Aprimoramento da eficiência de grupo motogerador diesel/biodiesel a partir de modelagem matemática e análise exergoeconômica

Abstract

Resumo: Nesta dissertação é apresentado um novo ciclo termodinâmico o qual proporciona uma performance superior ao ciclo Diesel utilizado atualmente. No novo ciclo o estágio de compressão e combustão foi alterado e substituído por um estágio de compressão isocórica e combustão adiabática. Este arranjo também permite um tempo de combustão maior para a queima de combustíveis mais complexos como o biodiesel e os óleos vegetais. Estudos elaborados pelo autor demonstram que o novo ciclo sugerido apresenta uma eficiência térmica aproximadamente 33% maior que o ciclo Diesel convencional. Foi desenvolvido um modelo matemático baseado na primeira e na segunda lei da termodinâmica para simular o funcionamento e a performance do novo motor e, além disso, foi desenvolvido um modelo matemático adicional para a implementação de um ciclo de potência a vapor com o objetivo de aproveitar a exergia dos gases da corrente de exaustão. Por último foi realizado uma análise exergoeconômica com o objetivo de comparar o custo do trabalho produzido no novo motor em relação ao ciclo convencional. Palavras-chave: Motor ciclo Diesel. Modelagem Matemática. Motor adiabático. Motor de baixa rejeição térmica. Biodiesel. Análise exergoeconômica. Motor ciclo Joule. Motor ciclo Stirling. Motor ciclo Ericsson.

Abstract: This Project propose a new thermodynamics cycle, which shows a superior performance, rather than a conventional diesel cycle. At this new engine, the compression and combustion strokes was modified and replaced by an isochoric compression stage and by an adiabatic combustion stage. This new arrangement allow a larger combustion time suitable for complex fuels like biodiesel and vegetables oils. Studies made by the author shows the new suggested cycle can reach a thermal efficiency 33% bigger than the conventional diesel cycle. It was developed a mathematical model based in the first and second thermodynamic laws to simulate the new engine operation and performance and, besides that, it was developed an additional mathematical model to implement a steam power cycle to consume the exhaust gas stream exergy. At the end, it was performed an exergoeconomics analyses to compare the cost of the power produced by the new engine with the conventional engine. Keywords: Diesel Engine. Mathematical Modeling. Adiabatic Engine. Low heat rejection engine. Biodiesel. Exergoeconomics Analyses. Six strokes engine. Joule Engine. Stirling Engine. Ericsson Engine