Desempenho e emissões de motor agrícola ciclo diesel utilizando diferentes combustíveis

Autor: Perin, Gismael Francisco
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSMUniversidade Federal de Santa MariaUFSM.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: The behavior of the agricultural cycle diesel engine when changes the fuel type and operating mode, must be known so that we can identify the best fuel resulting in better performance at lower emissions. However, when using particular type of fuel, with or without blends, the motor parameters such as torque, power and consumption, and emissions of gases changes. Therefore, the aim of this work was to verify the influence of the types of fuels for performance parameters of the agricultural cycle diesel engines and the emissions generated by burning fossil fuels. For this first experiment was conducted to determine the ideal number of repetitions and the warming s time the engine to perform the experiments proposed by objectives. Eighteen repeticions were conducted in 3 groups corresponding to warm times of 20, 60 and 100 minutes. To identify whether there was a significant difference between the warming s time was conducted the analysis of variance and the minimum number of repetitions required was identified by a lower rate of coefficient of variation. The experimental performance of the engine with different fuels was performed using 11 fuel (Diesel S10, S500 diesel, biodiesel and its blends [5%, 10%, 15%, 20%, 50% and 100% concentration of biodiesel in diesel]). Outcome variables were assessed torque, power consumption and time specific consumption. Analysis of variance was performed and, if present difference, the data were subjected to the mean comparison test (Tukey p ≥ 0.05) and linear regression analysis. Emissions of O2, CO2, NO2, NO, CO and HC were analyzed. The fuels used were the same performance experiment with the same blends. The emissions test followed the methodology laid down in the NBR ISO 8174-4:2012, which indicates 8 modes of operation of the engine in three rotations. Analysis of variance was performed and, if present difference, the data were subjected to the mean comparison test (Tukey p � 0.05) and linear regression analysis. The results report that four were the number of repetitions for the test performance and that 20 minutes was the time of warming the engine. Both the type of fuel and the operating mode significantly alter the performance and emissions. There was a reduction of the maximum torque and maximum power and increased consumption and minimum specific consumption with increase of biodiesel in the blend. Emissions of NO2 and O2 increased with higher concentration of biodiesel in the blend. Emissions of CO2, opacity, NO, CO and HC were decreased as increasing the amount of biodiesel in the blend with mineral diesel. In all variables, except O2, there was a reduction in emissions decreased when the load applied in engine. The fuel reduced emissions and maintained performance, compared with commercial diesel fuel was Diesel S10 with 20% biodiesel.
O comportamento dos motores agrícolas ciclo Diesel quando altera-se o tipo de combústivel e o modo de operação, deve ser conhecido para que se possa identificar qual o melhor combustível que resulte em melhor desempenho e menor emissão de poluentes. Entretanto, quando se utiliza determinado tipo de combustível, com ou sem misturas, os parâmetros do motor como torque, potência e consumo, e as emissões de gases se alteram de maneira diferenciada. Portanto, o objetivo deste trabalho foi verificar a influência dos tipos de combustíveis nos parâmetros de desempenho dos motores agrícolas ciclo Diesel e nas emissões de gases gerados pela queima destes combustíveis. Para isto, primeiramente foi realizado um experimento para determinar o número de repetições ideal e o tempo de aquecimento do motor para realizar os experimentos propostos pelos objetivos. Foram realizados 18 repetições separadas em 3 grupos, correspondentes aos tempos de aquecimento de 20, 60 e 100 minutos. Para identificar se houve diferença significativa entre os tempos de aquecimento foi realizado a análise da variância e o número de repetições mínimo necessário foi identificado pelo menor índice de coeficiente de variação. O experimento de desempenho do motor com diferentes combustíveis foi realizado utilizando 11 combustíveis, (Diesel S10, diesel S500, biodiesel e suas misturas [5%, 10%, 15%, 20%, 50% e 100% de concentração de biodiesel no diesel]). As variáveis respostas avaliadas foram torque, potência, consumo horário e consumo específico. Foi realizado a análise da variância e, caso apresentasse diferença, os dados foram submetidos ao teste de comparação de médias (Tukey p� 0,05) e análise de regressão linear. Ainda foram analisadas as emissões de O2, CO2, opacidade, NO2, NO, CO e HC. Os combustíveis utilizados foram os mesmos do experimento de desempenho, com as mesmas misturas. O ensaio de emissões seguiu a metodologia prevista na Norma NBR ISO 8174-4:2012, que indica 8 modos de operação do motor em três rotações. Foi realizado a análise da variância e, caso apresentasse diferença, os dados foram submetidos ao teste de comparação de médias (Tukey p≥ 0,05) e análise de regressão linear. Os resultados informam que quatro foram o número de repetições para o ensaio de desempenho do motor e que 20 minutos foi o tempo de aquecimento do motor. Tanto o tipo de combustível quanto o modo de operação alteraram significativamente o desempenho e as emissões. Houve redução do torque máximo e da potência máxima e aumento do consumo horário e específico mínimo com incremento de biodiesel na mistura. As emissões de NO2 e O2 aumentaram com a maior concentração de biodiesel na mistura. Já as emissões de CO2, opacidade, NO, CO e HC reduziram conforme foi aumentado o teor de biodiesel na mistura com diesel mineral. Em todas as variáveis analisadas, com exceção do O2, ocorreu redução das emissões quando se diminuiu a carga aplicada no motor. O combustível que reduziu as emissões e manteve o desempenho, comparativamente com o diesel comercial, foi o Diesel S10 com 20% de biodiesel.
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