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Tipo: Dissertação
Título: Propriedades termodinâmicas de misturas de biodiesel e petro-diesel em altas pressões e altas temperaturas e um novo modelo para prever o efeito da pressão na densidade
Autor(es): Alves, Alanderson Arthu Araújo
Orientador: Sant'Ana, Hosiberto Batista de
Coorientador: Feitosa, Filipe Xavier
Palavras-chave: Uso do biodiesel;Mistura petro-diesel e biodiesel;Densidade em alta pressão e alta temperatura;Propriedades termodinâmicas
Data do documento: 2022
Citação: ALVES, A. A. A. Propriedades termodinâmicas de misturas de biodiesel e petro-diesel em altas pressões e altas temperaturas e um novo modelo para prever o efeito da pressão na densidade. 2022. 154 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022)
Resumo: A redução das emissões de gases do efeito estufa tem sido a principal motivação para impulsionar o aumento da produção e da participação dos biocombustíveis na matriz energética de transporte. Em relação ao petro-diesel, o biodiesel aparece como seu substituto mais viável até o momento. Diante disso, pesquisas que relatem o comportamento destes combustíveis foram intensificadas nas últimas décadas. O uso do biodiesel e suas misturas com o petro-diesel podem ser utilizados como combustíveis nos motores diesel existentes. Porém, para melhor predizer o desempenho do motor e buscar um aumento em sua eficiência, o conhecimento das propriedades termofísicas frente a variações operacionais apresentadas são de suma importância. Nesse sentido, a densidade tem papel importante no que tange os processos de injeção e combustão nos motores de ciclo diesel. Assim, baseado na equação de estado de Murnaghan, o presente trabalho reporta um novo modelo para prever o efeito da pressão sobre a densidade de misturas entre petro-diesel e biodiesel, tendo como dados de entrada a densidade em função da temperatura e a composição volumétrica dos componentes presentes na mistura. Adicionalmente, este trabalho também apresenta novos dados de densidade em altas pressões (0,10 – 100,00 MPa) e altas temperaturas (293,15 - 413,15 K) de misturas entre petro-diesel e três diferentes biodieséis (semente de uva, linhaça e milho), varrendo as composições de biodiesel em uma mistura de 0, 20, 40, 60, 80 e 100 %v/v, totalizando 1344 dados de densidade para estas misturas. Além disso, os dados experimentais de densidade foram correlacionados com a equação de Tammann-Tait, obtendo-se as seguintes propriedades termodinâmicas: compressibilidade isotérmica (κ_T), expansibilidade térmica isobárica (α_P), pressão interna (p_int) e a diferença entre a capacidade térmica a constante pressão e volume (c_p - c_v). Por fim, com o modelo proposto, os dados de densidade experimental obtidos neste trabalho, juntamente com os dados experimentais coletados na literatura, foram submetidos a testes de comparação (para validação) entre o valor previsto pelo modelo e o valor experimental, obtendo-se desvios relativos absolutos (% DMRA) menores que 0,50 %, valor próximo a incerteza experimental das medidas de densidade.
Abstract: Reducing greenhouse gas emissions has been the main motivation to drive increased production and the participation of biofuels in the energy matrix of transport. In relation to petro-diesel, biodiesel appears as its most viable substitute so far. That said, research that report the behavior of these fuels have been intensified in the last decades. The use of biodiesel and its blends with petro-diesel can be used as fuels in existing diesel engines. However, to better predict the engine performance and seek an increase in its efficiency, the knowledge of the thermophysical properties in the face of operational variations presented are of paramount importance. In this sense, density plays an important role in the injection and combustion processes in diesel cycle engines. Thus, based on the Murnaghan equation of state, the present work reports a new model to predict the effect of pressure on the density of mixtures between petro-diesel and biodiesel, having as input data the density as a function of temperature and the volumetric composition of the components present in the mixture. Additionally, this work also presents new experimental data set for biodiesel (grape seed, corn, and linseed) + petro-diesel, at high pressure (0.10 – 100.00 MPa) and high temperature (293.15 – 413.15 K) in a composition range of 0, 20, 40, 60, 80, and 100 %v/v, totaling 1344 density data for these mixtures. Furthermore, data experiencing density was correlated with the Tammann-Tait addition connection obtaining the following thermodynamic properties: isothermal compressibility (κ_T), isobaric thermal expansibility (α_P), internal pressure (p_int) and the difference between pressure and volume heat capacities (c_p-c_v). Lastly, to test the proposed model, the experimental density data obtained in this work, together with the experimental data collected in the literature, they were submitted to tests of comparison (for validation) between the predicted value by the model and the experimental value, with smaller absolute relative deviations (% AARD) a 0,50 %, value close to the experimental uncertainty of density measurements.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/66155
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