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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85892| Tipo: | Tese |
| Título: | Thermophysical properties of biofuel systems under high-pressure conditions |
| Título em inglês: | Thermophysical properties of biofuel systems under high-pressure conditions |
| Autor(es): | Alves, Alanderson Arthu Araújo |
| Orientador: | Feitosa, Filipe Xavier |
| Coorientador: | Daridon, Jean-Luc |
| Palavras-chave em português: | Biocombustíveis;Alta pressão (Tecnologia);Propriedades termofísicas;Modelagem termodinâmica;Aditivo renovável |
| Palavras-chave em inglês: | Biofuels;High pressure (Technology);Thermophysical properties;Thermodynamic modeling;Renewable additive |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | ALVES, Alanderson Arthu Araújo. Thermophysical properties of biofuel systems under high-pressure conditions. 2025. 254 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | A crescente demanda por alternativas sustentáveis aos combustíveis fósseis impõe desafios técnicos e científicos relacionados ao uso de biocombustíveis, especialmente no que se refere à compreensão de seu comportamento termofísico sob condições operacionais reais, como as de alta pressão. Esta tese investiga, de forma abrangente, as propriedades termofísicas de sistemas à base de biodiesel, abrangendo tanto combustíveis puros quanto misturas com 1-butanol e diesel, com o objetivo de suprir lacunas existentes na literatura, avaliar a viabilidade de formulações alternativas e propor avanços em modelagens preditivas. Foram analisadas propriedades como densidade, velocidade do som, capacidade calorífica isobárica e perfil de destilação, além de propriedades derivadas como compressibilidade, expansividade térmica e propriedades em excesso, por meio de experimentação em ampla faixa de pressões, desde a condição atmosférica até níveis que simulam o ambiente real de operação de motores de combustão interna, que podem atingir pressões da ordem de 200 MPa. A adição de 1-butanol foi estudada como estratégia para mitigar limitações do biodiesel, como sua baixa volatilidade e desempenho insatisfatório em temperaturas reduzidas, evidenciando o potencial desse álcool como aditivo renovável promissor. Além da geração de dados experimentais inéditos, a pesquisa incorpora diferentes abordagens de modelagem, incluindo a equação de estado PC-SAFT, modelos de estados correspondentes e correlações empíricas baseadas na composição em ésteres graxos, com o objetivo de prever com maior precisão o comportamento dos sistemas estudados. Os resultados demonstram que, embora os modelos avaliados apresentem desempenho satisfatório em determinados contextos, adaptações e parametrizações específicas são essenciais para a representação adequada de misturas multicomponentes sob alta pressão. Dessa forma, o presente trabalho contribui de maneira significativa para a caracterização avançada de biocombustíveis, oferecendo subsídios relevantes ao desenvolvimento de combustíveis mais eficientes e sustentáveis, bem como ao aprimoramento de ferramentas de modelagem na engenharia de processos. |
| Abstract: | The growing demand for sustainable alternatives to fossil fuels presents technical and scientific challenges related to the use of biofuels, particularly in understanding their thermophysical behavior under real operating conditions, such as high pressure. This thesis provides a comprehensive investigation of the thermophysical properties of biodiesel-based systems, encompassing both pure fuels and blends with 1-butanol and diesel. The objective is to address gaps in the literature, evaluate the feasibility of alternative formulations, and propose advances in predictive modeling. Properties such as density, speed of sound, isobaric heat capacity, and distillation profile were analyzed, along with derived properties such as compressibility, thermal expansivity, and excess properties. Experimental measurements were conducted over a wide pressure range, from atmospheric conditions to levels representative of the real operating environment of internal combustion engines, which can reach pressures up to 200 MPa. The addition of 1-butanol was explored as a strategy to mitigate the limitations of biodiesel, including its low volatility and poor performance at reduced temperatures, highlighting the potential of this alcohol as a promising renewable additive. In addition to generating novel experimental data, the study incorporates various modeling approaches, including the PC-SAFT equation of state, corresponding states models, and empirical correlations based on fatty ester composition, with the aim of improving the accuracy of property predictions. The results indicate that, although the evaluated models perform satisfactorily in specific contexts, targeted adaptations and parameterizations are essential for the accurate representation of multicomponent mixtures under high pressure. This work makes a significant contribution to the advanced characterization of biofuels, supporting the development of more efficient and sustainable fuels and enhancing modeling tools in process engineering. |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85892 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0000-9564-6880 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/7111494679445257 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0001-9934-1259 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/7891947785454785 |
| ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0002-0522-0075 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEQ - Teses defendidas na UFC |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| 2025_tese_aaaalves.pdf | 11,88 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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