Análise energética e exergética de um motor de ignição por compressão operando com diesel e biodiesel
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i16.23471Palavras-chave:
Termodinâmica; Ciclo diesel; Exergia; Energia.Resumo
Os impactos econômicos e ambientais ao uso de combustíveis fósseis tem incentivado a busca de fontes renováveis de energia. Em regiões isoladas é comum o emprego de geradores a diesel para a geração de energia elétrica. Assim o biodiesel se mostra uma grande alternativa para geradores elétricos. Neste estudo foram realizados a análise energética e exergética em um conjunto motor gerador ciclo diesel submetidos a 5 cargas alternadas operando com 5 misturas de combustíveis em diferentes porcentagens entre o diesel e o biodiesel de óleo de canola. Foram realizados 25 ensaios com o conjunto motor-gerador para estabelecer o consumo específico do combustível, temperatura dos gases de exaustão, energia do combustível, eficiência térmica, energia dos gases de exaustão, perdas por transferência de calor, exergia do combustível, eficiência exergética, exergia dos gases de exaustão, exergia destruída e a exergia das perdas por transferência de calor. Verificou-se que com o aumento da carga o consumo específico de combustível reduziu e o diesel puro exibiu o menor consumo. A maior eficiência térmica exibida foi para a mistura de B100 nas cargas de 2000 W e 2500 W. O biodiesel puro com carga de 2000 W e 2500 W apresentou a eficiência exergética mais alta e as misturas com maior porcentagem de biodiesel exibiram menor destruição de exergia.
Referências
Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Bicombustíveis (2020). Dados estatísticos. http://www.anp.gov.br/dados-estatisticos
Aghbashlo M., Tabatabaei M., Mohammadi P., Pourvosoughi N., Nikbakht A. M. & Goli S. A. H. (2015). Improving exergetic and sustainability parameters of a DI diesel engine using polymer waste dissolved in biodiesel as a novel diesel additive. Energy Conversion and Management 105: 328–337. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.07.075
Associação Brasileira de Normas Técnicas (2014). NBR 10441: Produtos de petróleo – Líquidos transparentes e opacos - Determinação da viscosidade cinemática e cálculo da viscosidade dinâmica.
Associação Brasileira de Normas Técnicas (2013). NBR 14065: Destilados de petróleo e óleos viscosos – Determinação da massa específica e da densidade relativa pelo densímetro digital.
Bergthorson J. M. & Thomson, M. J (2015). A review of the combustion and emissions properties of advanced transportation biofuels and their impact on existing and future engines. Renewable and Sustainable Energy Reviews 42: 1393-1417. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.10.034
Brennan L. & Owende P. (2010). Biofuels from microalgae-A review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-products. Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2): 557-577. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.10.009
Buyukkaya E., Soyhan H. S. & Gokalp B. (2014). Effects of rapeseed oil addition to a diesel fuel on thermodynamic efficiencies. International Journal of Exergy 14 (1): 101-124. https://doi.org/10.1504/IJEX.2014.059515
Canakci M. & Hosoz M. (2006). Energy and exergy analyses of a diesel engine fuelled with various biodiesels. Energy Sources, Part B 1: 379–394. https://doi.org/10.1080/15567240500400796
Chuah L. F., Bokhari A., Yusup S., Klemes J. J., Abdullah B. & Akbar M. M. (2016). Optimisation and Kinetic Studies of Acid Esterification of High Free Fatty Acid Rubber Seed Oil. Arabian Journal for Science and Engineering, 41 (7): 2515–2526. https://doi.org/10.1007/s13369-015-2014-1
Chuah L. F., Klemes J. J., Yusup S., Bokhari A. & Akbar M. M. (2017). A review of cleaner intensification technologies in biodiesel production. Journal of Cleaner Production, 146: 181–193. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.05.017
Gashaw A. & Teshita A. (2014). Production of biodiesel from waste cooking oil and factors affecting its formation: A review. International Journal of Renewable and Sustainable Energy, 3: 92–98.
Jannatkhah J., Najafi B. & Ghaebi H. (2020). Energy and exergy analysis of combined ORC-ERC system for biodiesel-fed diesel engine waste heat recovery. Energy Conversion and Management, 209 (112658): 1-15. doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112658
Kanoglu M., Isik S. K. & Abusoglu A. (2005). Performance characteristics of a diesel engine power plant. Energy Conversion and Management, 46: 1692-1702. doi.org/10.1016/j.enconman.2004.10.005
Karthickeyan V. (2019). Effect of combustion chamber bowl geometry modification on engine performance, combustion and emission characteristics of biodiesel fuelled diesel engine with its energy and exergy analysis. Energy, 176: 830-852. doi.org/10.1016/j.energy.2019.04.012
Karthikeyan A. & Jayaprabakar J. (2017). Energy and exergy analysis of compression ignition engine fuelled with rice bran biodiesel blends. International Journal of Ambient Energy, 1-7. doi.org/10.1080/01430750.2017.1399459
Knothe G., Razon L. F. (2017). Biodiesel fuels. Progress in Energy and Combustion Science, 58: 36–59. doi.org/10.1016/j.pecs.2016.08.001
Kotas T. J. (1985). The exergy method of thermal plant analysis. Elsevier.
López I., Quintana C. E., Ruiz J. J., Cruz-Peragón F. & Dorado M. P. (2014). Effect of the use of olive-pomace oil biodiesel/diesel fuel blends in a compression ignition engine: Preliminary exergy analysis. Energy Conversion and Management, 85: 85:227–233. doi.org/10.1016/j.enconm+an.2014.05.084
Meira M., Santana P. M. B., Silva D. S., Catarino F. B. S., Borges L. F. J. & Moreira L. B. (2016). Aditivos melhoradores da estabilidade oxidativa e corrosividade do biodiesel e da lubricidade da suas misturas com diesel. Revista Educação, Tecnologia e Cultura-ETC, 14 (14): 1-9. https://publicacoes.ifba.edu.br/index.php/etc/article/view/20
Moran M. S. & Shapiro H. N. (2018). Fundamentals of Engineering Thermodynamics. Editora LTC.
Oliveira I. M. F. (2018). Análise experimental energética e exergética da combustão de um grupo gerador usando diesel e mistura biodiesel de soja. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Federal da Grande Dourados.
Ouanji F., Khachani M., Boualag M., Kacimi M. & Ziyad M. (2016). Large-scale biodiesel production from Moroccan used frying oil. International Journal of Hydrogen Energy, 41 (45): 21022–21029. doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.05.236
Patel R. L. & Sankhavara C. D. (2017). Biodiesel production from Karanja oil and its use in diesel engine. A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 71: 464-474. doi.org/10.1016/j.rser.2016.12.075
Szargut J., Morris D. & Steward F. (1988) Exergy analysis of thermal chemical and metallurgical processes. United States, Berlin:Springer Verlag. 332p.
Turns S. R. (2013). Introdução à Combustão: Conceitos e Aplicações. AMGH Editora.
Sanli B. G. & Uludamar E. (2019). Energy and exergy analysis of a diesel engine fuelled with diesel and biodiesel fuels at various engine speeds. Energy Sources Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 42 (11): 1299-1313. doi.org/10.1080/15567036.2019.1635229
Yamin J. A., Sheet E. A. E. & Hdaib I. (2018). Exergy analysis of biodiesel fueled direct injection CI engines. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 40 (11): 1351–1358. doi.org/10.1080/15567036.2018.1476618
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