba, 07/12/2012pt_BR
dc.descriptionInclui Bibliografiapt_BR
dc.descriptionÁrea de concentração: Fenômenos de Transporte e Mecânica dos Solospt_BR
dc.description.abstractResumo: Esta Tese apresenta um modelo computacional genérico para motores de ignição por compressão (ICO) que usam como combustível diesel, biodiesel e/ou gás natural (biogás) produzidos de microalgas. Um modelo matemático simplificado para operação do motor em regime transiente e em regime permanente, o qual combina princípios da termodinâmica clássica e transferência de calor, foi desenvolvido para o espaço de trabalho do motor (cilindro do motor) com objetivo de fornecer respostas rápidas durante o projeto de sistemas. O modelo é baseado em parâmetros geométricos e de operação do motor (rpm, diâmetros do pistão e do cilindro, curso do pistão, temperatura de operação do motor, relação de compressão do motor, relação ar/combustível) e é capaz de calcular a pressão, a temperatura e a composição da mistura gasosa dento do cilindro como função do tempo (ou do ângulo de giro do virabrequim), tornando possível avaliar, na operação do motor, a pressão média indicada, a potência e o torque indicados em função da velocidade angular. As perdas por atrito são quantificadas com base em correlações empíricas para motores ICO de injeção direta de combustível, de forma que a potência e o torque efetivos podem ser obtidos. O ajuste e validação experimental do modelo proposto foram realizados por comparação direta de resultados obtidos com dados experimentais previamente publicados e catálogos com curvas características de motores. O modelo foi então utilizado para conduzir uma análise paramétrica de forma que os parâmetros que mais afetassem a performance do motor fossem identificados, objetivando melhorar o projeto de motores e futuros estudos de otimização. Os resultados numéricos obtidos demonstram que se pode esperar que o modelo seja uma ferramenta simples, mas importante para o projeto, controle e otimização de motores ICO alimentados por misturas combustíveis de diesel, biodiesel, e gás natural combinando precisão com baixo tempo computacional. O modelo prova ainda que há possibilidade de usar biogás em misturas com diesel e biodiesel com consumo médio, até 13,6% menor em relação ao uso de diesel, quando é usado somente biogás e que na mesma situação o consumo médio de biodiesel é até 12,4% maior. Nessas situações, a perda de potência resultou em 2,3% em média usando somente biogás e 1,1% em média usando somente biodiesel.pt_BR
dc.description.abstractAbstract: This Thesis introduces a general computational model for compression ignition engines (ICE) fueled by diesel, biodiesel and/or natural gas (biogas) from microalgae. A simplified mathematical model for the transient and steady state operation, which combines principles of classical thermodynamics and heat transfer, is developed for the working space of the engine (engine cylinder) in order to provide quick responses during system design. The model is based on geometric and operating parameters (e.g., rpm, piston and cylinder diameter, stroke, engine operating temperature, engine compression ratio, air-to-fuel ratio), and is capable of calculating pressure, temperature and gaseous mixture composition inside the cylinder as functions of time (or crank angle), so that it is possible to evaluate the engine mean indicated effective pressure, indicated power and indicated torque with respect to crank speed. Friction losses are quantified based on existing empirical correlations for ICE engines with direct injection of fuel, so that engine net power and torque are also assessed. The adjustment and experimental validation of the proposed model was performed by direct comparison of the obtained results with previously published experimental data and characteristic curves in engine catalogs. The model was then utilized to conduct a parametric analysis so that parameters that most affect engine performance are identified, aiming at improved engine design and future optimization studies. The obtained numerical results demonstrate that the model is expected to be an important and simple tool for design, control and optimization of ICE engines driven by diesel, biodiesel and natural gas fuel mixtures, combining accuracy with low computational time. The model proves that is possible to use biogas in fuel mixtures with diesel and biodiesel with average fuel consumption up to 13.6% lower than using diesel, using only biogas and that in the same conditions an averge fuel consumption of biodiesel up to 12.4% higher. In such situations the lost in power is about 2.3% using only biogas and 1.1 % using only biodiesel.pt_BR
dc.format.extent163f. : il. [algumas colors.], grafs., tabs.pt_BR
dc.format.mimetypeapplication/pdfpt_BR
dc.languagePortuguêspt_BR
dc.relationDisponível em formato digitalpt_BR
dc.subjectCombustiveis para motorespt_BR
dc.subjectMétodos de simulaçãopt_BR
dc.subjectMotores eletricospt_BR
dc.subjectEngenharia Mecânicapt_BR
dc.titleModelagem e simulação de motores a ingnição por compressão (ICO) movida a misturas de diesel, gás natural e biodieselpt_BR
dc.typeTesept_BR


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