CENTRO UNIVERSITÁRIO DA FEI EDUARDO SALA POLATI

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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO DA FEI EDUARDO SALA OLATI ESTUDO DA OTÊNCIA GERADA EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA ELO USO DE COMOSTOS OXIGENADOS EM MISTURA CONTENDO GASOLINA Sã Berrd d Cmp S - Brsl 010

2 EDUARDO SALA OLATI ESTUDO DA OTÊNCIA GERADA EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA ELO USO DE COMOSTOS OXIGENADOS EM MISTURA CONTENDO GASOLINA Dssertçã de Mestrd presetd Cetr Uverstár d FEI pr bteçã d títul de Mestre em Eger Mecâc áre de ccetrçã Sstems d Mbldde, retd pel rf. Dr. Rcrd Belcr Trres. Sã Berrd d Cmp 010

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4 4 lt, Edurd Sl Estud de ptêc gerd em mtres de cmbustã ter pel us de cmpsts xgeds em mstur cted gsl / Edurd Sl lt. Sã Berrd d Cmp, f. : l. Dssertçã - Cetr Uverstár d FEI. Oretdr: rf. Dr. Rcrd Belcr Trres 1. Oxgeds.. Etl. 3. Gsl. 4. Cmbustível. 5. Mtres de Cmpetçã. I. Trres, Rcrd Belcr, ret. II. Títul. CDU 61.43

5 5 Em memór de meus ps e rmã querds, sempre tã presetes em meus pesmets.

6 6 AGRADECIMENTOS As prfessres e clegs cdêmcs que cm crgem e espírt empreededr trrm del de lgus e desej de muts em reldde. Meu prfud respet e dmrçã, mdels de cdut e sbedr. Um meçã especl rfessr Serg Lpes ds Sts que est etp de ss cvvêc cdêmc desempeu s ds ppés smultemete, de prfessr e de cleg, mem de cráter ímpr e de bdde dv, estrá etermete em ms lembrçs. As mgs e clegs d Cetr Uverstár d FEI que cmpreedem mprtâc de um plvr sldár em mmets de flçã, de um mbr em mmets de pesr e de um sluçã um mmet de certez. As sempre mgs d crçã presetes. A prfessr Rcrd Belcr Tôrres, umlde pess de tm sbedr, mut r me ccede cm lu e retd. A prfessr Ager de Tled Fleury, segur seu exempl me tr um melr pess, me elev espírt e me fz credtr vmete curs d umdde. A prfessr Rcrd de Adrde Bck, rmã de escl, que me empurr lder bx em meu crr de rlmã e me fz relzr s ss de fâc, fz eterzr m vd. À m esps Ll, que tr s mmets dfíces em respsts, que me fz esquecer s trstezs um stte e ecer m vd de belez e legr, que me trsfrm eteremete, mtv d m revluçã um. As meus fls Mteus, Mr e Jã ul, meus erós, que me fzem cmpreeder setd d verdder mr e ecessdde de crescer sempre. A eter Ayrt Se d Slv, mestr de tds s sfs, mestre de tds s setds, dv su rte, ms ms um de tds, bstd, csável buscdr d perfeçã, exempl de frç e cráter, mr ds prfessres pr s dscípuls tets. Um prvlég tê-l cecd, um r tê-l servd, eter em m memór.

7 7 Nã bst dr s psss que s devem levr um d bjetv, cd pss deve ser ele própr um bjetv em s mesm, mesm temp em que s lev pr dte. J Wlfgg V Gete

8 8 RESUMO Desde íc ds cmpetções mtrzds busc pr um dferecl cmpettv sempre esteve sscd às sluções crtvs em tds s áres d eger plcd, cm bjetv de desevlver vs teclgs, prtculrmete s sstems de prpulsã e eerg. Ns últms trt s tem-se bservd que recurss têm sd vestds em pesqus cm bjetv de desevlver cmbustíves ms prprds pr s ctíus evluções ds mtres de lt desempe. O us de cmpsts xgeds cm cmbustíves de cmpetçã dtm d décd de 30 e sus prpreddes de resstêc detçã s trvm melr pçã dspível quel épc. Atulmete us de msturs E85 (85% etl em mstur gsl) tem sd dfudd s mercds de cmpetçã Amerc e Eurpeu em ctegrs cm rl e mpsts, GT, ctd gs de desempe se cmprd gsls trdcs, cm frte pel mbetl. O ft de mr mpct relcd us de cmpsts xgeds dvém de mudçs regulmet técc d Frmul 1 pr cmbustível prtr de 008. O lmte permtd em 007 de,7% em pes de xgê cmbustível umetu pr 3,7% em 008 brgd que um mím ter sej dervd de ftes blógcs (FIA, 008). Neste cs, etede-se etl cm ms mprtte cddt qud cmprd utrs cmpsts xgeds cm metl u MTBE. O Csel Mudl d FIA já dscute trvés ds sus Cmssões específcs, Evrmetl Sustble Mtr Sprt Cmmss e Altertve Eerges Cmmss, lvre us de bcmbustíves dervds de ftes reváves pr regulmet técc de 01. O bjetv deste trbl é estbelecer um crtér predtv dctv de desempe de ptêc em mtres de cmbustã ter prtr de prpreddes termdâmcs de cmbustã e ds msturs cmbustíves. Este crtér deverá csderr s mpcts d preseç de cmpsts xgeds em mstur cted gsl desempe vlumétrc d mtr prtr de prâmetrs d cmpsçã mleculr d cmbustível e d su etlp de vprzçã. Além dss, serã csderds ftres fudmets de cmbustã cm dsscçã, etlp, etrp de frmçã de regetes, prduts de cmbustã e estequmetr. lvrs-cve: gsl, mtres de cmpetçã, cmbustíves xgeds, Fórmul 1.

9 9 ABSTRACT Sce te erly dys f mtrsprt te serc fr cmpettve dfferetl s lwys bee sscted wt cretve sluts ll pplcble egeerg segmets, my bsed ew teclges prtculrly relted wt eergy d prpuls systems. Durg te lst trty yers we ve bee tced full prt f kwledge d resurces develpmet t fuel reserc, better desged t ctuus evlut f g perfrmce eges. Te use f xygete cmpuds g bck t te trtes we kck resstce prpertes led tem t te best vlble pt tt tme. Nwdys te use f E85 bled (85% etl gsle) s beg spred ut te mtrsprt regults mstly Uted Sttes d Eurpe wt ctegres lke rlly, sgle seters, GT, Nscr, dvulgg perfrmce mprvemet cmpred wt gsle, wt strg evrmet ppel. Te mst mprtt fct reles cges Frmul 1 fuel teccl regults sce 008 rder t stmulte te use f bfuels. Te 008 regult llwed cresg mxmum xyge ctet frm.7% t 3.7% by wegt, blgg mmum specfed ctet frm blgcl surces (FIA, 008) d te ssumg etl t be te strgest cddte up ters. Te FIA Wrld Cucl trug ts cmmsss, Evrmetl Sustble Mtr Sprt Cmmss d Altertve Eerges Cmmss, s lredy strted dscussg fr te 01 teccl regults te free use f bfuels derved frm reewble resurces. Te m bjectve f ts wrk s t estbls perfrmce evlut crter f terl cmbust ege pwer predct due t termdymc prpertes f fuel mxtures d cmbust. Ts crter csders te mpct f xygete ctet gsle mxture ege vlumetrc effcecy due t ts mleculr cmpst s well s vprzt etlpy. Mrever t csders fudmetl crcterstcs f cmbust s dssct, frmt etlpy f rectts d prducts f cmbust s well s stcmetry. Key wrds: gsle, rcg eges, xygete fuels, Frmul 1

10 10 SUMÁRIO GLOSSÁRIO DE TERMOS, SUBSCRITOS E SIGLAS 1 RELAÇÃO DE FIGURAS E TABELAS INTRODUÇÃO 17. OBJETIVOS 0 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Ds spects relevtes pr desevlvmet de mtres de Frmul Ds prpreddes de vltldde d cmbustível Ds prpreddes termdâmcs d cmbustível e cmbustã METODOLOGIA ALICADA Cdções de ctr Mtrz de cmbustíves pr estud DESENVOLVIMENTO DE MODELO ARA ESTUDO DE ROCESSO DE COMBUSTÃO ARA DETERMINAÇÃO DE ARÂMETROS COMARATIVOS Determçã ds blçs estequmétrcs de cmbustã pr mtrz de estud Determçã d equlíbr químc e cstte químc pr reções de cmbustã Determçã d blç mlr pr prduts de cmbustã cm dsscçã Determçã d tempertur de equlíbr de cm Determçã d etlp e etrp de frmçã de prduts de cmbustã Etlp de frmçã Etrp de frmçã Determçã d blç de eerg de cmbustã 77

11 11 6. DESENVOLVIMENTO DE MODELO ARA ESTUDO DE ROCESSO DE FORMAÇÃO DE MISTURA EM SISTEMA DE ADMISSÃO DO MOTOR Determçã d etlp de vprzçã Aálse de mpct sbre efcêc vlumétrc pel prcess de frmçã de mstur e trsprte de mss ESTUDO DOS EFEITOS DAS RORIEDADES DOS COMBUSTÍVEIS NA FORMAÇÃO DE MISTURA E TERMODINÃMICA DE ADMISSÃO ESTUDO DOS EFEITOS DAS RORIEDADES DOS COMBUSTÍVEIS NO ROCESSO DE COMBUSTÃO E GERAÇÃO DE OTENCIA IDENTIFICAÇÃO DAS RORIEDADES CRÍTICAS DA MATRIZ DE COMBUSTÍVEIS E ROOSTA ARA DEFINIÇÃO DE FATOR DE OTÊNCIA INTRÍNSECO CONCLUSÕES E SUGESTÕES ARA FUTUROS TRABALHOS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO ANEXO 10

12 1 GLOSSARIO DE TERMOS, SUBSCRITOS E ABREVIAÇÕES TERMOS B C c p C t c v g G f,lv H K m M m& M, m& f M f, m& w N * N p p,0 p e E p f p p w Dâmetr d pstã (Bre) Velcdde xl d flux de r de dmssã Clr específc à pressã cstte Velcdde tgecl d flux de r de dmssã Clr específc vlume cstte Eerg lvre de Gbbs específc Eerg lvre de Gbbs Etlp específc; Relçã de mss de vpr de águ pr r sec ccl de dmssã Etlp de vprzçã d cmbustível Etlp Cstte de equlíbr Mss Mss mlr Mss de r pr ccl de dmssã Mss mlr d r de dmssã Mss de cmbustível jetd pr ccl de dmssã Mss mlr de cmbustível jetd pr ccl de dmssã Mss de vpr de águ pr ccl de dmssã Rtçã d ex vrbrequm Númer de mles Númer de espéces d mstur ressã câmr de cmbustã ressã d r de dmssã ressã d r s cdções tmsfércs ressã de escpe têc de síd ressã de cmbustível evprd ressã d mstur ccl de dmssã ressã de vpr de águ

13 13 Q Q & Clr Rzã de trsferêc de clr R r c S s T T, T,0 T U W V V & V d V s x b x e x r y γ θ θ 0 η f η t η v Cstte ds gses Relçã de cmpressã Curs d pstã (Strke) Etrp Etrp específc Tempertur Tempertur d r ccl de dmssã Tempertur d r s cdções tmsfércs Tempertur d mstur ccl de dmssã Eerg ter Trbl Vlume d cldr Vzã vlumétrc de r sprd pr ccl de dmssã pr cldr Vlume de deslcmet ttl d mtr Vlume de deslcmet pr cldr Frçã em mss de cmbustível quemd Frçã em mss de cmbustível evprd Frçã em mss de mstur resdul Frçã mlr ds espéces Relçã de clr específc c p /c v Âgul de pscmet d vrbrequm Âgul de vç cl de gçã Efcêc de cmbustã Efcêc térmc Efcêc vlumétrc µ tecl químc ν ξ ρ, ρ,0 ρ f Cefcetes estequmétrcs ds espéces Cefcete de prprcldde Desdde d r ccl de dmssã Desdde d r s cdções tmsfércs Desdde d cmbustível

14 14 SUBSCRITOS A B f L R Ar tes d vprzçã pós vprzçã Cmbustível Admssã Fse líqud rduts Regetes ST Estequmétrc V Fse vpr 0 Cdções de referêc ABREVIAÇÕES AFR Relçã de mstur r-cmbustível (Ar Fuel Rt) ASTM Amerc Scety f Testg d Mterls bmep ressã Méd Efetv de Fregem (Brke Me Effectve ressure) CFR C-pertve Fuel Reserc ETBE Etl Tec Butl Éter F/A Relçã de mstur cmbustível-r (Fuel Ar Rt) fmep ressã Méd Efetv de Atrt (Frct Me Effectve ressure) GL Gás Lquefet de etróle GDI Mtres de Ijeçã Dret de Gsl (Gsle Drect Iject) mep ressã Méd Efetv Idcd (Idcted Me Effectve ressure) MMT Metlcclpetdel Mgês Trcrbl (Mgese Metylcclpetdeyl Trcrbyl) MON Numer de Oct Mtr (Mtr Octe Number) MTBE Metl Terc Butl Éter CI der Clrífc Iferr RON Númer de Oct esqus (Reserc Octe Number) RV ressã de Vpr Red (Red Vpur ressure) TEL Cumb Tetr Etl (Tetr Etyl Led)

15 15 LISTA DE FIGURAS E TABELAS Fgur 1 Dgrm p-v - Fte: Autr dptd de Heywd, 1988 Fgur Dgrm de rzã de quem em fuçã d âgul d vrbrequm - Fte: Autr dptd de Glver et l, Fgur 3 Fgur 4 Fgur 5 Fgur 6 Fgur 7 Fgur 8 Dgrm de Rzã de Quem em fuçã d AFR (relçã r/cmbustível Fte: Autr dptd de Bryce et l, Blç de eerg em mtres de Ccl Ott - Fte mgem: Autr dptd de Frd Werke-AG (000) Clge Germy Mtr Durtec HE 4C 41 Ccl de cmbustã em mtr Ccl Ott - Fte mgem: Autr dptd de Frd Werke-AG (000) Clge Germy Mtr Durtec HE 4C 51 Ccl de dmssã em mtr Ccl Ott - Fte mgem: Autr dptd de Frd Werke-AG (000) Clge Germy Mtr Durtec HE 4C 80 Dgrm de cus e efet frmçã de mstur Fte: Autr, Glver et l, Dgrm de cus e efet em prcess de cmbustã Fte: Autr, Glver et l, Fgur 9 Smulçã de ídce de ptêc - IR f * - Fte: Autr 9 Fgur 10 Tbel 1 Tbel 1A Tbel Curvs de tec e Trque Mtr V8 Stck Cr Brsl - Fte: Autr 9 Mtrz de cmbustível pr estud cm percetus de mstur de cmpetes em vlume Fte: Autr 50 Mtrz de cmbustível pr estud cm percetus de mstur de cmpetes em mss Fte: Autr 50 Rzã r/cmbustível (AFR) pr mtrz de estud de cs Fte: Autr 55 Tbel 3 Blç mlr pr 1 kml de cmbustível Fte: Autr 66 Tbel 4 Blç mlr pr 1 kml de r de dmssã Fte: Autr 68 Tbel 5 rpreddes termdâmcs ds cmbustíves d mtrz de estud 70

16 16 - Fte: Tylr (1985), Heywd (1988), Lw (006), ltt (1999), Desg Isttute fr yscl rperty Dt - Amerc Isttute f Cemcl Egeers (1984), Lge s Hdbk f Cemstry (199), CRC Hdbk f Cemstry d yscs 87 t edt (006) Tbel 6 Tempertur de equlíbr de cm ds elemets d mtrz de estud Fte: Autr 71 Tbel 7 13 Tbel 14 0 Etlp de frmçã de prduts de cmbustã pr s-ct, tlue, metl, etl, MTBE, mstur 1 e mstur Fte: Autr Etrp de frmçã de prduts de cmbustã pr s-ct, tlue, metl, etl, MTBE, mstur 1 e mstur Fte: Autr 7,73, 74 75,76, 77 Tbel 1 Tbel Tbel 3 Determçã d etlp e eerg ter ds cmbustíves d mtrz de estud - Fte: Autr, Tylr (1966), Heywd (1988), Lw (006), ltt (1999). 79 rpreddes ds cmpetes d mtrz de estud - Fte: Autr, Tylr (1985), Heywd (1988), Lw (006), CRC Hdbk f Cemstry d yscs 87 t edt (006) 81 Tempertur de mstur em ccl de dmssã d mtr e cefcete de crreçã de efcêc vlumétrc - Fte: Autr, Tylr (1966), Heywd (1988) 83 Tbel 4 Smulçã de Ftr de Respst - IR f * - Autr, Heywd (1988) 90 Tbel 5 Tbel de clssfcçã pr smulçã Fte: Autr 94

17 17 1. INTRODUÇÃO O desevlvmet de cmbustíves especs pr cmpetçã tem sd um ds prcps fcs de vestmets d dústr d petróle s últms trt s, prcplmete s ctegrs de elte cm Fórmul 1, Rlly, Turg Cr e Edurce. Iúmers vçs e vst cecmet frm dqurds lg destes s tmzçã eergétc, vsd gs sgfctvs de desempe, efcêc, csum e spects de prteçã me mbete. Ist tem represetd um erme vtgem cmpettv tt pr equpes de cmpetçã qut pr s fbrctes de cmbustíves, que s cetésms de seguds gs ectrm um vst cecmet ser explrd. Trtd-se prtculrmete d teclg desevlvd e evlvd s mtres de Frmul 1 s seus ms de cqüet s de exstêc, elevd gerçã de ptêc destes mtres trdclmete bse-se su relçã cm rtçã. Ccetulmete qut ms lt rtçã lcçd pel mtr, mr ptêc de síd pder ser btd em fuçã d que st represet em gs de vzã em mss de r. r utr ld, lgus desfs precsvm ser vecds pels especlsts. Elevds rtções sgfcvm mr trt e, cseqüetemete, desgste ms sever e perd substcl de vd útl d mtr. Ns últms 15 s de desevlvmet teclógc umet d rtçã de ptêc máxm destes mtres f pssível bscmete em fuçã de ds ftres fudmets: prmer pel desevlvmet de mters, lgs metálcs, prcesss de fudçã, cfrmçã, usgem e trtmet superfcl, melrd prpreddes termmecâcs e reduzd rscs de fdg e desgste; e segud pel plcçã de mr relçã gemétrc etre dâmetr e curs d pstã, vlres de relçã B/S de prxmdmete,5 que prprc velcdde méd de pstã ferr 5 m/s, cseqüetemete mer desgste e trt, mesm em detrmet desempe de cmbustã (BORETTI, 00). A evluçã ds cmbustíves este períd tem crrd prcplmete em fuçã d detfcçã de cmpsts cmds de Fst Bur Cmpets buscd crrgr s defcêcs cusds pr ests mudçs de gemetr de câmr e melrd efcêc de cmbustã, mesm sb ests cdções dverss. Os cmpsts xgeds, em prtculr s lcós e éteres, sã cmpetes que presetm prpreddes que prprcm um cmbustã rápd e ms prprds ests gemetrs de câmr de cmbustã lrg.

18 18 r me mbete mr exempl de evluçã f pse ut d dtv tdette cumb tetretílc (TEL) de 199, exgd trduçã pel Federçã Itercl de Autmblsm (FIA) de um especfcçã deftv de cmbustível Frmul 1. Est especfcçã tem sd mdfcd lg ds s, sempre bsed s especfcções de gsl (DIRECTIVE 1998/70/EC, DIRECTIVE 003/17/EC) pr mercd cmum eurpeu, ptd rte pr me cetífc desevlvmet de vs teclgs de cmbustíves. O us de cmpsts xgeds cm cmpetes de cmbustível e té cm úc cmpete remete s prmórds d er mder d Frmul 1 (pós Segud Guerr Mudl). A ms peculr e teresste plcçã crreu em 1953 qud Brts Rcg Mtrs (BRM) cstruu um mtr cm rqutetur em V de 135º e 16 cldrs, super cmprmd, crburd bsed teclg ds mtres Merl usds s cçs Sptfre d Segud Grde Guerr (LUDVIGSEN, 007). Su gemetr vsv bter um elevd efcêc termdâmc pel utlzçã de um lt tx de cmpressã. r cmpesr su peque cldrd de pes 1,5 ltr, utlzu-se de um sstem de sbre lmetçã pr cmpressr de lóbuls tp Rts. Cseqüetemete, est rqutetur exg d cmbustível um elevd resstêc à detçã, ã dspível em gsls d épc. Dest frm, este mtr f clmete ccebd pr utlzr metl cm cmbustível pr seu elevd úmer de ct. A BRM prstru-se sucess e prjet f bdd fl d temprd de 1955, pels crôcs prblems de drgbldde que mtr presetv cm este cmbustível. Qud mtr er submetd cdções de celerçã cm mvmets rápds d pedl d celerdr, ele smplesmete pgv, cm se tvesse sd deslgd. Cegu-se cclusã que lg cgelv sstem de dmssã (MANSON e HALES, 001). O feôme er tór uvd de quem estv de fr dmrd pssgem d bóld. Assc-se este ft às peculres prpreddes termdâmcs d metl, em especl à su elevd etlp de vprzçã. A pçã pel us d etl em substtuçã qulquer utr cmpst xged em msturs de gsl crre mut em fuçã de sus prpreddes trísecs, u sej, bx txcdde, crcterístcs termdâmcs de mstur e cmbustã. Além dss, cm fte de eerg revável está mut lém ds frters d Brsl.

19 19 O etl será um futur breve cmbustível utlzd s grdes ctegrs d esprte mtrzd e prtculrmete Frmul 1. A prtr d temprd de 008, ter de xgê cmpsçã d cmbustível permtd pel regulmet umetu de,7% pr 3,7% em pes que sgfc um elevçã ter máxm permtd de cmpsts xgeds. Além dss, v regulmet defe que prte d xgê presete est mstur deverá ser prveete de fte vegetl. Neste cs, cmpst ms dcd tem sd betl btd prtr de prcess de fermetçã de bmss de c de çúcr. O próxm pss s mudçs de regulmet pr Fórmul 1 que está sed csderd pel Cmssã Técc e pel Cmssã de Eergs Altertvs d Federçã Itercl de Autmblsm - FIA bse-se trduçã de lvre utlzçã de bcmbustíves pr temprd de 01. De v está à frete ms um grde prtudde de bertur cmplet pr utlzçã de msturs cm E85 u té E100 cm é cs d etl drtd usd Brsl, culmd cm prpulsã íbrd pr 01. Em prlel ests ctvs, utr frte elemet sscd us de cmbustíves ltertvs que estrá sed trduzd regulmet d ctegr pr s próxms s está relcd cm ctrle e lmtes pr emssões de escpe e ctrle de emssã sr.

20 0. OBJETIVOS O presete estud tem cm bjetv estbelecer s relções etre prpreddes termdâmcs, cmprtmet termdâmc de msturs cmbustíves cted cmpsts xgeds e gerçã de ptêc d mtr, cm fldde de se estbelecer crtérs de vlçã predtv de desempe de cmbustíves em fuçã de rqutetur ds mtres, uxld s especlsts em prduts desevlver vs teclgs ms efcetes. Serã estudds tmbém efets termdâmcs e de trsferêc de clr prcess de cmbustã que pssm fluecr s prpreddes de mstur r/cmbustível, efcêc vlumétrc d mtr e utrs redmets crítcs que tmbém fluecm s prpreddes de ptêc gerds. Ad cm prte deste estud será estbelecd um prpst de determçã de um ftr dmesl prtr de prâmetrs, equções mtemátcs, estrutur e prpreddes químcs de dverss cmbustíves estudds este trbl e defds cm relevtes s seus respectvs íves de ctrbuçã gerçã de ptêc em um mtr de gemetr pdrã.

21 1 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O mtr de cmbustã ter é um equpmet que prduz trbl em um sstem ã cíclc de crcut bert, qus flux cstte e é cveete cmprá-l ccls pdrã e r des cm ct Ste (199). A prmer le d termdâmc relc vrçã de eerg ter cm clr e trbl. Em um sstem de estrutur mleculr é ctumete lterd em fuçã ds reções e trsfrmções químcs de cmbustã, plcçã d prmer le d termdâmc segud Heywd (1988) deve ser cudds e estd de referêc zer pr etlp de cd um ds espéces químcs frmds deve ser determd. Csderd um sstem de mss m que mdfc su cmpsçã mleculr de regetes pr prduts pr reções químcs de xdçã, plcd prmer le d termdâmc blç de eerg tr-se: Q W = U U R R R, (1) de, U, Q e W represetm, respectvmete, eerg ter, clr e trbl. Csderd dgrm p-v d fgur 1 dptd de Heywd (1988) trbl dcd pr ccl W R- pr cldr, relzd durte prcess de trsfrmçã de regetes, R, em prduts,, de cmbustã pde ser determd pel tegrl d pressã p em fuçã d vrçã de vlume dv d câmr de cmbustã cfrme segute equçã: W = p dv, R R Itegrd equçã btém-se pr um prcess à pressã cstte: WR = p( V VR ) () Substtud () em (1), é pssível escrever: Q Q Q R R R p( V = ( U = H V ) = U H R R + pv ) ( U R = ( H ) U p, T R + pv ) R (3) A etlp d sstem vr em ( H) p,t e pr reções de cmbustã este vlr é pr cveçã egtv pel ft d reçã de cmbustã ser um reçã extérmc. r Ne e Cllgs (1997) perfl d clr lberd pr mss de cmbustível quemd deve ser determd prtr de dds precss btds em testes prátcs de

22 pressã de cldr ccl de cmbustã e ssm gerr curvs crcterístcs de rzã de quem. A fuçã de Webe é usd pr represetr frçã de mss de cmbustível quemd (x b ) em fuçã d âgul de psçã d vrbrequm (θ), e é dd pel expressã: θ θ0 x b = 1 exp p θ q+1, (4) de θ 0 é pt de íc d cmbustã, θ é seu temp de durçã e p e q sã csttes que depedem d perfl d curv de quem d cmbustível. 3 ressã Cldr/p 6-7 Vlume Cldr/Vmx Fgur 1 dgrm p-v Fte: utr dptd de Heywd, Segud Glver et ll (1993) rzã de quem prtr d qutdde de clr lberd prcess é frtemete fetd pel estrutur mleculr d cmbustível cm demstrd fgur. Os dds de rzã de quem frm clculds prtr d medçã d pressã de cmbustã btds em mtr de esqus mclídrc Rcrd Tyf Hydr rdd à 1500 rev/m csttes perd cm cmbustível cmercl de referêc e cmprd um cmbustível de Frmul 1 de quem rápd cm cmpsçã mleculr dferete d prmer:

23 3 Lberçã de Clr Cumultv % Cmbustível de Frmul 1 de quem rápd Cmbustível Cmercl Âgul d Vrbrequm pós Igçã Fgur Dgrm de Rzã de Quem x Âgul d Vrbrequm Autr dptd de Glver et l, Ds spects relevtes pr desevlvmet de ptec em mtres de Frmul 1: A utlzçã de cmpsts xgeds cm cmpetes de cmbustível de cmpetçã é mudlmete dfudd e sus prpreddes de g de desempe e efcêc bstte dscutds me cetífc. Apesr ds úmers estuds de rsc de ctmçã de leçós freátcs e, prtt ser lv de ctrvérs, utlzçã de éteres cm metl-t-butl éter (MTBE) em frmulções de gsls especs é d je mut cmum, prcplmete em plcções esprte mtr. O us de cmpsts cm trmet (CH 3 NO ) e metl (CH 3 OH) dã rgem úmers dscussões relcds desevlvmet teclógc ds mtres e gerçã de ptêc sscd sus prpreddes termdâmcs bstte prtculres. rpreddes específcs ds cmpsts cm etlp de vprzçã, pder clrífc e relções de mstur r cmbustíves té lmte bslut de flmbldde sã vlds pr lgus utres (GERMANE, 1985). Ests prpreddes sã fudmets em qulquer brdgem de desevlvmet est áre. Segud d mesm l de prxmçã ms trdcl, csder-se crítc efcêc termdâmc cm elemet de gerçã de ptêc prvetmet pel mtr ds prpreddes termquímcs d cmbustível. Estbelece-se, este cs prtculr cm um exempl típc, relçã etre pder tdette d cmbustível e máxm relçã de cmpressã csegud prtr dest prpredde cm ftres prepdertes d cmbustível e d rqutetur d mtr.

24 4 Germe (1985) csder que desempe de um cmbustível está ms tmmete relcd à su cpcdde de lberr eerg prcess de cmbustã, que é prmrmete fetd pel dsscçã de prduts e pel trsferêc de clr câmr de cmbustã. Ms prprdmete csder relçã r/cmbustível ftr fudmetl qutdde de eerg lberd pel cmbustível ssm cm seu pder clrífc. A relçã etre der Clrífc Iferr (CI) e relçã de mstur r/cmbustível estequmétrc (AFR STQ ) defem eerg específc de um dd cmbustível. Ests relções ã sã leres e pdem ser fetds pel lmte crcterístc de flmbldde d cmbustível u cmpete em estud, lém ds efets d dsscçã prcess de cmbustã e etlp de cmbustã. Além dss, utrs prpreddes sã pr ele csderds fudmets pr determr cpcdde d cmbustível em gerr ptêc: relçã de mles de prduts e regetes, clr de vprzçã e velcdde de cm. O mr vç btd desevlvmet de mtres de Frmul 1 prtr d décd de 90 está sscd umet d relçã de dâmetr sbre curs d pstã pr permtr umet regme de rtçã máxm e, cseqüetemete, gerçã de mr ptêc específc (ptêc pr udde de vlume de deslcmet). Este ft é demstrd pr Brett (00) prtr de dds btds expermetlmete em bcd dmmétrc. Segud Glver et l. (1993) est rqutetur cmprmete quldde d cmbustã em fuçã de umetr em extesã d de cm e dmur ltur d câmr. A muteçã d quldde de cmbustã fc etã estrtmete depedete de cmbustíves cm crcterístc de lt velcdde de cm. Cm restrçã pel regulmet ter máxm de xgê presete cmbustível e, prtt, us de cmpsts xgeds sluçã csste em utlzr cmpetes de gsl de mr velcdde de cm que presetem mer ídce de ct. Ist restrge us de elevds txs de cmpressã mtr e su curv de gçã segue lmtções pr detçã. A mesm temp, cmpetes de gsl de mer ídce de ct e lt velcdde de cm presetm tmbém elevd eerg trísec, mer relçã estequmétrc de mstur r/cmbustível e mr desdde, que cb pr presetr cmpesções fvráves este blç de ftres e rqutetur d mtr. A questã fudmetl presetd pel estud de Glver et l. (1993) está mdelgem d desempe de cmbustível, ferrmet est que permte um prevsã ms ext ds prpreddes físcs e termquímcs de msturs em desevlvmet. Neste cs,

25 5 sugere um ftr de ptêc cm elemet pr predzer cpcdde d mstur sugerd em prduzr ptêc mtr. Os utres csderrm pr est brdgem que efcêc vlumétrc d mtr ã é fetd pels prpreddes d cmbustível e que cmbustã crre pr udde de mss de r dmtd. Est csderçã está prvvelmete sscd à própr lmtçã d regulmet épc cm relçã preseç de cmpsts xgeds, us d mesm cmpete em mesm prprçã reltv s dverss msturs em estud e prbçã us de etl cm cmpst. Dest frm, s vrções de etlp de vprzçã etre s dverss sluções ã sã sgfctvs pt de lterr efcêc vlumétrc d mtr. Glver et l (1993) tmbém ssumem que, sb cdções de mstur estequmétrc r/cmbustível, cmbustã é cmplet frmd CO e H O, ã csderd qulquer reçã de dsscçã durte prcess de cmbustã. Assm, ídce de ptêc sugerd é btd prtr d segute equçã: de: I Ídce de têc (wer Idex); CI der Clrífc Iferr (Lw Clrfc Vlue); CI N I Glver =, (5) AFRSTQ N R AFR STQ Relçã Estequmétrc Ar/Cmbustível (Stcmetrc Ar Fuel Rt); N Númer de mles de prduts de cmbustã; N R Númer de mles de regetes. Em mdels ms exts de predçã de ptêc csderm prcess de cmbustã em mr detle levd em ct ftres de dsscçã prcess e cseqüete mpct gerçã de eerg. Ns últms 0 s bserv-se um umet substcl de ptêc s mtres de Frmul 1 pel mpct d elevçã d rtçã gerçã de ptêc máxm sscd, prtculrmete, umet de efcêc vlumétrc d mtr que est rqutetur prpc. Ist só tem sd pssível pel us de cmpetes de gsl cm prpreddes prtculres de prpgçã de cm. Em 1988 s mtres de Frmul 1 tgm ptêc máxm rev/m. Nest rtçã, temp dspível pr cmbustã detr d câmr

26 6 ccl de trbl represetv prxmdmete, mlsseguds. Ns mtres tus este temp lmt-se 1,5 mlsseguds, ps regme de ptec máxm ctece um rtçã de rev/m. Sb este spect, Myes et l. (00) csderm que us de ferrmets de smulçã cmputcl pr predzer cmprtmet termdâmc e de eerg em fluxs de mstur é crítc pr rápd desevlvmet ds mtres que Frmul 1 mder demd. O estud e cmpreesã ds efets de dferetes regmes de flux sã fudmets pr dmesmet gemétrc d sstem de dmssã e descrg cmbds, de s cmbustíves pdem represetr um grde prcel de ctrbuçã. A busc pr cmpetes de cmbustível cm rápd prpgçã de cm pssu ser fudmetl equt umet d dâmetr d cldr de um mtr de cmpetçã represetu um g substcl de ptêc de síd pel umet de su rtçã de ptêc máxm. Dest frm, úc mer de fluecr ptêc de síd é trvés d mudç d relçã de dâmetr e curs d pstã - B/S. Brett (00) csder fudmetl prcel de ctrbuçã em g de ptêc e trque represetd pel quldde d cmbustã e efcêc d cmbustível. O umet d dâmetr d pstã cmprmete quldde de cmbustã e su prpgçã de frm efcete. Este umet represet tmbém um perd de tx de cmpressã em fuçã ds lmtções gemétrcs d câmr de cmbustã ssm cm cmprmete dese dest. Um ds spects fudmets trtd pr Brett (00) e relevte pr este trbl está ft d percurs d cm, desde cetel d vel té cbeç d pstã e prede d cldr ser um prcess lrgmete fluecd pel seu regme de prpgçã, trd-se ms crítc qut mr dâmetr d pstã e mer seu curs. Brett csder que retrd físc-químc de cmbustã é um prcess ctrld cetcmete, lmtd pels reções químcs prduzds e prcess depedete de pressã e tempertur cl e estes prâmetrs dretmete fluecds pel relçã de cmpressã d mtr. rtt, se relçã de cmpressã fr reduzd, retrd físc-químc d cmbustã umet. r cdções fxs de ctr, cm pressã e tempertur cs e relçã dâmetr/curs d pstã, pde-se ssumr que este prcess ctrld cetcmete é cstte e ã depede d rtçã d mtr. Em reldde, cm efcêc vlumétrc é fuçã vers d rtçã d mtr (STONE, 199) cm presetd pel equçã (6), deve-se levr em csderçã, em regmes trsetes, s vrções de pressã e tempertur pel efet dâmc cusd pel

27 7 mstur dmtd cm umet d rtçã d mtr. Cfrme bservd pr Brett (00), deve-se defr clrmete fluêc efcêc vlumétrc d mtr, prtr ds crcterístcs específcs d cmbustível u de seus cmpetes, sejm em mstur u em cmpetes purs, lém ds spects gemétrcs relevtes d mtr. Os prâmetrs fudmets pr ele csderds estã relcds às crcterístcs gemétrcs e fucs d mtr cm: velcdde méd d pstã; efcêc vlumétrc cm prâmetr gemétrc; relçã de cmpressã; pressã e tempertur cl de prcess de dmssã. Ms prtculrmete ct cm prpredde fudmetl d cmbustível, velcdde de prpgçã de cm. Alte e Ille (00) csderm que evluçã d ptêc s mtres de cmbustã ter, qul é de fudmetl mprtâc s desevlvmets ds mtres de Frmul 1, sã determds pel efcêc vlumétrc, pel prcess de cmbustã e pel reduçã de perds pr trt. Neste cs, pde-se csderr que estes três ftres estã trsecmete relcds cm prpreddes d cmbustível, sed últm de mr evluçã s últms s em fuçã d desevlvmet de teclgs de dtvs que crprm s cmbustíves, mr pder de lubrcdde. A álse d prcess de cmbustã está prtculrmete sscd em vlr su cpcdde de lberr eerg. Est prpredde está relcd termdmcmete cm umet d pressã câmr durte prcess de cmbustã e pde ser determd expermetlmete. rtt, pdese csderr velcdde cm que este prcess se prpg detr d câmr de cmbustã cm um ftr mprtte. 3.. Ds prpreddes de vltldde d cmbustível Bryce et l. (1994) relcm prpredde de vltldde d cmbustível ptecl de vprzçã e mstur r de dmssã e, cseqüetemete, um rápd respst bertur d brblet d celerdr. Cmpsts lefícs crcterzm-se pr presetr um elevd úmer de ct pel métd esqus (RON - Reserc Octe Number) e elevd eerg pr udde de mstur estequmétrc em fuçã de sus dupls lgções. Apreset tmbém um velcdde de cm mr que sprfs, pesr de seu mer úmer de ct pel métd Mtr (MON Mtr Octe Number). Ests crcterístcs prtculres de úmer de ct e vltldde de cmpetes lefícs têm demstrd estr tmbém relcds cm mr velcdde de prpgçã de cm que utrs cmpetes de gsl de cde ler. O dgrm d fgur 3 dptd de Bryce et

28 8 l preset s relções cmprtvs pr velcdde méd de prpgçã de cm em fuçã d rtçã d mtr e relçã de mstur r/cmbustível (AFR Ar Fuel Rt) etre um lef e sprf medd em mtr de esqus mclídrc Rcrd Tyf Hydr: Temp de rpgçã de Cm Méd Isprf lef Isprf lef 750 rpm 500 rpm Relçã Ar/Cmbustível Fgur 3 Dgrm de Rzã de Quem x AFR (relçã r/cmbustível Autr dptd de Bryce et l, 1994 Bld et l. (007) presetm um dscussã respet d etlp mlr de vprzçã descreved ms ccetulmete mprtâc d prpredde de vprzçã d cmbustível s dverss emssões relcds, seus mecsms e mpct d preseç d etl mstur sbre est prpredde. Os resultds presetds detfcm um perfl de umet pressã de vpr té um determd ccetrçã de etl pr mesm tempertur, teded dmur cm umet d seu ter, que cfrm úmers estuds presetds pssd sbre esse cmprtmet. As msturs de lcós, cm metl e etl, cm drcrbets de gsl presetm um cmprtmet ã ler e zetrópc, depedete d ter de águ presete e d tempertur. O ft de ã se cmprtr cm mstur del mpssblt us d le de Rult. Est peculrdde d mstur está sscd à crcterístc plr e plr desses cmpetes e pde ser explcd pels prpreddes termdâmcs excess. Sej A um prpredde extesv (V, U, H, S, G, etc.), defe-se um prpredde qulquer excess (A E ) cm dfereç etre vlr rel d prpredde em um sluçã e vlr que el ter em um sluçã del s mesms cdções de tempertur, pressã e

29 9 cmpsçã (RAUSNITZ et l. 008). r um sluçã del tds s sus prpreddes excess serã gus zer. Assm pde-se escrever: A E = A A del Bld et l. (006) csderm que etlp de vprzçã f,lv pde ser ssumd cm ã depedete d tempertur e lermete depedete d ccetrçã de etl mstur. A etlp de vprzçã preset um fuçã ttlmete ler cm qutdde mlr ds cmpetes d mstur, etl u gsl, pssbltd um brdgem de cálcul teórc. Éteres presetm um cmprtmet dferete de pressã de vpr se cmprd s lcós qud msturds à gsl em dferetes ccetrções. O etl-t-butl éter (ETBE) ssm cm metl-t-butl éter (MTBE) presetm um cmprtmet ler (SILVA et l., 005) de umet de pressã de vpr Red (RV - MINIVA RS Grber Istrumets GmbH) pel métd ASTM D5191 (1996). Estes cmpsts, devd su elevd prpredde tdette, sã cmumete crcterzds cm dtvs que prprcm um umet úmer de ct d mstur. Etrett, tulmete ess plcçã pde ser csderd um brdgem dequd frete s elevds ccetrções em mstur e su mr utlzçã cm cmpete específc de cmbustível e ã pes cm um dtv. A dçã de cmpetes xgeds em mstur cted gsl fet substclmete s prpreddes de vltldde dest mstur. Delgd et l. (007) presetm s efets em dverss prpreddes de msturs de etl dr em gsl. Em prtculr, bserv-se umet de tempertur d pt cl de destlçã, 10% e 0% destlds e dmuçã s pts 90% e pt fl de destlçã qud ter de etl est mstur umet. Ist tem mpct sgfctv desempe d mtr, prtd fr, redmet em regme de cruzer, csum de cmbustível e gerçã de depósts e resídus câmr de cmbustã e, prcplmete, su etlp de vprzçã e prpreddes de frmçã d mstur. r utr ld, deve-se vlr cmprtmet cmprtv etre mpct perfl de destlçã d etl em mstur de gsl s sus dverss prprções e s respectvs pressões de vpr. Apesr de tdmete perfl de destlçã presetr um umet de tempertur s fxs cs, pressã de vpr umet prprclmete mr ter de etl presete mstur. Ist tem relçã e mpct dret s emssões evprtvs d mstur qud em plcçã veculr e ectr-se bem estudd

30 30 ltertur. Est frmçã é tmbém crrbrd pr Tk et l.(006). Além dss, csder-se que umet de pressã de vpr em msturs de etl em gsl está relcd efrquecmet ds lgções de drgê s cdes crbôcs e pels efets de mstur zetrópc etre estes ds cmpetes. Num prmer prxmçã Tk et l. (006) detfcrm que mstur de etl em gsl bse preset um umet ã ler de pressã de vpr. Já mstur de ETBE em gsl pretemete ã lter prpredde rgl de pressã de vpr d gsl bse qul é msturd. Etrett, este cs f vld pes um úc ccetrçã deste cmpete mstur que ã permte qulquer cclusã sbre esse sstem. Durte regme de perçã de um veícul tempertur d cmbustível sstem de lmetçã umet em fuçã d pressã plcd sstem, d rdem de 3 4 br pr sstems de jeçã de veículs cmercs e 7 9 ps pr sstems de jeçã de mtres de Frmul 1, e este ftr lter crcterístc de pressã de vpr d cmbustível. A cclusã presetd em fuçã ds medções relzds em teste em câmr de cdcmet é que mstur etl em gsl bse preset mr umet de pressã de vpr em fuçã de umet de tempertur d que gsl bse. Qud se utlz ETBE em substtuçã álcl eum dfereç sgfctv é detfcd. A questã sugerd ds lterções em RV cusds pel mstur zetrópc ã está evdete este trbl e precs de estuds cmplemetres Ds prpreddes termdâmcs d cmbustível e cmbustã Nkt et l. (006), d Tyt Mtr Crprt, vlrm cmprtmet de trque, efcêc vlumétrc e efcêc térmc em dverss msturs cted etl e gsl e cmprrm s resultds cm um gsl de referêc qu med de gsl bse. Os utres utlzrm um mtr Tyt sere FE pr levtmet de dds cmprtvs que é trdclmete usd em lgus ess de bcd pr vlçã de cmbustíves cujs prcedmets sã pdrões d dústr eurpé e jpes. É pssível bservr um cmprtmet evdete e crcterístc de trque medd pr s dverss cmbustíves testds, em prtculr um umet prgressv ã ler de trque pr prprções crescetes de mstur etl e gsl bse. Sed sstem de gçã ctrld em fuçã de detçã mtr e tx de cmpressã dtd s ess de 13:1, bstte elevd se cmprd quel utlzd em veículs cmercs, s dfereçs de trque medd estã dretmete sscds g prgressv de resstêc à

31 31 detçã pel dçã de cmpete de ms lt ídce de ct, cs etl. Est frmçã está substcd pel umet tmbém ã ler d vç d pt de gçã e prprclmete cmprável umet de trque medd. Dest frm s gs presetds pels msturs de etl e gsl cmprtvmete à gsl bse estã sscds prtculrmete v gemetr de câmr de cmbustã (tx de cmpressã) e, cseqüetemete, s prejuízs que el prvc pt de gçã pr evtr detçã usd gsl bse. Outr pt levtd pr Nkt et l. (006) é que máxm vç de gçã btd pr cfgurçã de câmr de cmbustã usd, crre em msturs E50 (50% etl em gsl bse). Os utres sugerem que este feôme estej sscd cfgurçã d câmr de cmbustã e que mstur E100 pss suprtr um tx de cmpressã mr. Neum ctçã é fet respet d vrçã de Sestvdde 1 (TAYLOR 1985) ds dverss msturs etl e gsl bse em relçã este feôme, e vlçã detr deste ccet deve ser futurmete dscutd. É td um reduçã de efcêc vlumétrc d mtr cm umet d ter de etl s msturs, feôme que f explcd bsed s vrções de relções r/cmbustível em fuçã ds crcterístcs mleculres e estequmétrcs ds cmpetes. Se csderr que s cdções de ctr ds ess frm csttes pr tds s cmbustíves testds, que gemetr de flux d mtr (clu de dmssã, válvuls, câmr de cmbustã e clu de escpe) ã sfreu lterções e que r cmprtse cm gás del, efcêc vlumétrc d mtr pde ser express, segud Ste (199), pel segute equçã: de pr um mtr qutr temps: V& η v =, (6) V N * V & - Vzã vlumétrc de r mbete sprd pr cldr pr ccl; VS - Vlume de deslcmet pr cldr; rev seg N * =. (pr mtres qutr temps) S 1 Term dtd pel utr cm ms prprd sgfcd, prtr d rgl em glês Sestvty que se refere dfereç umérc etre umer de Oct métd esqus (RON) e umer de Oct métd Mtr (MON) de um cmbustível u cmpete de cmbustível.

32 3 Csderd vzã vlumétrc de r, pr ccl, tem-se: m V & & = N *, de m& = m& AFR ρ, f m& f AFR V& = N *, (7) ρ, de: m& - mss de r dmtd pr ccl; m& f mss de cmbustível quemd pr ccl; AFR Relçã Grvmétrc de Ar/Cmbustível; ρ, desdde d r mbete ccl de dmssã. A desdde d r dmtd mtr vr fudmetlmete cm vrçã de tempertur d mstur. rtt, el depede ds efets d clr ltete de vprzçã d cmbustível qud este mud de fse clu de dmssã d mtr durte prcess de duçã câmr de cmbustã. Est brdgem é relevte este trbl e será ms detldmete estudd. A vzã vlumétrc de r mbete sprd pel mtr depede ds cdções de ctr, ms prcplmete de vrável rtçã d mtr cm mstr Equçã (7). Segud Heywd (1988) efcêc vlumétrc de um mtr ccl Ott é depedete de três prcps ftres: efets trísecs cmbustível, gemetr d mtr e vráves de perçã. D prmer csder que tp de cmbustível, su relçã cmbustível/r de mstur, su frçã evprd sstem de dmssã d mtr e su etlp de vprzçã sã s ftres crítcs que fetm efcêc vlumétrc d mtr, ssm cm tempertur d mstur que é fluecd pel prcess de trsferêc de clr d sstem. Crcterístcs gemétrcs d mtr cm relçã de cmpressã, gemetr, tm, bertur e temp de válvuls, ssm cm vráves de perçã cm rtçã e relçã de pressões de dmssã e escpe, tmbém fluecm efcêc vlumétrc d mtr.

33 33 O dgrm p-v presetd fgur 1 f dptd de Heywd (1988) e represet cmprtmet típc de um mdel del de prcess de um mtr ccl Ott de gçã pr cetel, btd em es expermetl cm mtr em rtçã cstte. 3 ressã Cldr/p 6-7 Vlume Cldr/Vmx Fgur 1 dgrm p-v Fte: utr dptd de Heywd, Os dds expermets presetm prtculr semelç qud smplfcd ccl teórc del cuj cmbustã crre vlume cstte. A etp de cmpressã prcess 1- é dbátc e reversível, prtt setrópc. A etp de cmbustã prcess -3 é dbátc e crre em três dferetes cdções: vlume cstte, pressã cstte e pressã lmtd, u sej, prte vlume cstte e prte pressã cstte. A expsã ds gses de cmbustã 3-4 tmbém é um prcess dbátc e reversível, prtt setrópc. A etp de exustã é dbátc e de dmssã crre sem mudç de vlume específc e dfereç de pressões de dmssã e escpe c zer equt s válvuls estã smultemete berts. Dest frm, csderd um ccl del qus-estátc vlume cstte cm dmssã e descrg à pressã tmsférc, expressã pr efcêc vlumétrc pde ser dervd d equçã (6) sed um fuçã d pressã de dmssã p d mstur, d tempertur de dmssã T d mstur, d relçã cmbustível/r (F/A), d relçã de cmpressã r c, d pressã de escpe p e, d mss mlr M e γ (rzã etre clr específc pressã cstte e clr específc vlume cstte, C /C V ). Assm equçã (6) pde ser express d segute frm:

34 34 [ ] ( ) 1,0 0, 1 ) / ( 1 ) (1 V r r A F x m V m c c r S v + = = ρ ρ η, (8) de, desdde d r ρ,0 pde ser medd s cdções tmsfércs, m represet mss de r dmtd ccl de dmssã, x r frçã de mss resdul de mstur, e m mss ttl de mstur dmtd cldr pt 1 d ccl. A mss de gás resdul depede ds cdções de estd d gás em 5 (T 5,V 5 ) fl d etp de exustã, pós expsã setrópc de p 4 pr p e e té reduçã d vlume d cldr vlume mrt V 6. Csderd que mstur se cmprt cm gás del pt 1 e plcd equçã de Clpeyr, é pssível escrever: 1 T 1 R M m V p =, (9) e,0 0, T M R p = ρ (10) Relcd T 1 pr T pt 1 pr um álse de ccl pr um gás del de clr específc c p e c v sã csttes em tds s etps d ccl de perçã d mtr, é pssível escrever: + = 1) (γ p p ) r (γ 1 1 x 1 T T e c r 1, (11) Substtud s equções (9), (10) e (11) e smplfcd equçã (8), redmet vlumétrc η v pde ser escrt cm: + + = 1) ( 1) ( 1 1 ) / ( 1 1,0,0 γ γ η e c c c v p p r r r A F T T p p M M, (1) Dus csderções mprttes de Heywd (1988) pr relçã etre pressã de duçã p e pressã de escpe p e : 1. Se s pressões frem gus (p e /p )= 1, prtt, term etre cves será utár.

35 35. Se relçã (p e /p ) umetr e relçã de cmpressã, r c, dmur, frçã ds gses resdus de cmbustã, x r, que permecem cldr qud pstã está pt mrt superr (vlume mrt) umet. Dest frm csderd Equçã (1), se este vlume resdul de gses câmr de cmbustã umet, redmet vlumétrc dmu. Outr spect mprtte csderd pr Heywd (1988) está relcd cm s efets sstem de dmssã d mtr pel cmpsçã d cmbustível, cm preseç de vpr de cmbustível, ssm cm preseç de vpr de águ. Estes elemets reduzem pressã prcl d r de dmssã que fcrá bx d pressã d mstur. A pressã d mstur sstem de duçã p é sm ds pressões prcs de r de dmssã p,, d pressã d cmbustível evprd p f, dmssã, e d pressã de vpr de águ p w, dmssã. O efet d pressã prcl de vpr de águ é peque e su crreçã pde evetulmete ser desprezd. p p, + p f, + pw, =, (13) e, prtt: p p, = p, p + p, f, + p w, = M, 9 M, 9 M f, + m& f, M w, = 9 1+ F m& f,. (14) + 1,6 Se m dc mss e M dc mss mlr d frçã crrespdete, F relçã de mss de vpr de cmbustível pr r sec e relçã de mss de vpr de águ pr r sec ccl de duçã pr s prâmetrs p e T, desdde d r pde etã ser determd plcd le ds gses perfets: 9 p 1 ρ, = ~. (15) R T 9 1+ F + 1,6 m& f A equçã mstr que desdde d r é um relçã d pressã e tempertur de duçã p e T, respectvmete, e d multplcçã de um ftr de crreçã que prece etre prêtese que depede d relçã de vpr de cmbustível pr r sec (F ), sus crcterístcs mleculres (m f ) e d relçã de vpr de águ pr r sec mstur ().

36 36 r cmbustíves xgeds que ctem águ, cm é cs prtculr de etl drtd crburte (AEHC) est prcel ã deve ser desprezd. r Heywd (1988) mesm relçã etre pressã d r ccl de duçã e pressã de dmssã d mstur pde ser tmbém escrt d segute frm: 1,,,,, = w w f f M M m m M M m m p p & & & &. (16) Se frçã d cmbustível estver ttlmete vprzd relçã ds pressões p, /p pr dverss cmbustíves cecds segue fuçã de f m m & &, u sej, relçã de mstur cmbustível/r. Est cdçã deve ser vld cm cudd, ps sstem mder de jeçã jet cmbustível clu de dmssã etre s pts 7 e 1 d dgrm d fgur 1, ã ttlmete scrzd ccl de dmssã de mstur. Ist crre em fuçã d temp dspível pr vlume ecessár de cmbustível jetd pr cdçã de regme ã ser sufcete. A vprzçã d fse líqud de cmbustível remescete mstur crrerá detr d câmr de cmbustã, prefereclmete em regme turbulet. Segud Heywd (1988), efet cusd pel clr ltete de vprzçã d frçã de cmbustível vprzd sstem de dmssã ccl de dmssã pde ser represetd pel segute equçã de eerg à pressã cstte, pr um flux de vprzçã de cmbustível líqud: ( ) [ ] ( ) B L f f A V f f e L f f e m m Q m x m x m,,, = + + & & & & & &, (17) de x e represet frçã em mss de cmbustível vprzd e s sub-ídces, f, L, V, A e B represetm, respectvmete: prpreddes d r de dmssã; prpreddes d cmbustível; fse líqud; fse vpr; A, pós vprzçã; B, tes d vprzçã. Fzed um prxmçã de vrçã d etlp pr udde de mss de cd cmpete d mstur pr C p T e cm etlp de vprzçã sed f,v f,l = f,lv, btém-se d equçã (17): L f p p LV f e B A c A F c A F x m Q T T,,,, ) / ( ) / ( + = & &, (18)

37 37 Se eum efet de trsferêc de clr fr csderd qud mstur é frmd clu de dmssã, tempertur d mstur crá prprclmete à mss vprzd d cmbustível e su prpredde de etlp de vprzçã. Est vrçã de tempertur é, prtt, depedete d qutdde de clr trcd sstem em cdções res de perçã. Heywd (1988) cmet que ess expermets cmprvm que dmuçã d tempertur d r de dmssã e seu cseqüete umet de desdde que cmp prcess de vprzçã d cmbustível líqud é sufcetemete sgfcte pr prvcr um g de efcêc vlumétrc mesm crred um reduçã pressã prcl d r cm vst terrmete. A equçã (1) mstr que efcêc vlumétrc η V depede ds efets de vrçã d tempertur ds gses medd etrd d cldr e é dd pel ftr (T,0 /T ). A jeçã de cmbustível em fse líqud sstem de dmssã durte prcess de duçã mtr umet efcêc vlumétrc e reduz tempertur d r de dmssã em fuçã de mudç de fse d cmbustível frmçã de mstur cmbustível/r. Yem et l. (006) testm est frmçã relzd ess em mtr de bcd cm sstem de jeçã de GL (Gás Lquefet de etróle) em fse líqud e gsl, cmprtvmete. Observm-se efets de efcêc vlumétrc trvés de medções d flux de r de dmssã, pressã de câmr de cmbustã e pressões de dmssã e escpe, ssm cm temperturs de dmssã e descrg. A relçã mstur r/cmbustível é vrd e seus efets regstrds trvés ds sesres e sstem de qusçã de dds. A rzã de clr lberd prcess de cmbustã é clculd utlzd-se segute equçã: dq = dθ γ γ 1 dv d 1 + V θ γ 1 d dθ + Q trsf. clr, (19) de: θ - Âgul d vrbrequm γ - rzã etre s clres específcs à pressã e vlume csttes - ressã d câmr de cmbustã Q - Clr lberd V - Vlume d cldr

38 38 A efcêc de cmbustã pde ser clculd tegrd rzã de clr prete lberd e pder clrífc ferr de mss de cmbustível jetd, e represetd pel segute equçã: η t = Q CI m&, (0) f Yem et l. (006) csderm que qut mer frçã reltv etre mstur cmbustível/r (F/A) mr será pressã de cmbustã. Csderm tmbém est relçã fuçã ds dfereçs de prpreddes de úmer de ct e clr ltete de vprzçã d GL. As pressões de câmr de cmbustã bservds expermet presetrm vlres d rdem de 70 br u 7000 k. Além dss, bservu-se que tempertur d mstur GL/r tes d íc d cmbustã f,04 K mer que quel medd pr mstur gsl/r em fuçã de seu mr clr ltete de vprzçã. Yem et l. ccluírm que umet d tempertur de mstur cmbustível/r f versmete prprcl qutdde de GL jetd. As crcterístcs de frmçã de mstur cmbustível/r pr gsl pur, etl pur e cmpsções de dverss ccetrções em mstur de gsl e etl (E5, E50, E75) sã presetds pr G et l. (006). As crcterístcs vlds evlvem prpreddes de estrutur, peetrçã e âgul d spry btd prtr de expermets de lbrtór relzds um câmr de vlume cstte em tmsfer erte (trgê) sb bx e elevd pressã. O spry de cmbustível jetd sb mesm pressã de jeçã (5 M) pr td mtrz estudd à bx pressã ter de câmr (0,1 M), presetu pr msturs de etl em gsl mer peetrçã e mr âgul de spry que sugere melr prcess de vprzçã d cmbustível durte jeçã. Estes prâmetrs de es, segud G et l. represetm íc d jeçã de cmbustível pr mtres GDI (Ijeçã Dret). Qut mr ccetrçã de etl mstur gsl, ms evdete é este feôme. Ist sgfc que qut mr ter de gsl mstur mr é fse líqud bservd spry. r utr ld deve-se csderr que um mr frçã de fse vpr frmçã d spry evdecd pel etl prvc mres vrções de tempertur frmçã d mstur sstem de dmssã d mtr, ft este tmbém cetud pel su mr etlp de vprzçã.

39 39 Etlp de vprzçã u clr ltete de vprzçã é prpredde fudmetl pr determçã d vrçã d tempertur mbete qud um mss cecd de cmbustível mud de fse em um prcess de mstur crburte. W et l. (006) dscutem mprtâc de us de métds rgrss pr determçã de prpreddes de clr ltete de vprzçã de fluíds em fuçã de dfereçs sgfctvs presetds etre s métds. A prpst bse um ccl termdâmc cmpst pr um fse de: 1. Cmpressã stérmc d flud de 1 pr 1 + d, T 1 ;. Aquecmet sbárc d flud cmprmd 1 + d, T 1 pr T ; 3. sterr vprzçã stérmc prcl d flud té equlíbr em 1, T. O clr ltete de vprzçã é etã determd pel sm d clr ds fses 1 e 3, desprezd fse pr ser clr sesível frecd sstem pr umet d tempertur T 1 pr tempertur T. Dest frm, btêm-se: f, LV Q1 + Q3 =, (1) m f, V Assumd que td flud mudu de fse líqud pr vpr durte prcess de mstur, prtr d clr ltete de vprzçã pde-se determr vrçã de tempertur d segute equçã de eerg ttl frecd: 1 c p, F + c p, L c p, F + c p, V f, LV = Q m f, L T m f, V T, () m f, V e, prtt: T = Q m f, V f, LV c p, F + c p, V Um álse ms cmplex ds prpreddes termdâmcs sscds à frmçã e vprzçã de gts de -ept é cduzd pr Zg (003) trvés de prpreddes clculds prtr de mdels mtemátcs de fuções de tempertur, pressã e cmpsçã mleculr. De um frm ms específc, s efets de gás rel sã mdelds prtr d equçã de estd de eg-rbs cm terçã prprd de prâmetrs bárs e regrs de mstur. Deve-se relcr lgums csderções mprttes de Zg (003): A) A cstte de vprzçã d gt é um fuçã d tempertur mbete pr dferetes pressões mbetes e é relçã etre vrçã de dâmetr cl e fl d gt e su

40 40 tempertur cl e fl. Qut mr pressã d mbete exercd sbre gt mer é efet d tempertur e ms ler é seu cmprtmet de vrçã. B) A peetrçã d gt é tmbém fuçã vers d tempertur mbete e d pressã, u sej, mr será peetrçã d gt qut mer fr tempertur e pressã d mbete. Iúmers estuds áre de termdâmc e de trsferêc de mss vprzçã de gts em msturs crburtes de cmbustíves em flux turbulet têm sd relzds. Bruk e Göklp (006) relcm três tps de crrelções empírcs pr determçã de vprzçã de gts líquds em regme de flux lmr u turbulet. O prmer refere-se à crrelçã de Frösslg que relc ftres de vprzçã em fluxs cvectvs frçds lmres prtr de um cefcete de Frösslg, úmers de Reylds e Scmdt. O segud pr zs de turbulêc frc mderd utlzd úmer de vprzçã Dmköler e tercer crrelçã tmbém bsed em úmers de Reylds e Scmdt pr regme de flux de gt está sujet pes à turbulêc. Ests equções sã fudmets pr vlçã d cmprtmet de rzã de vprzçã ds gts em fuçã d tp de regme de flux plcd. r Alte e Ille (00) determçã de ptêc de síd ds mtres é pr defçã relçã etre pressã méd efetv ccl de cmbustã (bmep), vlume ttl deslcd (V d ) e rtçã d mtr (N*) e dd pel equçã pr mtres 4 temps: E ( kw ) 3 ( k) V ( dm ) N *( rev / s) bmep d =, (3) 3 x10 sed bmep = mep fmep, (4) de mep é pressã méd efetv dcd e fmep é pressã méd efetv de trt. A pressã méd efetv dcd (mep) é defd cm depedete d vrçã de vlume d câmr segud equçã: 1 mep = p dv. (5) V Segud Brett e Ctre (1998) s perds pr trt umetm prprclmete cm qudrd d velcdde méd d pstã e est é fuçã dret d prdut etre rtçã e curs. r se trtr de um spect depedete pes d gemetr d mtr e de ser um d

41 41 term cmum em prcess de vlçã cmprtv etre cmbustíves, pderá ser desprezd pr s bjetvs deste trbl. A equçã (3) e defçã de bmep tmbém frm csderds pr feffer et l. (00) e pr Brett e Ctre (1998). Estes últms trduzrm equçã de efcêc vlumétrc (η v ) prtr d equçã (8) mss de cmbustível m f csumd ccl sem csderr frçã ã evprd d cmbustível u relçã cmbustível/r (F/A) umetd ssm vlr d umerdr e, cseqüetemete, resultd d efcêc vlumétrc. Assm equçã de efcêc térmc prtr d equçã (0) e d efcêc vlumétrc prtr de (8), trm-se, respectvmete: e p dv η t =, (6) m& CI f m f + m η v =, (7) ρ V, S Dest frm, substtud s efcêcs em (6) e smplfcd equçã, têm-se: ρ CI mep = η t ηv, (8) 1+ AFR Cm bjetv de dequr s equções fudmets d 1ª e ª les d Termdâmc pr ccl d mtr prtr ds vlres de pressã ter de cmbustã bservd em testes prátcs e ectrr s vlres de flux de clr, segute blç é sugerd pr dgrm d fgur 4: δq = δw + δq U, (9) C W + de eerg ter d cmbustível, U, trbl méd d pstã, W, e clr trsferd, Q, sã dds pels segutes equções, respectvmete: 1 ( T1 U = U U = m cv T ), (30) δ W =,5 ( + ) ( V ), (31) 0 1 V1 δ Q W = (α& A T ) t. (3)

42 4 δq C m f +m T 1 1 T δq W δw Fgur 4 Blç de eerg em mtres de Ccl Ott Fte mgem: Autr dptd de Frd Werke-AG (000) Clge Germy Mtr Durtec HE 4C Csderd que relçã V k pr um prcess reversível e dbátc de um gás perfet é cstte, é pssível, segud TAYLOR (1966), csderr efcêc térmc d ccl um fuçã d relçã de cmpressã d mtr e, prtt, depedete de prpredde específc relcd d cmbustível. Dest frm, equçã (0) tmbém pde ser represetd cm: k 1 1 η 1 t =. (33) rc Cm já brdd terrmete feffer et l. (00) tmbém csderm que pressã méd efetv dcd (mep) preset vrções cíclcs durte perçã d mtr cusds pels mres relções etre dâmetr e curs d pstã e mres relções de áres de válvuls pr udde de vlume de deslcmet pr g em efcêc vlumétrc. Estes prâmetrs gemétrcs dmuem temp dspível pr cmbustã cmprmeted su efcêc. Estes ftres etã devem ser blceds pr bteçã de máxm ptêc efetv. t (00) tmbém csder que ptêc gerd em mtres de cmpetçã está trsecmete relcd à su rtçã e, cseqüetemete, pressã méd efetv é dretmete fetd pels perds prvcds pel umet de trt em fuçã d umet d

43 43 rtçã. r utr ld, pr mtres dstts que presetm mesm pressã méd efetv, relçã etre ptêc de síd e rtçã é ler e este é um ftr mprtte csderr qud d desevlvmet de cmpetes de cmbustível que prduzem efets pstvs g de ptêc sscd à elevçã de rtçã. Iclmete, us de cmpsts xgeds em mstur cted gsl f plcd cm bjetv prcpl de umetr ídce de ct d gsl bse em substtuçã s dtvs metálcs cmumete usds pel dústr de petróle e pr dequçã em prduçã de especfcçã de gsls, cm cs d cumb tetretílc (TEL). Este cmpst f durte décd de 90 elmd de sstems prdutvs de gsl pels prblems sscds de txcdde, sed substtuíd pel metlcclpetdel mgês trcrbl (MMT) cfrme Rs et l. (007). Os cmpsts xgeds pssrm ser etã frtes cddts substtuts destes dtvs metálcs pel ft de presetrem elevd resstêc detçã. Iúmers estuds frm etã drgds pr vlr s emssões pluetes de CO, NO x e HC sscds us destes cmpsts, ssm cm pr s ftres de drgbldde relcds s perfs de destlçã e pressã de vpr d cmbustível sugerds pr Brker et l. (1988). Este mdel té je preset crrelçã stsftór etre perfl de vltldde d cmbustível e seu desempe de drgbldde veícul. Slv et l. (005) vlm s mpcts em prpreddes de gsls de referêc pel dçã de cmpsts xgeds, em prtculr seus efets sbre pressã de vpr e úmer de ct, métd pesqus (RON) e Mtr (MON). Estes ds prâmetrs estã dretmete relcds cmprtmet de drgbldde d mtr (respst pedl d brblet) e efcêc térmc, respectvmete. F bservd pr esses utres, que etl preset umet ã ler de pressã de vpr d gsl bse tgd mres vlres etre 5 e 10% de ccetrçã em vlume mstur e dmud cm ccetrções té 5% em vlume, ms uc bx d vlr rgl de RV d gsl bse. D mesm frm é bservd um umet de pressã de vpr d gsl bse pel dçã de MTBE e est em prtculr cm um cmprtmet lermete prprcl ter dcd. Cm já cmetd terrmete, esses utres tmbém bservrm que ETBE ã lter sgfctvmete pressã de vpr d gsl bse em qulquer ds prprções dcds. Já drcrbets cm sct e tlue reduzem pressã de vpr lermete cfrme su ccetrçã umet mstur. Ist se deve em prte pel perfl

44 44 de destlçã destes cmpetes ssm cm pels sus crcterístcs de slubldde em gsl bse. Est mesm brdgem é presetd pr Frec e Mle (005) prtculrmete pr msturs de etl em gsl, brdd precupçã ds emssões evprtvs reltvs dests cmbções, em especl mercd merc. A dçã de etl em gsl fet sgfctvmete s prpreddes de vltldde e prtculrmete presetm um desv ds msturs des defds pel le de Rult. Est evdêc é ms clrmete detfcd qud se ls msturs bárs zetrópcs de etl e drcrbet pur. Ess de pressã de vpr Red (RV) pels métds ASTM D33 e D5191 frm relzds em gsl de referêc cm dverss ccetrções de etl em mstur e mprtte bservçã pôde ser fet. A preseç de etl em mstur cted gsl umet pressã de vpr medd s cdções de es, tgd mres vlres em ccetrções etre 5 e 10% teded dmuçã ds vlres em ccetrções mres. Csderd que Le de Hery defe que slubldde de um gás em líqud é dretmete prprcl à pressã exercd sbre ele, e que cstte de Hery (K) é relçã etre est pressã e su frçã mlr, s resultds presetds pr Slv et l. (005) detfcrm um mr tedêc de perd pr vprzçã pr s msturs de etl e MTBE em gsl bse em cmprçã s utrs cmpetes testds (ETBE, sct, tlue). Esse cmprtmet deve-se ft d cstte de Hery (K) clculd pr ests msturs presetrem vlres superres su pressã de vpr medd. Est prpredde tem fluêc dret s efets e desempe de emssões evprtvs, ssm cm deve ser csderd qut s efets termquímcs de mstur sstem de dmssã. Os resultds ds medções de ídce de ct, MON e RON, relzds em Mtr CFR (C-pertve Fuel Reserc) pr Slv et l. (005), demstrm que cmpsts xgeds cm Etl, MTBE e ETBE presetm mr fluêc umet de úmer de ct que drcrbets cm sct e tlue, sed que métd Mtr - MON (ess ms severs), s cremets pdem ser csderds semeltes em mgtude pr s xgeds, sejm lcós u éteres. rtculrmete, pr etl utlzd métd RON, este cremet é destcdmete superr tds s utrs cmpsts vlds clud éteres. Nt-se que etl trduz s msturs em gsl bse um cremet Sestvdde d cmbustível, u sej, umet dfereç etre

45 45 úmer de ct RON e MON. A dçã de cmpsts xgeds em gsl fet csdervelmete prcess químc cl de cmbustã exgd um mr vç pt cl de gçã. Este ft pde estr sscd mr dfculdde em quebrr s lgções etre drgê e crb. Um ds spects ms mprttes csderr em um sstem de gerçã de ptêc trvés de msturs crburtes é su lberçã de clr e efets tempertur e pressã ds gses detr d câmr de cmbustã. A tempertur e pressã tgds este prcess sã sufcetemete elevds pr prvcr dsscçã ds prduts de cmbustã e, em cseqüêc dst, vrções d que ser máxm resultd delmete tgível. Em um prcess de cmbustã ple csder-se frmçã de dóxd de crb e águ cm prduts de cmbustã. Sed gsl um mstur de drcrbets que em su estrutur d ctém cmpsts cm exfre, cm dsscçã durte prcess de cmbustã, s prduts de cmbustã tem um estrutur tã cmplex qut s regetes. Brettsceder (1997) preset estud d relçã equvlete de r-cmbustível, csderd frmçã de prduts de cmbustã pr dsscçã, prtr de preseç de exfre, vpr de águ dsslvd cmbustível e vpr de águ r. Algus cmpsts prveetes de cmpetes d cmbustível sã btds s gses de escpe cm é cs de SO e em msturs cm excess de r e lt tempertur frmm d SO 3. r cmbustíves cuj cmpsçã cte etl pde-se ectrr s espéces de escpe met, metl, ldeíds, em especl cetldeíds e frmldeíds. Estes cmpsts ã serã csderds este estud qud s equções de blç de cmbustã frem determds pr s cmbustíves vlds em fuçã de seus teres serem peques qud cmprds s dems cmpsts frmds.

46 46 4. METODOLOGIA ALICADA segue: O desevlvmet d presete estud será dvdd em três prcps etps cm 1. Idetfcr e estbelecer um mtrz de cmbustíves e u msturs prtculres pr estud e determçã de prâmetrs cmprtvs. Amstrs de cmpetes deverã ser dqurds e msturs preprds de crd cm perfl estbelecd de mtrz pr cduçã de ess de lbrtór pr determçã de prpreddes específcs relevtes pr este trbl; Levtmet de dds expermets prtr d mtrz de estud de cmbustíves utlzd-se de ess de lbrtór. Determçã de ressã de Vpr pel métd ASTM D 5191 MINI REID VAOUR RESSURE. Determr e estbelecer prpreddes de etlp de vprzçã pr cd cmpete d mtrz prtr ds dds de pressã de vpr determds.. Alsr prelmrmete ftres que fluecm cmprtmet de cmbustã, flux e efcêc vlumétrc d mtr prtr de equções teórcs ectrds ltertur. Estes ftres devem estr dret u dretmete relcds cm crcterístcs e prpreddes ds cmbustíves ssm cm crcterístcs e prpreddes de msturs r/cmbustível. Mdels mtemátcs pr cálcul serã estudds em áres dstts e crítcs pr resultds, csderd dvdulmete sstem de dmssã, sstem de cmbustã e sus relções cm efcêc vlumétrc d mtr. Estud de relções etre ests áres dstts será relzd tes d íc d tercer etp. Estes estuds evlvem; termdâmc de sluções, álse exergétc e mlr de reções químcs de cmbustã, álse estequmétrc de cmbustã, etlp e etrp de frmçã de prduts de cmbustã e etlps de vprzçã em mudçs de fse em prcesss de mstur, e determçã de efcêcs em cd etp de prcess. Nã serã csderds este trbl estuds de trsferêc de clr e cmd lmte em flux de msturs, ps será csderd pr mtrz de cmbustíves mesm gemetr de clu de dmssã, câmr de cmbustã e sstem de exustã, prtt, sstem de flux cm gemetr cstte. Dest frm s áres de estud serã:

47 47. Cmbustã; plcçã de ccets de termdâmc de cmbustã, reções de cmbustã, estequmetr, etlp e etrp de frmçã de prduts de cmbustã, defçã de mdel mtemátc e cálculs teórcs; b. Relções de Efcêcs Vlumétrcs prtr de prâmetrs termdâmcs de prcesss de mstur; determçã de vrções de efcêcs teórcs; 3. Estud ds relções etre Sstem de Admssã, Cmbustã e Efcêcs; estud e desevlvmet de cálcul glbl pr defçã de ftr de ptêc trísec Cdções de ctr r efet de smplfcçã de sstem de álse e estud s segutes cdções de ctr serã dtds: 1. A mstur de gses cmprt-se cm um gás del;. O ccl per em regme permete e câmr de cmbustã dbátc; 3. As segutes cdções de perçã fcm estbelecds:. Mtr perd em regme de rtçã cstte; b. A mss de r dmtd mtr cstte em regme permete c. Cmbustã em regme de dsscçã; d. ressã máxm de Cmbustã: = MxCmb = 7000 k 70 tm (pressã máxm dtd cm cdçã de ctr bsed em prâmetrs presetds ltertur csultd e em fuçã ds lmtções dmess d mtr rel Frd mdel Rcm 1.6-8V usd cm referec pr cálculs); e. ressã Ambete: p mb = p ref = 100 k 1 tm f. Tempertur Ambete: T mb = T ref = 98K 4. A tempertur de cm é fuçã de cdções de pressã e tempertur cl de cmbustã ssm cm d relçã de mstur cmbustível/r e lberçã de

48 48 clr. A tempertur de equlíbr de cm pr cd reçã de cmbustã cm dsscçã ds cmpetes d mtrz de estud será determd e usd cm prâmetr pr cálcul de etlps e etrps de frmçã. 5. Será dtd pr efet de determçã de prâmetrs de cálcul pr este trbl um mtr rel preprd pr cmpetçã mrc Frd mdel Zetec- Rcm 8 válvuls 4 temps cm s segutes crcterístcs: B = 8,1 mm S = 75,5 mm V d = 1,599 dm 3 r c = 1,5:1 bmx = 10, rpm (108,3 rev/s) T mx = 176, rpm (75 rev/s) 4.. Mtrz de cmbustíves pr estud A mtrz de cmbustíves presetd tbel 1 f defd pr s estuds deste trbl bsed s segutes póteses:. Tds s mstrs de cmpetes utlzds este trbl sã de gru de purez.a. (99%) cm bjetv de reduzr efets de cmpsçã ã pdrzd s resultds de ess de lbrtór frete s estuds teórcs e mdelges mtemátcs dtds; b. Isct é um cmpst sprfíc (cde crbôc ler rmfcd) cm prpreddes especs, usd cm pdrã 100 pr ess de determçã de úmer de Oct em mtr CFR (C-Opertve Fuel Reserc). O us deste cmpete é brgtór em frmulções de gsls que tedem especfcções de lt úmer de ct em prtculr pr elevr MON. c. Tlue é um drcrbet de cde rmátc presete em qulquer frmulçã de gsl pesr de sus restrções relcds cm emssões tmsfércs pluetes. É um cmpst cm prpreddes de cmbustã cecds e prtculrmete prprc gs em celerçã

49 49 mtr. Sus prpreddes e crcterístcs de desempe sã prtculres e em frmulções de gsls é csderd cm cmpete cmplemetr à bse. d. Metl é um cmpst xged que pde ser btd prtr de prcessmet de petróle u mder. Detre utrs álcs cm etl, sprpl, sbutl é cmpst de mr mprtâc desdde de mstur cmbustível/r frmd prcess de dmssã d mtr pr su crcterístc de vltldde e etlp de vprzçã. Su escl está bsed ft de seus efets serem ms substclmete percebds desempe d mtr que utrs cmpsts xgeds; e. Etl é um cmbustível que pde ser btd prtr de fte blógc e revável. É um cmpst usd mudlmete pr substtur cumb tetretlílc (TEL) cm dtv pr umetr úmer de ct e pde ser usd tmbém cm mstur E100 em mtres d ccl Ott cm demstr experêc Brsler. Atulmete está sb tes teçã d me cetífc em fuçã d ptecl em ser prduzd prtr d fermetçã de resídus gerds dústr de prcessmet de vegets; f. MTBE (metl terc butl éter) é um éter dervd de petróle que f lrgmete utlzd em mstur de gsl refrmuld s Estds Uds e Eurp, e prtculrmete vem sed cmpete xged ms utlzd em frmulções de cmbustíves sem cumb, especs pr cmpetçã desde c d décd de 90. É cmpete que v ser grdtvmete substtuíd pel etl ests plcções; g. A mstur 0% em vlume de Betl em cmpetes de gsl bse (Isct + Tlue) refere-se perfl méd de mstur sugerd s dverss píses que dtm este tp de cmbustível cm redutr de emssões de CO, em prtculr Brsl;. A mstur 85% em vlume de Betl em cmpetes de gsl bse (Isct + Tlue) refere-se cmbustível E85 tulmete prvd pel Cmudde Eurpé e Estd Uds cm pdrã pr cmbustível

50 50 de fte revável ltertv s cmbustíves de rgem fóssl s mtres de Ccl Ott; Tbel 1: Mtrz de cmbustível pr estud cm percetus de mstur de cmpetes em vlume. Estrutur mleculr Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE Fte: Autr Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O 100 % v/v 100 % v/v 100 % v/v 100 % v/v Mstur 1 50 % v/v 30 % v/v 0 % v/v Mstur 10 % v/v 5 % v/v 85 % v/v 100 % v/v Tbel 1A: Mtrz de cmbustível pr estud cm percetus de mstur de cmpetes em mss. Estrutur mleculr Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE Fte: Autr Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O 100,0 % m/m 100,0 % m/m 100,0 % m/m 100,0 % m/m Mstur 1 45,3 % m/m 34,0 % m/m 0,7 % m/m Mstur 8,8 % m/m 5,5 % m/m 85,7 % m/m 100,0 % m/m

51 51 5. DESENVOLVIMENTO DO MODELO ARA ESTUDO DE ROCESSO DE COMBUSTÃO ARA DETERMINAÇÃO DE ARÂMETROS COMARATIVOS Um vez estbelecd mtrz de cmbustíves, f prpst um desevlvmet de um mdel de prcess de cmbustã cm pdrã pr defçã de mdel de cálcul pr determçã ds frções mlres de prduts de cmbustã, etlps e etrps de frmçã prtr ds relções estequmétrcs de cmbustã. Estes cálculs frm relzds utlzd sftwre EES (Egeerg Equt Slver F-Crt Sftwre McGrw Hll), versã demstrçã pr determçã ds mesms prâmetrs pr s utrs cmpetes d mtrz de cmbustíves e ssm desevlver s estuds cmprtvs ecessárs. A fgur 5 preset um lustrçã d sstem de cmbustã de um mtr de Ccl Ott e d perfl teórc-expermetl que será trtd este estud. Dest frm estudu-se mpct cusd s prpreddes de cmbustã prtr ds crcterístcs de equlíbr de mstur e frmçã de prduts pr dsscçã. Mtrz j C α H β O γ + s j (O +3,76N ) Φ f - sf 1 CO + CO+ 3 H O+ 4 N + 5 O + 6 NO Fgur 5 Ccl de Cmbustã em Mtr Ccl Ott Fte mgem: Autr dptd de Frd Werke-AG (000) Clge Germy Mtr Durtec HE 4C r efet deste estud, lgus prâmetrs serã dtds de sstems cecds e pdrzds pr td mtrz, tmd cm referêc um mtr ccl Ott cm pdrã gemétrc dtd. Mted-se estes prâmetrs pr qulquer cmpete d mtrz de estud, s vráves reltvs frm pes s prpreddes desejds d cmbustível.

52 5 Detr d brdgem específc deste estud s crcterístcs gemétrcs d mtr e s prpreddes termquímcs d cmbustível estã relcds e ã frm trtds sldmete. el spect mecâc, deve-se csderr que prâmetrs de dese mtr cm clus de dmssã e descrg, sstem de jeçã de cmbustível, câmr de cmbustã e cdções percs cm rtçã e celerçã sã prâmetrs que fluecm desempe d cmbustã. el spect termquímc, est quldde de cmbustã é fluecd pels crcterístcs e prpreddes d cmbustível e defçã ds prâmetrs de dese d mtr é etã depedete dests prpreddes. Dest frm, pde-se cmpreeder ccl de ter-relções etre cmbustível, cmbustã e gemetr d mtr Determçã de blçs estequmétrcs de cmbustã pr mtrz de estud Num reçã químc s lgções etre s cmpsts e mléculs regetes sã quebrds e se rerrjm frmd s prduts dest reçã. Se fr csderd um reçã frtemete xdte cm que crre um prcess de cmbustã de um cmbustível, resultd é lberçã de eerg à medd que s prduts dest cmbustã sã frmds. Os cmbustíves referetes este estud frm em su ttldde cmpsts rgâcs csttuíds de crb, drgê e xgê e pdem ser represetds de um frm geérc cm C H O. α β γ A cmpsçã d r sec utlzd este estud será csttuíd pr 1% de xgê e 79% de trgê sed que cd ml de xgê trduzd câmr de cmbustã f cmpd pr 3,76 mles de trgê. Csderd reçã de cmbustã cmplet d cmbustível, st é, td crb presete é xdd em dóxd de crb e td drgê é xdd e cvertd em H O, pde-se etã escrever reçã de cmbustã de frm gerl cm sed: C α HβO γ + (O + 3,76N ) CO + H O + N. (34) S 1 3 Csderd s msss mlres ds cmpetes cm sed: C = 1; H = 1; O = 16; N = 14, f pssível determr Rzã Ar-Cmbustível (AFR) dd pel rzã etre qutdde de r ecessár pr reçã cmplet de cmbustã e um determd qutdde de cmbustível prtr d equçã (34) de blç químc pr reçã. r

53 53 qutdde ext destes regetes cmbustã cmplet, relçã AFR é cmd estequmétrc (s). Dest frm, têm-se: AFR S S N =. (35) 1 O N + C S + 3,76 N N H N (AFR S ) pr: Etã pr cmbustã cmplet, tem-se relçã r-cmbustível estequmétrc ISO-OCTANO; C S ( CO + H O + N 8 H18 + O + 3,76N ) 1 Ode: C 1 = 8 H = 18/ = 9 O 1 + = S S = 1,5 N 3 = x 3,76 x S 3 = 47 rtt, blcemet d equçã de cmbustã cmplet pr s-ct tr-se: C 1 + N 8H18 +,5O + 47N 8CO + 9H O 47 D equçã (35), btêm-se: 3 AFR SC H , ,5 3, = = = 15, As reções de cmbustã cmplets fudmets pr s utrs cmpetes d mtrz de estud trm-se: TOLUENO: C S ( CO + H O + N 7 H8 + O + 3,76N ) 1 3

54 54 METANOL: OH + ( O + 3,76N CO + H O + N CH 3 S ) 1 3 ETANOL: C S ( CO + H O + N H5OH + O + 3,76N ) 1 3 MTBE: C S ( CO + H O + N 5 H1O + O + 3,76N ) 1 3 Csderd que s cmpetes ds msturs 1 e represetm cmpsções mlres, sus respectvs cmpsções em mss serm: M1: 0,5 C S CO + H O + N 8 H18 + 0,3 C7H8 + 0, CH 5OH + ( O + 3,76N ) 1 3 0,5 114 C 93,8 CO + H 1 8 H18 + C7H8 + CH5OH + S ( O + 3,76N ) 0,3 9 93,8 O + N 3 0, 46 93,8 0,608 C S CO + H O + N 8 H18 + 0,94 C7H8 + 0,098 CH 5OH + ( O + 3,76N ) 1 3 M: 0,1 C S CO + H O + N 8 H18 + 0,05 C7H 8 + 0,85 CH5OH + ( O + 3,76N ) 1 3 0,1 114 C 55,1 CO + H 1 8 H18 + C7H8 + CH5OH + S ( O + 3,76N ) 0, ,1 O + N 3 0, ,1 0,07 C S CO + H O + N 8 H18 + 0,083 C7H8 + 0,710 CH 5OH + ( O + 3,76N ) 1 3

55 55 Csderd que dqu em dte est é cmpsçã mlr, tbel preset s resultds pr cd cmpete d mtrz de estud e sus respectvs relções estequmétrcs de mstur r-cmbustível: Tbel. Rzã Ar/Cmbustível (AFR) pr mtrz de estud de cs. Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE Mstur 1 Mstur C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O C 1 8,000 7,000 1,000,000 5,000 7,118 3,657 H 9,000 4,000,000 3,000 6,000 6,94 4,35 N 3 47,000 33,840 5,640 11,80 8,00 39,630 0,547 O s 1,500 9,000 1,500 3,000 7,500 10,540 5,465 AFRs 15,05 13,43 6,44 8,95 11,70 14,34 11,74 Fte: Autr 5.. Determçã d equlíbr químc e cstte químc pr reções de cmbustã Csderd um sstem sld de ã exstem vrções sgfctvs em sus prpreddes mcrscópcs e que, prtt pressã () e tempertur (T) sã csttes, pde-se frmr que sstem está em equlíbr térmc e mecâc. Dest frm, pde-se bter um crtér de equlíbr pr um sstem de fse úc e multcmpete cm cmpsçã fx (úmer de mles de cmpetes cstte) csderd fuçã de Gbbs: G = = 1 G N N T,, N J, (36) de G µ = represet ptecl químc. N T,, N J Sed úmer de cmpetes d mstur, crtér de equlíbr pde ser reescrt cm: = = 0, = 1 Estd mstur em um úc fse: G G = N µ µ = = g N G T µ dn. (37)

56 56 Csderd eerg lvre de Gbbs e um sstem de gses des, tem-se: G = H + TS, (38) de: H = = 1 N ( T ) (39) e S = = 1 N s ( T, ). (40) Lg: G = N ( T s ) = N g ( T, ). (41) O ptecl químc, µ, pde ser ms cveetemete escrt: y µ = ( T ) T s ( T ) R l (4) ref = 1 de y = N N Assm: y µ = g ( T, ref ) + R T l. (43) ref cm: A equçã de equlíbr químc de um reçã químc qulquer pde ser express υ A + υ B υ C + υ D, (44) A B de (υ) sã cefcetes estequmétrcs, A e B regetes, C e D prduts de reçã químc. Admtd-se que est reçã crr em um sstem fecd, pde-se crrelcr sus vrções determd pel gru de reçã u pel cefcete de prprcldde (ξ), cm mstrd segur: C D dn A dn B dn C dn D = = = = dξ (45) υ υ υ υ A B C D

57 57 D equçã (36), tem-se: D D C C B B A A K T dn dn dn dn dn G d = = = µ µ µ µ µ 1,. (46) el crtér de equlíbr, 0, = T G d e, prtt, cmbd s equções (45) e (46) btêm-se: 0 ) ( = + + ξ µ υ µ υ µ υ µ υ d D D C C B B A A (47) Lg equçã de equlíbr químc pde ser express cm: D D C C B B A A µ υ µ υ µ υ µ υ + = + (48) Csderd que sluçã dest equçã frece cmpsçã de equlíbr e fzed us d equçã (37), pde-se deduzr que vrçã d fuçã de Gbbs pr reçã é: ) ( l T K T R G =, (49) de: B B A A D D C C g g g g G υ υ υ υ + =, (50) rtt, cstte de equlíbr (K) pde ser express cm: B A D C B D A C ref B D A C y y y y K υ υ υ υ υ υ υ υ + = (51) u B A D C B D A C N y N N N K ref NB D A C υ υ υ υ υ υ υ υ + = (5) As reções de dsscçã pr xgê, águ, dóxd de crb e s reções de equlíbr pr OH e NO dtds frm: O O (53)

58 58 H + ½ O H O (54) CO + ½ O CO (55) ½ H + ½ O OH (56) ½ O + ½ N NO. (57) r determçã ds frções mlres e s prpreddes de etlp e etrp de frmçã d mstur resultte d cmbustã, defe-se:. A tempertur de equlíbr de cm cm prâmetr pdrã; b. A tempertur e pressã de referêc cm sed 98 K (5 C) e 1 tm, respectvmete; c. A frçã reltv cmbustível/r gul 1,0 pr cdçã del de mstur; d. r efet de smplfcçã de mdel dtr-se-á pressã méd efetv bmep ccl de cmbustã pr um mtr 4 temps, clculd prtr d equçã (3) e ds cdções de ctr d tem 4.1 subtem 5 pr tec máxm cfrme bx: E ( kw ) bmep = 3 ( k) V ( dm ) N( rev / s) d x10 3 bmep = x10 V N 3 E = d 3 10,9 x x10 1,599 x108,3 bmep = 1188,4 k (11,9 br) Csderd s equções de equlíbr pr s reções de dsscçã e fzed us d tbel A-1 Aex I de Fergus e Krkptrck (001), plcçã d equçã (5) lev cálcul ds csttes de equlíbr (K) trvés ds equções bx: 1. CO + ½ O CO R (A) (B) (C) ν A = 1 ; ν B = 1/ ; ν C = 1 K CO = y y CO CO y O. (58) ref

59 59. ½ O + ½ N NO R (A) (B) (C) ν A = 1/ ; ν B = 1/ ; ν C = 1 K NO NO =. (59) y y y O N 3. H + ½ O H O R (A) (B) (C) ν A = 1 ; ν B = 1/ ; ν C = 1 K H O = (60) y H y H O y O 5.3. Determçã d blç mlr pr prduts de cmbustã cm dsscçã Neste estud ã f csderd gerçã e frmçã de subprduts de cmbustível de cde crbôc curt u prclmete xdds s reções de cmbustã, cm é cs especl de frmldeíd (CH O). A reçã de cmbustã cm dsscçã segue segute blç: SC α H βoγ C H O + ( O + 3,76N ) CO CO + COCO + H OH O + N N + O O + NONO (61) α β γ φ Csderd s segutes equções de equlíbr: Crb: α = CO + CO Hdrgê: β = Oxgê: γ H O + SC H O = CO + CO + H O + α β γ O + NO Ntrgê: 3,76 = N + NO O úmer ttl de mles () ds prduts frmds cmbustã prtr d equçã de equlíbr cm é:

60 60 = = CO + CO + H O + N + O + As frções mlres ds prduts de cmbustã sã: NO y CO CO = (6) y = CO CO (63) y HO HO = (64) y y N O N = (65) O = (66) y = NO NO (67) A prtr d Equçã (61) têm-se, pr s cmpetes d mtrz de estud, s segutes reções de cmbustã cm efets de dsscçã prcess de cmbustã: ISOOCTANO: C H SC H ( O + 3,76N ) CO CO + COCO + H OH O + N N + O O + φ 8 18 Csderd reçã cmplet pr sct de: β S = α + r defçã pr relçã estequmétrc 4 α = 8, β = 18 e φ = 1,0 NO NO SC8H18 18 = 8 + = 1,5 4

61 61 SC 1,5 8 H18 Etã: = = 1, 5 φ 1,0 rtt, pr s regetes tem-se: ( O 3, ) C H N 8 18,5 76 Csderd tem 6 ds cdções de ctr estbelecds clmete, blç ds regetes pr 1 kml de r dmtd mtr tr-se: 1 1,5 ( O + 3,76N ) 0,08 C H + 1,0 ( O 3, N ) C H C : 0 +,64 = CO CO H : 1,44 = H O O: = CO + CO + H O + O + NO N : 7,5 = N + NO TOLUENO: C H SC H ( O + 3,76N ) CO CO + COCO + H OH O + N N + O O + φ 7 8 Csderd reçã cmplet pr tlue de: β S = α + pr relçã estequmétrc 4 α = 7; β = 8; φ = 1,0 NO NO SC7H8 = = 9,0 SC 9,0 7 H8 Etã: = = 9, 0 φ 1,0 rtt, pr s regetes tem-se: ( O 3, ) C H N 7 8,0 76 r 1 kml de r dmtd mtr, blç d reçã tr-se:

62 6 1 9,0 ( O + 3,76N ) 0,111 C H + 1,0 ( O 3, N ) C H ,778 = + C: CO CO H: 0,889 = H O O: = CO + CO + H O + O + NO N: 7,5 = N + NO METANOL SCH3 OH CH3OH + ( O + 3,76N ) CO CO + COCO + H OH O + N N + O O + φ Csderd reçã cmplet pr metl de: β γ S = α + pr relçã estequmétrc 4 α = 1; β = 4; γ = 1 φ = 1,0 NO NO SCH3OH = = 1,5 SCH 1,5 3 OH Etã: = = 1, 5 φ 1,0 rtt, pr s regetes tem-se: ( O 3, ) CH OH N 1 1,5 3,5 76 r 1 kml de r dmtd mtr, blç d reçã tr-se: ( O + 3,76N ) 0,667 CH OH + 1,0 ( O 3, N ) CH OH , C: 0,667 = CO + CO H:,667 = H O O:,667 = CO + CO + H O + O + NO

63 63 N: 7,5 = N + NO ETANOL SC H OH C H OH ( O + 3,76N ) CO CO + COCO + H OH O + N N + O O + φ Csderd reçã cmplet pr etl de: β γ S = α + pr relçã estequmétrc 4 α = ; β = 6; γ = 1 φ = 1,0 NO NO SCH5OH = = 3,0 SC 3,0 H5OH Etã: = = 3, 0 φ 1,0 rtt, pr s regetes tem-se: ( O 3, ) C H OH N 5, ,0 r 1 kml de r dmtd mtr, blç d reçã tr-se: ( O + 3,76N ) 0,333 C H OH + 1,0 ( O 3, N ) C H OH , C: 0 CO + CO,667 = H: = H O O:,33 = CO + CO + H O + O + NO N: 7,5 = N + NO MTBE C H SC H O O ( O + 3,76N ) CO CO + COCO + H OH O + N N + O O + φ 5 1 Csderd reçã cmplet pr MTBE de: NO NO

64 64 β γ S = α + pr relçã estequmétrc 4 α = 5; β = 1; γ = 1 φ = 1,0 SC H 5 1 O 1 = = 7,5 SC 7,5 5 H1O Etã: = = 7, 5 φ 1,0 rtt, pr s regetes tem-se: ( O 3, ) C H O N 5 1, ,5 r 1 kml de r dmtd mtr, blç d reçã tr-se: ( O + 3,76N ) 0,133 C H O + 1,0 ( O 3, N ) C H O , C: 0 CO + CO,667 = H: 1,6 = H O O:,133 = CO + CO + H O + O + NO N: 7,5 = N + NO MISTURA 1: Cmpsçã = 50% v/v ISO-OCTANO + 30% v/v TOLUENO + 0% v/v ETANOL 0,608 C H + H O 8 H O ,94 C H N N + O 7 + 0,098 C H OH + O + 8 NO NO Csderd reçã pr mstur 1 cm: β γ S = α + r relçã estequmétrc 4 α = 7,1; β = 13,9; γ = 0,098 φ = 1,0 SM 13,9 0,098 = 7, = 10,54 5 SMstur1 φ ( O + 3,76N ) CO CO + CO CO

65 65 SM 1 10,55 Etã: = = 10, 54 φ 1,0 rtt, pr s regetes tem-se: 0,608 C 8H18 + 0,94 C7H8 + 0,098 CH 5OH + 10,55( O + 3,76N ) 1 0,608 10,54 r 1 kml de r dmtd mtr, blç d reçã tr-se: C 8 H , ,54 C 7 H 8 + 0, ,54 C H OH + 1,0 ( O 5 + 3,76N ) 0,058 C H ,08 C H ,009 C H OH + 1,0 ( O 5 + 3,76N ) C: 0 CO + CO,68 = H: 1,3 = H O O:,01 = CO + CO + H O + O + NO N: 7,5 = N + NO MISTURA Cmpsçã = 10% v/v ISO-OCTANO + 5% v/v TOLUENO + 85% v/v ETANOL 0,07 C H + CO 8 18 CO + + 0,083 C H O H O + 7 N H 8 N + 0,710 C H OH + + O O + 5 NO NO SMstur φ ( O + 3,76N ) Csderd etã reçã cmplet pr Mstur de: β γ S = α + r relçã estequmétrc 4 α = 3,66; β = 8,65; γ = 0,71 φ = 1,0 SM 8,65 0,71 = 3, = SM 5,47 5,47 Etã: = = 5, 465 φ 1,0 rtt, pr s regetes tem-se: CO CO

66 66 0,07 C 8H18 + 0,083 C7H8 + 0,710 CH 5OH + 5,47( O + 3,76N ) 1 0,07 5,465 r 1 kml de r dmtd mtr blç d reçã tr-se: C 8 H , ,465 C 7 H 8 + 0,71 1 5,465 C H OH + 1,0 ( O 5 + 3,76N ) 0,038 C H ,015 C H ,13 C H OH + 1,0 ( O 5 + 3,76N ) C: 0,67 = CO + CO H: 1,58 = H O O:,13 = CO + CO + H O + O + NO N: 7,5 = N + NO A tbel 3 preset s resultds prcs pr dequçã de equlíbr ds prduts de cmbustã csderd blç estequmétrc pr regetes e 1 kml de cmbustível. Tbel 3 Blç mlr pr 1 kml de cmbustível. Regetes rd. Cmb. Cmplet rduts de Dsscçã mles de prduts S Φ Sest R Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O Mstur 1 Mstur 1,50 9,00 1,50 3,00 7,50 10,54 5,465 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,50 9,00 1,50 3,00 7,50 10,54 5,465 60,50 43,84 8,14 15,8 36,70 51,17 7,01 CO CO 8,00 7,00 1,00,00 5,00 7,118 3,657 H O HO 9,00 4,00,00 3,00 6,00 6,94 4,35 N N 47,00 33,84 5,64 11,8 8,0 39,630 0,548 64,00 44,84 8,64 16,8 39,0 53,69 8,53 CO CO 7,46 6,44 0,96 1,90 4,15 6,61 3,43 CO CO 0,54 0,56 0,04 0,10 0,85 0,51 0, H O HO 9,00 4,00,00 3,00 6,00 6,94 4,33 N N 46,94 33,78 5,64 11,7 8,10 39,57 0,5 O O 0,0 0, 0,0 0,04 0,3 0,19 0,09 NO NO 0,13 0,13 0,01 0,0 0,0 0,1 0,05 dss 64,7 45,1 8,66 16,33 39,6 53,94 8,64 ( / R )-1 5,79%,8% 6,14% 6,54% 6,81% 4,9% 5,61% ( dss / R )-1 6,3%,9% 6,39% 6,87% 7,97% 5,4% 6,0% Vrçã % 0,45% 0,64% 0,5% 0,3% 1,15% 0,49% 0,41% Fte: Autr

67 67 O blç mlr ds prduts de reçã de cmbustã é fuçã d úmer de espéces csderds s reções de dsscçã e mr será umer de mles ttl de prduts pr dsscçã qut mr úmer de espéces btds pr dsscçã. Cm exempl lustrtv, se csderrms pr Etl segute reçã de dsscçã cm ms qutr espéces btds dsscçã (H, H, O e OH) lém ds que frm clmete csderds tem-se: C H OH + 3,0( O + O 5 O + NO NO + + 3,76N ) H H + H CO CO + H + O + O CO OH CO + OH H O H O + N N + O seu blç mlr será C H OH + 3,0( O 5 +,18O + 3,76N ) 0,1895CO + 0,946NO +,973H + 1,8105CO + 0,0504H O + 11,137 N + + 0,031H + 0,0157O + 0,0137OH de: N dssc H = 5OH 18,68 Csderd umer de Mles de rduts pr reçã cmplet de cmbustã d Etl (16,8), ses espéces pr dsscçã (16,33) e t espéces pr dsscçã (18,68) s relções etre mles de prduts ( ) pr mles de regetes ( R - cstte) vrm de crd cm umer de espéces csderds reçã de cmbustã. de-se bservr tbel 3 que pr cd tp de estrutur mleculr de cmbustível est relçã é dstt e mr pr s cmpsts xgeds. N Tbel 3 l de vrçã % etre s relções de umer de mles ttl de prduts de cmbustã cmplet e úmer de mles ttl de prduts pr dsscçã dvdd pel umer ttl de mles de regetes sugere um cmprtmet dferete etre s elemets d mtrz de estud s qutddes frmds ds espéces pr dsscçã. Este ft deve ser csderd em qulquer estud de cmprtmet ds cmbustíves qut às emssões evprtvs.

68 68 A tbel 4 preset s resultds prcs ds prduts de cmbustã csderd blç estequmétrc pr regetes e 1 kml de r dmtd e úmer ttl de mles ds reções de equlíbr de cmbustã pr cd cmpete d mtrz de estud. As frções mlres ds prduts de cmbustã (y) sã s relções etre s úmers de mles ds respectvs espéces e úmer ttl de mles cujs vlres tmbém estã presetds pel tbel 4. As frções mlres determrã s pressões prcs de cd espéce de prdut de cmbustã usd pr cálcul ds etrps de frmções destes prduts. Tbel 4 Blç mlr pr 1 kml de r de dmssã. mles de Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE Mstur 1 Mstur prduts C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O CO CO 0,597 0,716 0,641 0,634 0,554 0,67 0,68 frções mlres de prduts de cmbustã CO CO 0,043 0,06 0,06 0,03 0,113 0,048 0,041 H O HO 0,70 0,444 1,333 1,000 0,800 0,659 0,791 N N 3,755 3,753 3,757 3,757 3,747 3,753 3,755 O O 0,016 0,04 0,010 0,01 0,043 0,018 0,016 NO NO 0,010 0,014 0,006 0,007 0,07 0,011 0,010 dss 5,14 5,013 5,773 5,443 5,83 5,116 5,41 y CO 0,1161 0,148 0,1110 0,1165 0,1048 0,16 0,1199 y CO 0,0083 0,013 0,0045 0,0059 0,013 0,0094 0,0078 y HO 0,1400 0,0886 0,309 0,1837 0,1514 0,187 0,1510 y N 0,7303 0,7486 0,6508 0,690 0,709 0,7335 0,7165 y O 0,003 0,0048 0,0017 0,003 0,0081 0,0036 0,0030 y NO 0,000 0,008 0,0010 0,0014 0,0051 0,00 0,0018 C 0,640 0,778 0,667 0,667 0,667 0,675 0,669 H 1,440 0,889,667,000 1,600 1,317 1,583 O,000,000,667,333,133,009,130 N 7,51 7,51 7,51 7,51 7,50 7,517 7,519 Fte: Autr 5.4. Determçã d tempertur de equlíbr de cm Csderd que câmr de cmbustã é dbátc, que ã á relzçã de trbl, que ccl crre em regme permete, sstem é bert e plcd 1ª Le d Termdâmc, blç de eerg câmr de cmbustã pde ser express cm segue: Q & W& = & ( f + ) & σ σ R ( + ) f R, (68) de Q σ e W σ sã gus zer s cdções de ctr sugerds. Cm ss, equçã tr-se:

69 69 + = + R f R f ) ( ) ( & &, (69) de represet prduts, R s regetes, f é etlp de referêc s cdções de tempertur mbete e ) ( = é um fuçã d tempertur de cm (T). A tempertur de equlíbr de cm é máxm tempertur tgd detr d câmr de cmbustã qud crre dsscçã ds prduts de cmbustã. A su determçã é cmplex e ecesst de cálculs tertvs. Cm determçã de depede d tempertur de equlíbr de cm e est ã é cecd, fez-se us d sftwre EES (Egeerg Equt Slver) pr reslver equçã. Csderd s equções de equlíbr de cmbustã pr mtrz de estud e cm referêc de estrutur equçã de blç de eerg pr um cmbustível geérc C α H β O γ, é pssível escrever equçã (69) pr etlp ttl de frmçã (H e H R ) cm: rduts: OH f OH O f O NO f NO O f O N f N H O f H O CO f CO CO f CO H ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( = (70) r s prduts de cmbustã s cdções de referêc, ref = 1 tm e T ref = 98,15 K, f é gul zer e equçã pde ser smplfcd pr: OH OH O O NO NO O O N N O H O H CO CO CO CO H ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( = (71) Regetes: ) ( 3,76 ) ( ) ( N f S O f S O H C f R H = γ β α, (7) de é gul zer, csderd que cmbustível está estd líqud s cdções de referêc. rtt, expressã pde ser smplfcd pr: ) ( 3,76 ) ( ) ( N f S O f S O H C f R H + + = γ β α. (73)

70 70 r blç de eerg, defe-se H R = H e, prtt, guld s expressões (71) e (73) btém-se: ( + ) f Cα HβOγ N ( ) + N S + ( O f ) O ( ) + O S + 3,76 ( NO ( ) f NO ) N = O CO + ( ) ( ) O + CO OH + CO ( ) ( ) OH CO + H O ( ) H O (74) A tbel 5 preset lgums prpreddes termdâmcs ds cmbustíves que cmpõem mtrz de estud, que frm extríds de Tylr (1985), Heywd (1988), Lw (006), ltt (1999), Desg Isttute fr yscl rperty Dt - Amerc Isttute f Cemcl Egeers (1984), Lge s Hdbk f Cemstry (199), CRC Hdbk f Cemstry d yscs 87t edt (006). Tbel 5 rpreddes termdâmcs ds cmbustíves d mtrz de estud. Etlp de frmçã Etrp de Frmçã Etlp de Vprzçã der Clrífc Iferr ref (tm) 1,0 Udde Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE T ref (K) 98,15 C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O lq kj/kml gs lq 38,0 1,0 16,8 160,7 65,3 80,1 00,3 kj/kml K gs 30,7 39,9 81,6 kj/kml kj/kg kj/kml kj/kg lq 39,1 157,3 81,1 11,3 187,5 0,6 14,3 kj/kml K gs 191,3 103,7 44,1 65,6 153, 94,8 Clr Específc C lq,09 1,71,53,44,13,01,31 kj/kg K gs 1,67 1,13 1,38 1,4 1,49 1,45 Idce de Oct Sestvdde f 0 s f f,lv CI RON MON RON-MON Mstur 1 Mstur Fte: Tylr (1985), Heywd (1988), Lw (006), ltt (1999), Desg Isttute fr yscl rperty Dt - Amerc Isttute f Cemcl Egeers (1984), Lge s Hdbk f Cemstry (199), CRC Hdbk f Cemstry d yscs 87 t edt (006), JANAF Termcemcl Tbles d edt NSRDS-NBS 37 A prtr ds reções de equlíbr de cmbustã, blç de eerg, blç estequmétrc, frções mlres, fuções de Gbbs, e pr s cdções de ctr estbelecds clmete, desevlveu-se um prgrm sftwre EES cujs sluções estã presetds s tbels A tbel 6 preset s resultds de Tempertur de Equlíbr de Cm T EC pr s cmpetes d mtrz de estud clculds prtr d prgrm desevlvd slver d

71 71 sftwre EES (resultds presetds Aex II). Ests temperturs sã determtes pr se extrr s vlres ds csttes de equlíbr K pr espéce prtr ds tbels csttes NSRDS-NBS 37 e pr cálcul ds respectvs etlps e etrps de frmçã ds prduts de cmbustã: Tbel 6 Tempertur de equlíbr de cm ds elemets d mtrz de estud. Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE Udde Mstur 1 Mstur C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O T EC K Fte: utr 5.5. Determçã d etlp e etrp de frmçã de prduts de cmbustã r s cdções de ctr estbelecds este estud, determrm-se s prpreddes d mstur e etlp e etrp de frmçã ds cmpetes resulttes dest cmbustã. Sbe-se que pr s prduts de cmbustã: e = H p (75) S = p s. (76) Etlp de frmçã r cmpsts cecds, eerg ter u etlp ds regetes e ds prduts de cmbustã pde ser relcd cm s respectvs etlps de frmçã. A etlp de ~ frmçã de um cmpst químc ( 0 f ) é umet d etlp sscd à reçã de frmçã de 1 ml de um dd cmpst dervd de seus elemets fudmets prtr ds cdções de pressã e temperturs de referêc. As tbels 7 13 presetm s resultds ds reções de equlíbr de cmbustã btds csderd mesm qutdde mlr (1 kml) de cmbustível e cstte pr cd cmpete d mtrz de estud, seus blçs mlres e s vlres de etlp ( 98 ). As etlps de frmçã sã btds prtr ds respectvs temperturs de equlíbr de cm determds e presetds tbel 6 e tempertur de referêc T ref = 98 K extríds ds tbels pr espéce csttes NSRDS-NBS 37. Estes dds resumds pdem tmbém

72 7 ser btds em Heywd (1988), Fergus e Krkptrck (001) e Lw (006). Os resultds presetds frm btds prtr de prgrmçã desevlvd em sftwre EES. A Etlp de frmçã ( ) de prduts de reçã de equlíbr de cmbustã é btd pel rzã etre sm ds etlps prcs pderds pel úmer de mles ds espéces ( H ) e úmer de mles ttl (N) ds prduts dest reçã. Tbel 7 Etlp de frmçã de prduts de cmbustã de sct. C 8 H 18 = 98 b = 98 = ( + b ) rdut 330 K 98 K kj/kml kml kj CO , HO , N , O , CO , NO , tt 64,71 Hp = x kj H kj/kml = Tbel 8 Etlp de frmçã de prduts de cmbustã de tlue. C 7 H 8 = 98 b = 98 = ( + b ) rdut 395 K 98 K kj/kml kml kj CO , HO , N , O , CO , NO , tt 45,115 Hp = x kj H kj/kml =

73 73 Tbel 9 Etlp de frmçã de prduts de cmbustã de metl. CH 3 OH = 98 b = 98 = ( + b ) rdut 196 K 98 K kj/kml kml kj CO , HO , N , O , CO , NO , tt 8,6600 Hp = x kj H 766 kj/kml = Tbel 10 Etlp de frmçã de prduts de cmbustã de etl. C H 5 OH = 98 b = 98 = ( + b ) rdut 49 K 98 K kj/kml kml kj CO , HO , N , O , CO , NO , tt 16,33 Hp = x = H kj kj/kml Tbel 11 Etlp de frmçã de prduts de cmbustã de MTBE. C 5 H 1 O = 98 b = 98 = ( + b ) rdut 607 K 98 K kj/kml kml kj CO , HO , N , O , CO , NO , tt 39,6 Hp = x = H kj kj/kml

74 74 Tbel 1 Etlp de frmçã de prduts de cmbustã de mstur 1. M1 = 98 b = 98 = ( + b ) rdut 350 K 98 K kj/kml kml kj CO , HO , N , O , CO , NO , tt 53,94 Hp = x kj H kj/kml = Tbel 13 Etlp de frmçã de prduts de cmbustã de mstur. M = 98 b = 98 = ( + b ) rdut 310 K 98 K kj/kml kml kj CO , HO , N , O , CO , 15.3 NO , tt 8,64 Hp = x kj H kj/kml = Etrp de Frmçã Csderd s prduts de cmbustã cm gses des, tempertur e pressã de referêc cm sed mbetes e vlres defds pels cdções de ctr deste estud, reções de dsscçã e respectvs frções mlres ds espéces blç de etrp pde ser express cm segue: de: p = s S, (77) p = s ( T ) R. l (78) pref s ( T, )

75 75 As tbels 14 0 presetm s resultds ds reções de equlíbr de cmbustã btds pr cd cmpete d mtrz de estud, seus blçs mlres e s vlres de etrp ( s ), csderd respectvs temperturs de equlíbr de cm determds terrmete pr cd cmpete d mtrz de estud e tempertur de referêc T ref = 98 K extríds ds tbels pr espéce csttes NSRDS-NBS 37. Estes dds resumds pdem tmbém ser btds em Heywd (1988), Fergus e Krkptrck (001). A etrp de frmçã ( s ) de prduts de reçã de equlíbr de cmbustã é btd pel rzã etre sm ds etrps prcs ds espéces ( s ) e pressões prcs ds espéces e úmer de mles ttl () ds prduts dest reçã. Tbel 14 Etrp de frmçã de prduts de cmbustã de Isct. C 8 H 18 s y = rdut kj/kml.k kml kj/kml K kj/k CO 319 7,46 0, CO 64 0,54 0, H O 73 9,00 0, N 58 46,94 0, O 75 0,0 0, NO 79 0,13 0, ,7 T EC.330 K Sp = x s kj/k s S 53,3 kj/kml.k s = s = R l ref s Tbel 15 Etrp de frmçã de prduts de cmbustã de tlue. C 7 H 8 s y = rdut kj/kml.k kml kj/kml K kj/k CO 30 6,44 0, CO 65 0,56 0, H O 74 4,00 0, N 59 33,78 0, O 76 0, 0, NO 80 0,13 0, ,1 T EC.395 K Sp = x s kj/k s S 55, kj/kml.k s = s = R l ref s

76 76 Tbel 16 Etrp de frmçã de prduts de cmbustã de metl. CH 3 OH s y = rdut kj/kml.k kml kj/kml K kj/k CO 315 0,96 0, CO 6 0,04 0, H O 70,00 0, N 55 5,64 0, O 7 0,0 0, NO 76 0,01 0, ,66 T EC.198 K Sp = x s.184 kj/k s S 5, kj/kml.k s = s = R l ref s Tbel 17 Etrp de frmçã de prduts de cmbustã de etl. C H 5 OH s y = rdut kj/kml.k kml kj/kml K kj/k CO 317 1,90 0, CO 63 0,10 0, H O 71 3,00 0, N 56 11,7 0, O 73 0,04 0, NO 78 0,0 0, ,33 T EC.49 K Sp = x s 4.18 kj/k s S 5,8 kj/kml.k s = s = R l ref s Tbel 18 Etrp de frmçã de prduts de cmbustã de MTBE. C 5 H 1 O s y = rdut kj/kml.k kml kj/kml K kj/k CO 35 4,15 0, CO 68 0,85 0, H O 79 6,00 0, N 6 8,10 0, O 79 0,3 0, NO 83 0,0 0, ,6 T EC.607 K Sp = x s kj/k s S 58,4 kj/kml.k s = s = R l ref s

77 77 Tbel 19 Etrp de frmçã de prduts de cmbustã de mstur 1. M1 s y = rdut kj/kml.k kml kj/kml K kj/k CO 3 6,61 0, CO 66 0,51 0, H O 76 6,94 0, N 60 39,57 0, O 77 0,19 0, NO 81 0,1 0, ,94 T EC.468 K Sp = x s kj/k s S 55,9 kj/kml.k s = s = R l ref s Tbel 0 Etrp de frmçã de prduts de cmbustã de mstur. M s y = rdut kj/kml.k kml kj/kml K kj/k CO 36 3,43 0, CO 69 0, 0, H O 79 4,33 0, N 6 0,5 0, O 79 0,09 0, NO 83 0,05 0, ,64 T EC.618 K Sp = x s kj/k s S 58,8 kj/kml.k s = s = R l ref s 5.6. Determçã d blç de eerg de cmbustã r um dd reçã de cmbustã vrçã de etlp pressã cstte e tempertur T é btd pel dfereç etre etlp de frmçã ds prduts de cmbustã ( H ) e etlp ds regetes ( H ), cm equçã segur: 0 0 R H = H H. (79) 0 0 p, T 0 R Segud Heywd (1988) pr cmbustíves cuj cmpsçã mleculr sej cecd clr específc pde ser determd prtr d vrçã de etlp de frmçã ds espéces regetes e ds prduts de cmbustã, prtt c V,f = H p,t0.

78 78 A eerg ter de um dd cmbustível pde ser btd prtr de seu clr específc vlume cstte segud equçã: U = m c ( T T ) (80) f V, f EC B u: U = m H ( T T ). (81) f p, T EC B 0 r este estud dtu-se um cdçã del. r ss f csderd s relções de msturs de regetes pr mtrz de estud prtr ds reções de equlíbr, pdrzd-se bse pr udde de mss de r ccl de dmssã em fuçã de gemetr cstte d mtr pr tds s cmpetes d mtrz de estud, s relções estequmétrcs d tbel e dtd rzã reltv de mstur estequmétrc φ = 1, 0, prtr ds expressões de cmbustã cmplet cm segue: ISOOCTANO: C H + 1,5( O + 3, N ) 0,08C H + 1,0( O + 3, N ) TOLUENO: C H + 9,0( O + 3, N ) 0,111C H + 1,0( O + 3, N ) METANOL: CH OH + 1,5( O + 3, N ) 0,667CH OH + 1,0( O + 3, N ) ETANOL: C H OH + 3,0( O + 3, N ) 0,333C H OH + 1,0( O + 3, N ) MTBE: C H O + 7,5( O + 3, N ) 0,133C H O + 1,0( O + 3, N ) M1: M: 0,608C H ,0577C H 0,07C H 18 0,0379C H 8 + 0,94C H ,079C H + 0,083C H ,098C ,71C + 0,015C H 8 H OH + 10, ,0093C H 5 + 0,199C 5 OH + H OH + 5,465 5 ( O + 3,76N ) 1,0( O + 3,76N ) ( O + 3,76N ) H OH + 1,0O + 3,76N A tbel 1 preset um resum ds etlps de regetes e prduts, vrçã de etlp e eerg ter ds cmbustíves evlvds s prcesss de cmbustã. Est tbel permte terpretções cmprtvs de prpreddes de eerg, etlps e etrps sscds às espéces químcs e msturs que cmpõem mtrz de estud.

79 79 Tbel 1 Determçã d etlp e eerg ter ds cmbustíves d mtrz de estud. Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE Udde Mstur 1 Mstur C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O M f g/ml 114,3 9,14 3,04 46,07 88,15 93,97 55,19 0 R s kj/kml kj/kml kj/kml.k 53,3 55, 5, 5,8 58,4 55,9 58,8 c p,f kj/kg K,09 1,71,53,44,13,01,31 N R ml 60,50 43,84 8,14 15,8 36,7 51,17 7,01 N ml 64,7 45,1 8,66 16,33 39,6 53,94 8,64 T B K 98 T EC K H p,t0 kj/kml U kj CI kj/kg Fte: Autr, Tylr (1966), Heywd (1988), Lw (006), ltt (1999), Desg Isttute fr yscl rperty Dt - Amerc Isttute f Cemcl Egeers (1984), Lge s Hdbk f Cemstry (199), CRC Hdbk f Cemstry d yscs 87 t edt (006), JANAF Termcemcl Tbles d edt NSRDS-NBS 37

80 80 6. DESENVOLVIMENTO DO MODELO ARA ESTUDO DE ROCESSO DE FORMAÇÃO DE MISTURA EM SISTEMA DE ADMISSÃO DO MOTOR O dgrm d fgur 6 preset um lustrçã d sstem de duçã de um mtr 4 temps durte ccl de dmssã e d perfl teórc-expermetl que será trtd este cpítul. Dest frm, estrá sed vld mpct cusd efcêc vlumétrc d sstem bsed desdde de r de dmssã em fuçã de vrções de tempertur e pressã d mstur em prcess de mudç de fse csderd prpreddes trísecs dvdus ds cmpetes d mtrz de estud. Ests fluêcs já frm referecds pr Heywd (1988) e qu serã cmprds. Mtrz j C α H β O γ + s j (O +3,76N ) Φ v j (η v, T, ρ, ) Fgur 6 Ccl de Admssã em Mtr Ccl Ott Fte mgem: Autr dptd de Frd Werke-AG (000) Clge Germy Mtr Durtec HE 4C 6.1. Determçã d etlp de vprzçã A etlp de vprzçã é qutdde de eerg ecessár pr que um mss utár d cmbustível que se ectr em equlíbr mude ttlmete de fse líqud pr fse vpr à pressã de 1 tmsfer. r efet de smplfcçã, este estud serã dtds lgus prâmetrs tbelds ds cmpetes d mtrz que pdem ser ectrds em Heywd (1988). Estes dds frm btds expermetlmete cm precsã e dest frm serã qu usds. Um resum ds dds pr mtrz de estud está presetd tbel. As etlps de vprzçã

81 81 pr s msturs 1 e frm estmds pr méd pderd prtr ds vlres ds etlps ds cmpetes, respectvs msss mlres e sus prcels vlumétrcs mstur: Tbel rpreddes ds cmpetes d mtrz de estud. Msturs 1 e cm blçs em mss. mtrz frmul mss mleculr M mss 78K Etlp de Vprzçã f,lv kg/m3 kj/kml kj/kg IsOct C 8 H ,3 0, Tlue C 7 H 8 9,14 0, Metl CH 3 OH 3,04 0, Etl C H 5 OH 46,07 0, MTBE C 5 H 1 O 88,15 0, Mstur 1 0,608 C 8 H 18 0,94 C 7 H 8 0,098 C H 5 OH 93,97 0, Mstur 0,07 C 8 H 18 0,083 C 7 H 8 0,710 C H 5 OH 55,19 0, Fte: Autr, Tylr (1985), Heywd (1988), Lw (006), CRC Hdbk f Cemstry d yscs 87 t edt (006). 6.. Aálse de mpct sbre efcêc vlumétrc pel prcess de frmçã de mstur e trsprte de mss Csderd que ccl de dmssã de mstur crburte é um prcess de escmet em regme permete, cmbustível é msturd r em fse líqud e é vprzd durte prcess de duçã câmr de cmbustã. Em cseqüêc dst, vrçã de eerg ptecl pde ser desprezd pert d efet prvcd pel etlp de vprzçã d mstur. Apesr de um erme efet em efcêc vlumétrc reltv à eerg cétc bservd em mtres que perm em ltíssm rtçã, este efet tmbém será desprezd este estud, ms deverá ser vld futurmete qut às dfereçs bservds em desdde de mstur pr s dferetes cmbustíves. Csder-se pr mtrz de cmbustíves deste estud que gemetr d sstem de dmssã e câmr de cmbustã é mesm em tds s css. A prtr d etlp de vprzçã ( f,lv ) u tmbém cmd clr ltete de vprzçã, pde-se determr tempertur fl d mstur trvés d equçã 19 csderd que td cmbustível líqud f prclmete vprzd e que est tempertur depederá d qutdde de clr (q) dspível sstem de ctr. Ist sgfc que est tempertur é máxm efet de mudç de fse csegud durte

82 8 prcess sed que, em cdçã rel, s vlres ectrds sã ferres e depedetes d frçã ttl vprzd d cmbustível (x e ). Csderd etã equçã 19: T A T B Q& xe F A m ( / ) & = c + ( F / A) c p, f, L f, LV, de: Q& m& = q = cte e T B = 98K (pr defçã ds cdções de ctr) sed: Q = m c p, T q = c p, T e csderd T q = q c + ( F A c, (8) p, / ) f, L cm sed frçã de tempertur depedete d qutdde de clr frecd sstem cm xe ( F / A) f, LV =, (83) c + ( F / A) c T, LV f p, f, L sed frçã de tempertur reltv mpct d prpredde de etlp de vprzçã de cd cmpete d mtrz de estud durte prcess de frmçã d mstur. Após rerrj, btém-se: = 98 + (84) T A Tq T f, LV A tbel 3 preset s resultds teórcs de mpct em tempertur de mstur de dmssã em fuçã ds prpreddes específcs de etlp de vprzçã pr cd cmpete d mtrz de estud csderd s equções (8), (83) e (84) e dmtd-se um vrçã de tempertur T d r de 0 C e 50% de frçã x e de cmbustível evprd ccl de dmssã. Um cefcete C F csder rz qudrd d rzã ds temperturs T,0 (cm T B +T q ) e T (cm T A ) cm dcdr de efet d crcterístc de etlp de vprzçã efcêc vlumétrc d mtr.

83 83 Tbel 3 Tempertur de mstur em ccl de dmssã d mtr. Udde Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O Mstur 1 Mstur f,lv kj/kg AFR STQ 15,05 13,43 6,44 8,95 11,7 14,34 11,74 F/A STQ 0,066 0,074 0,155 0,11 0,085 0,070 0,085 c p, kj/kg K 1,004 c f,l kj/kg K,09 1,71,53,44,13,00, q KJ/Kg 0,08 x e T K 0,5 0 T B K 98 T q K T f,lv K T A K C C F 1,014 1,0 1,108 1,071 1,00 1,019 1,044 Fte: Autr, Tylr (1966), Heywd (1988) Os resultds teórcs sugerem um efet de dferecl de g de efcêc vlumétrc pr s cmpetes de mr etlp de vprzçã, sesível tmbém às prpreddes de clr específc e relçã cmbustível-r (F/A). Ess vtgem é prtculrmete evdete qud s efets de mstur de mesms cmpetes cm dferetes prprções e prpreddes cm cs de Mstur 1 e Mstur é vld pel métd dtd. Vle bservr que mdel presetd é um smplfcçã, um vez que à medd que tempertur d mstur c, pressã de vpr d cmbustível decresce, terrmped prcess de vprzçã. Assm pr cs d metl, pr exempl, cm tempertur 19 C egtvs relçã de vpr e lqud de cmbustível x e ã tgr 50%. D mesm frm, csderd etl 0 C, x e ser mer que 50%.

84 84 7. ESTUDO DOS EFEITOS DAS RORIEDADES DOS COMBUSTÍVEIS NA FORMAÇÃO DE MISTURA E TERMODINÂMICA DE ADMISSÃO Csderd lgums prpreddes fudmets ds cmbustíves pdems relcr seus efets em lgums tmbém fudmets prpreddes de mstur e ssm detfcr su fluec e mpct desempe d mtr. Atrvés de um metdlg sstemátc de álse de cus e efet pde-se terpretr e cmpreeder ests relções cm lustr dgrm d fgur 7 segur: rpreddes d Cmbustível AFR S Etlp de Evprçã Vltldde Desdde rpreddes d Mstur Mss Cmb. Evprd Tempertur de Mstur T 0 Desdde de Mstur ressã de Admssã Desempe d Mtr Tempertur de Câmr T 1 ressã de Cmpressã 1 Efcêc Vlumétrc têc Fgur 7 Fte: Autr, Glver et l (1993) - Dgrm de cus e efet frmçã de mstur. Tmd um exempl plcd de álse de cus e efet prtr d dgrm e ds relções físcs e termdâmcs etre s prpreddes, csder-se que relçã r/cmbustível (AFR) ecessár pr um reçã cmplet de cmbustã é um crcterístc prtculr d cmbustível e fuçã de su estrutur mleculr. rtt, defuse um relçã dret de mss de cmbustível dmtd mtr pr ccl de duçã pr um determd mss de r. Dest frm, qut mer est relçã, mr mss de cmbustível ecessár pr um dt mss de r e, prtt, mr mss de cmbustível vprzd detr d câmr de cmbustã. A frçã de mss de cmbustível líqud evprd este prcess tmbém é depedete d crcterístc de vltldde d cmbustível e d qutdde de clr q dspível mbete de ctr d sstem. Est crcterístc sscd à prpredde de etlp de vprzçã prtculr d cmpete u

85 85 d mstur cmbustível defe su tempertur fl e, cseqüetemete, su desdde tes d ccl de cmbustã. Qut mr etlp de vprzçã e mer relçã rcmbustível, mer será tempertur e mr desdde d mstur. Apesr d mpct egtv pressã de dmssã em cseqüêc d bxmet d tempertur de mstur s cmbustíves de mr etlp de vprzçã, este efet d é mut peque se cmprd efet d umet d desdde levd um g em efcêc vlumétrc pel feôme de vprzçã d cmbustível e, cseqüetemete, ptêc gerd mtr. 8. ESTUDO DOS EFEITOS DAS RORIEDADES DOS COMBUSTÍVEIS NO ROCESSO DE COMBUSTÃO E GERAÇÃO DE OTÊNCIA D mesm frm que metdlg dtd tem 7, csderm-se utrs prpreddes relevtes e crcterístcs fudmets ds cmpetes e mstur cmbustível pr relcá-ls s seus efets desempe de cmbustã e cseqüetemete desempe d mtr. O dgrm d fgur 8 mstr álse d cus efet em um prcess de cmbustã: rpreddes d Cmbustível Ídce de Oct Sestvdde AFR S Vltldde Espéce Mleculr Clr Específc CI Desempe d Cmbustã Relçã de Cmpressã Velcdde de Cm Rzã de Quem Tempertur de Equlíbr de Cm T Eerg Iter Clr Lberd Desempe d Mtr Lmte de Detçã têc Respst à Brblet Efcêc Térmc Fgur 8 Fte: Autr, Glver et l (1993) - Dgrm de cus e efet em prcess de cmbustã

86 86 É de fudmetl mprtâc detfcr e cmpreeder s mecsms sscds s regmes de perçã ds mtres pr bteçã d máxm ptêc de síd e se estã sed vlds s fluecs ds prpreddes fudmets ds cmbustíves e seus cmpetes dvdus desempe d cmbustã e ptêc gerd. Csderd úmer de ct cm exempl, um prpredde de resstêc à detçã ds cmpetes d cmbustível, est crcterístc está sscd um cmprtmet prtculr de quebr ds lgções ôcs etre Crb e Hdrgê sb cdções de pressã e tempertur e, prtt, s sus crcterístcs de retrd físc-químc de cmbustã e velcdde de prpgçã de cm. Ests crcterístcs devem etã ser crtersmete estudds pr que escl ds cmpetes de mstur prduz efet de efcêc desejd. r utr ld est prpredde defe prâmetr de lmte de detçã mtr e, cseqüetemete, tx de cmpressã del plcável. Est ultm segud Tylr (1985), pde determr su efcêc térmc cfrme equçã 33. Glver et l (1993) explcm que cmbustíves de elevd eerg tedem presetr úmer de ct mer, mr velcdde de prpgçã de cm, mer relçã estequmétrc de r/cmbustível (AFR) e mr desdde. Os cmbustíves que presetm mr velcdde de prpgçã de cm tedem retrdr MBT, e ctgem mer tede reduzr KLSA 3. A mudç em KLSA é rmlmete de mr mpct etre s dus e, cseqüetemete, exge um reduçã relçã de cmpressã d mtr pr mter seu lmte de detçã. A efcêc térmc é fetd de frm fvrável pel mr velcdde de prpgçã de cm d cmbustível, ms desfvrvelmete pel reduçã d relçã de cmpressã. O efet btd é um peque reduçã efcêc térmc, ms um umet efcêc de cmbustã cuj blç fl prduz um umet ptêc de síd gerd e respst em celerçã d mtr. Csderd s levtmets esttístcs de Alte e Ille (00) um méd pr tds s crcuts d cmpet, s mtres de Frmul 1 perm ms de 55% d temp de vlt em WOT 4, que ccetr mr ds estuds pr desevlvmet ds cmbustíves em respst de ptêc pr este regme de perçã. Ns estuds cduzds pel Dr. Crstper M. Beck d Cetr de esquss d Sell Re Ud ele csder que s três ms mprttes mecsms em que ptêc d mtr pde ser lterd em MBT - Mmum (gt) dvced fr Best Trque (grus) term usd pr defr vç de gçã tmzd pr cmbustível em fuçã d seu lmte de detçã pr mxm Trque. 3 KLSA - Kck Lmted Sprk Advce term usd pr defr vç cl de gçã lmtd pr detçã mtr. 4 WOT Wde Ope Trttle term usd pr defr psçã ttlmete bert de brblet d celerdr.

87 87 WOT e um úmer de mers qul estes mecsms pdem ser relzds prátc sã: 1. Aumetd qutdde de eerg lberd pr um vlume fx de cmbustível jetd em fuçã d sstem de gerecmet d jeçã brr jetr pr um predetermd temp à WOT. Este efet pde ser csegud trvés de:. Us de um cmbustível cm mr eerg lberd pr udde de vlume; b. Aumetd rzã de quem d cmbustível.. Aumetd efcêc vlumétrc d mtr, trvés d umet d rzã de flux medd de r de dmssã, que umet temp de bertur d jetr de cmbustível:. Aumetd desdde d r de dmssã trvés ds efets evprtvs d cmbustível jetd. 3. Aumetd desdde de xgê líqud dmtd pr quemr cmbustível:. Ijetd lt desdde de xgê líqud trvés d própr cmbustível, vés d bx desdde de xgê gss d r. r lgums cmpsções de cmbustíves cm queles em que sã cluíds em su frmulçã cmpetes xgeds, s gs pr um ld pdem prduzr grdes perds em utrs em fuçã de sus prpreddes prtculres de lberçã de eerg pr udde de vlume jetd. Estes efets devem ser crtersmete estudds pr escl ds melres cmpetes e blç mstur. A relçã estequmétrc cmbustível/r (F/A) represet tmbém um ftr crítc pr determçã ds prpreddes de mstur e prtculrmete s prpreddes de cmbustã de um cmbustível, um vez que defe relçã de mss de cmbustível mstur pr mss de r dmtd mtr e, cseqüetemete, eerg lberd prcess. A prpredde de vltldde d cmpete d cmbustível é mes relevte est álse pel su mer fluêc s prpreddes de cmbustã, ms ã mes mprtte.

88 88 9. IDENTIFICAÇÃO DAS RORIEDADES CRÍTICAS DA MATRIZ DE COMBUSTÍVEIS E ROOSTA ARA DEFINIÇÃO DE UM FATOR DE RESOSTA INTRÍNSECO Cm prpst fudmetl deste estud, detfcçã de um Ftr de Respst u Ídce de Respst FR f trísec cmbustível u cmpete de cmbustível, deve trduzr ecessár sesbldde pr dscrmr efets crítcs de desempe mtr prtr de prpreddes termdâmcs relevtes destes cmpetes, sldmete u em mstur, uxld pesqusdr, químc u frmuldr de cmbustíves de lt desempe, defr s melres cmpetes u blçs de mstur. Dest frm, pretede-se utlzr relções que mxmzem s dfereçs etre eles relcd efets dscrmtes e seu ível de mpct. As dfereçs btds s resultds em smulçã cm est prpst de Ftr de Respst FR f devem permtr pesqusdr terpretr relções e d melr, detfcr cm peques lterções de blç de cmpetes s ecessárs evdêcs pr dstções de desempe uxld prcess de desevlvmet. Atrvés ds ess teórcs cduzds este estud, pôde-se detfcr clmete clr dstçã de resultds sscd às prpreddes termdâmcs ds cmpetes frmçã de mstur cmbustível/r em prtculr relcd à prpredde de etlp de vprzçã. A plcçã d ftr de crreçã pr efcêc vlumétrc sugerd pr Heywd (1988) está relcd dretmete cm tempertur fl d mstur, cuj cmprtmet de lgus cmpsts prduz sgfctvs efets de g. Este efet pde ser bservd s resultds ds ess teórcs presetds tbel 4. Outr ftr bservd de sgfctv mpct está sscd à relçã estequmétrc de mstur r-cmbustível (AFR STQ ) e su prcel de ctrbuçã eerg dspível cmbustã. D mesm frm der Clrífc Iferr (CI) d cmbustível represet ms prxmdmete d perspectv rel efet termdâmc d cmbustã. Os resultds btds pel determçã ds etlps e etrps de frmçã de prduts de cmbustã sugerem mer mpct se cmprds às prpreddes de CI e clr especfc (c p ), ms ã de mer mprtâc. Servem de cert frm pr bservr cmprtmets prtculres de cmpsts cm cs d tlue, ms ã ecessrmete represetm um elemet crítc est prpst, grde prte em fuçã de su cmplexdde pr determçã.

89 89 Outr prâmetr que sugere um g de sesbldde pr Ftr de Respst - FR f é relçã etre úmer de mles de prduts de dsscçã e úmer de mles de regetes em lugr d us d úmer de mles de prduts de cmbustã cmplet e úmer de mles de regetes e pde tmbém ser bservd tbel 4. Cm já cmetd terrmete est relçã é ms dequd pr ressltr crcterístc prtculr d estrutur mleculr d cmbustível u cmpete de cmbustível. Um prmer brdgem deve ser cduzd prtr d prpst de Glver et l (1993) e que f dtd cm referêc pr vlçã cmprtv: CI N I Glver = (85) AFRSTQ N R A tbel 4 preset um bc de dds de prâmetrs reltvs às prpreddes ds cmpetes d mtrz de estud pr efet de desevlvmet de smulçã ds mdels mtemátcs pr vlçã cmprtv. Detr de um crtér de álse, frm determds dvdulmete ftres d fórmul de GLOVER cm [CI/AFR STQ ] e [N /N R ]. D mesm frm, determrm-se s ftres substtuts e cmplemetres pr fórmul prpst este trbl pr Ftr de Respst - FR f. A trduçã de um ftr fórmul de Glver, que csdere s efets térmcs de frmçã de mstur r-cmbustível e s efets térmcs de cmbustã e que tem relçã cm efcêcs vlumétrc e térmc, respectvmete, se fz ecessár. Csderd etã etlp de vprzçã ( f,lv ), clr específc (c,f ) e tempertur de equlíbr de cm (T EC ), segute ídce é sugerd: FR f = CI AFR STQ N N dss R f, LV c, f T EC (86) A tbel 4 tmbém preset s resultds de smulçã de mdel mtemátc csderd mbs s expressões pr efet de desempe cmprtv. Nt-se que trduçã de um ftr que csder reções de dsscçã cmbustã, lém de ftres termdâmcs de frmçã de mstur e cmbustã, mdfc perfl de respst d ftr

90 90 umetd módul de dscrmçã de resultd lém de mdfcr perfl de respst de lgus cmpetes d mtrz. Tbel 4 Smulçã de ftr de respst - FR f Udde Is-Oct Tlue Metl Etl MTBE C 8 H 18 C 7 H 8 CH 3 OH C H 5 OH C 5 H 1 O Mstur 1 Mstur AFR STQ 15,05 13,43 6,44 8,95 11,70 14,34 11,74 F/A STQ 0,066 0,074 0,155 0,11 0,085 0,070 0,085 ρ 0 C Kg/L 0,691 0,8668 0,7914 0,7893 0,7387 0,754 0,7754 f,lv kj/kg CI kj/kg c f,l kj/kg K,09 1,71,53,44,13,00, T A K T EC K N kml 64,00 44,84 8,64 16,8 39,0 53,69 8,53 N dss kml 64,7 45,1 8,66 16,33 39,6 53,94 8,64 N R kml 60,50 43,84 8,14 15,8 36,70 51,17 7,04 CI/AFR N /N R 1,058 1,03 1,061 1,065 1,068 1,049 1,055 N dss /N R 1,06 1,09 1,064 1,069 1,080 1,054 1,059 c f,l.t EC f,lv /c f,l f,lv /(c f,l.t EC ) 0,063 0,101 0,188 0,167 0,061 0,083 0,143 I Glver et l FR f Fte: Autr, Heywd (1988), Glver et l (1993), CRC Hdbk f Cemstry d yscs 87 t edt (006). Se csderrms s resultds cmprtvs de smulçã btds pel fórmul de Glver et l (1988) prtr d equçã (85), Tlue, MTBE e Is-Oct, presetm um cmprtmet de ftr mut semelte. Ess em bcd dmmétrc cduzds Cetr de esquss d Sell Re Ud pel Dr. Crstper Beck em mtr Frd Zetec.0 ltrs 16 válvuls, plcds pr detfcçã de cmpetes de cmbustível pr mxmzr ptêc d mtr em prgrm de desevlvmet de cmbustíves pr Frmul 1, demstrrm resultds de trque máxm em fuçã de rzã mstur Ar/Cmbustível (AFR) e celerçã pr estes três cmpetes em especl, cm segute rdem de melr respst: tlue, s-ct e MTBE. Este ft csttu frgldde d ftr de ptêc I sugerd pr Glver et l e lgums sugestões de futurs estuds frm

91 91 etã prpsts, prtculrmete cm relçã às prpreddes de vltldde ds cmpetes e msturs estudds. O Ftr de Respst - FR f * prpst este trbl preset cerêc de resultds bsed s resultds presetds s ess relzds Cetr de esquss d Sell e móduls dstts pr um melr dscrmçã etre s cmpetes e terpretçã de relções de prpreddes. Este efet está fgur 9. Csderd terpretçã bsed s deduções teórcs presetds este trbl, metl pesr de presetr cmprtvmete s utrs cmpetes d mtrz de mer der Clrífc Iferr (CI), su substcl ctrbuçã desdde de mstur dmtd mtr prmvd pel su mr etlp de evprçã e mer relçã r-cmbustível é tór e evdecd pel Ftr de Respst sugerd. A mesm csderçã pde ser fet etl, ms cm mer efet. r Ftr de Respst FR f, mstur 1 preset um cmprtmet um puc ferr tlue, ssm cm s dfereçs presetds etre tlue, s-ct e MTBE e semelç de resultds ds ds últms, que crrespdem cmprtmet esperd de desempe destes cmpetes em mtr de bcd cm cmetd terrmete. Em fuçã d frmçã de subprduts de cmbustã e seu blç mlr presetrem um cmprtmet prtculr pr cd estrutur mleculr d cmpete u mstur cmbustível, us de relções etre úmer de mles de prduts pr dsscçã e úmer de mles de regetes pde ser ms rgrsmete defd qut ms espéces pr dsscçã frem csderds prcess de cmbustã. Est álse ms cmplex de subprduts de cmbustã e sus relções s emssões de escpe devem ser ms crtersmete vlds usd-se de recurss de prgrmçã e mdelgem cmputcl. Cm fldde de vlr dspsçã d Ftr de Respst FR f pr descrever efet de frmulçã específc, f defd um frmulçã bse prtr d mstur 1 e dcd el 5% em vlume de metl. O resultd smulçã presetu um FR f de 348 pr v frmulçã ctr 63 de su bse. Est cmpsçã f estudd pel utr em seus desevlvmets de frmulções de cmbustíves especs pr ctegr Stck Cr Brsler em 006 cujs resultds btds em ess de dmômetr detfcrm substcl umet de trque e ptêc cmprtvmete bse le pr s mesms

92 9 cdções de ctr de es cfrmd expecttv d smulçã de Ftr de Respst - FR f. Estes resultds estã presetds fgur 10. I Glver et l FR f 0 0 Isct Tlue Metl Etl MTBE Mstur 1 Mstur I Glver et l FRf Fgur 9 Fte: Autr - Smulçã de Ftr de Respst - FR f * 480 Test Dy V8 Stck Cr Ege wer (bp); Trque (N.m) werburst GT1 - Trque BASE LINE - Trque werburst GT1 - bp BASE LINE - bp speed (rev/m) Fgur 10 Fte: Autr Curvs de tec e Trque Mtr V8 Stck Cr Brsl

93 CONCLUSÕES E SUGESTÕES ARA FUTUROS TRABALHOS A determçã de etlps e etrps de frmçã de regetes e prduts de cmbustã pr ctext deste trbl pder ser desprezd, em fuçã d cecmet d clr específc ds espéces que cmpõem mtrz de estud. Etrett, est deverá ser ms bem cmpreedd em trbls de evlvm vldçã expermetl ds mdels mtemátcs qu desevlvds. Ns smulções de estrutur mleculr d cmbustível é ttlmete cecd, clr específc pde ser determd trvés d vrçã d etlp de frmçã ds prduts e regetes e, dest frm, fzer prte d cálcul pr cd espéce químc vld. O Ftr de Respst FR f sugerd preset um ptecl dscrmtór pr escl de cmpetes e espéces pr frmulçã de cmbustíves prtr dqueles que presetm melr respst em trque e, cseqüetemete, celerçã, deved d ser prmrd que ccere elemets terprettvs. Este prmrmet pde ser btd trvés d defçã de sub-ídces que csderm sldmete s ftres sscds à efcêc vlumétrc, térmc e de cmbustã d cmbustível. Assm, pder-se- clssfcr s espéces dvdulmete pr álses vlumétrcs e termdâmcs e pr sscçã destes ftres. O Ftr sugerd este trbl ã represet um cerêc teórc s relções etre s prpreddes termdâmcs e crcterístcs usds ds espéces u mstur, ã ted qulquer pretesã pr tl. Su fldde fudmetl bse-se pes gerçã de um ftr de rquemet ds espéces dctv pr frmuldr escl ds espéces de cmpetes ms prprds s bjetvs d frmulçã, um dcdr prév de desempe d frmulçã e que represete s ess prátcs mesm rdem de rquemet. Este ft deve ser csderd pr futurs trbls de desevlvmet e vldçã. A tbel 5 mstr clssfcçã fl pr expecttv de desempe ds espéces químcs e msturs que cmpõem mtrz de estud, s mesms cdções de ctr e mtr pdrã pel mdel sugerd e cmpr cm s resultds d mdel de Glver et l (1993). Os ídces presetds pel mdel prpst e clssfcçã fl ds espéces químcs e msturs demstrrm teder s expecttvs ds resultds prátcs btds em testes de bcd cduzds Cetr de esquss d Sell Re Ud e experêc plcd d utr em ctrprv s resultds sugerds pel mdel de Glver et l (1993).

94 94 O mdel mtemátc sugerd utlz prâmetrs cecds de espéces químcs pr cmpsçã de cmbustíves e que pdem ser btds tt pr deduções e mdels mtemátcs teórcs qut pr prcedmets expermets em lbrtór. Lg mdel tr-se um ferrmet de us reltvmete smples pr pesqusdr u especlst em prdut e que v reduzr temp e etps pr desevlvmet de vs teclgs de cmbustíves. Tbel 5 Tbel de clssfcçã pr smulçã IR f * rtemet I Glver et l rtemet 1 Metl Etl Mstur Tlue Mstur Is-Oct MTBE O mdel mtemátc sugerd deverá ser vldd trvés de ess de mtr em bcd dmmétrc csderd qusçã de dds percs reltvs s prâmetrs teórcs dtds este trbl pr efet de smulçã. A ptêc e trque deverã ser medds de crd cm prcedmet pdrã ABNT e crrgds de crd cm rms SAE. As dfereçs de ptêc bservds deverã ser cmprds trvés de perfl de dscrmçã detfcd. Est vldçã tmbém deverá ser cmpd pr ess termdâmcs ds espéces que cmpõem mtrz de estud e crcterzçã rel de prpreddes. Um prcedmet específc de desempe em celerçã cduzd em mtr de bcd dmmétrc pderá presetr mr cmpetêc pr mstrr s dfereçs etre s espéces químcs e msturs d mtrz de estud. Tl prcedmet pderá ser eucd e tmbém cduzd pr vldr mdel de Ftr de Respst - FR f sugerd.

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96 96 DIRECTIVE 003/17/EC OF THE EUROEAN ARLIAMENT AND OF THE COUNCIL f 3 Mrc 003 medg Drectve 98/70/EC reltg t te qulty f petrl d desel fuels FERGUSON, Cl R.; KIRKATRICK, All T. Iterl Cmbust Eges: Appled Termscece d Edt 001 J Wley & S ublsers ISBN FIA 008 F1 TECHNICAL REGULATIONS Artg 19.3 e dspível em: < ttp:// REGULATIONS.pdf > FRENCH, Rymd; MALONE, trck se Equlbr f Etl Fuel Bleds Flud se Equlbr 8-9 (005) 7-40 GAO, J; JIANG, Demg; HUANG, Zuu Spry rpertes f Altertve Fuels: A Cmprtve Alyss f Etl-Gsle Bleds d Gsle Fuel rcessg Teclgy 86 (007) GERMANE, Geff J. - A Teccl Revew f Autmtve Rcg Fuels - SAE 8519 GLOVER, A.R.; YASUOKA, A.; GALLIARD, I.R.; MATSUMOTO, Y. Optmzg F-1 Ege erfrmce trug Fuel d Cmbust System Develpmet SAE HAN, Sug B; CHUNG, Y Jg; KWON, Yug Jk; LEE, Sgyl Emprcl Frmul fr Istteus Het Trsfer Ceffcet Sprk Igt Ege SAE ISSN HEYWOOD, J B. - Iterl Cmbust Ege Fudmetls McGrw Hll Ic., ISBN LAW, Cug K. - Cmbust yscs Cmbrdge Uversty ress, 006 ISBN-13: < > LUDVIGSEN, Krl BRM V16 Hw Brt s Aut Mkers Bult Grd rx Cr t Bet te Wrld 007 Mtrbks Itertl - ISBN-13: MASON, Nck; HALES, Mrk It te Red Vrg ublsg Ltd 001 ISBN MAYNES, B.D.J.; KEE, R.J.; KENNY, R.G.; FLECK, R.; MACKEY, D.O.; FOLEY, L. redct f Frmul 1 Ege d Arbx erfrmce usg Cupled Vrtul 4- Strke d CFD Smults SAE Mtrsprt Egeerg Cferece Idápls Id 00 ISSN NAKATA, Kc; UTSUMI, Str; OTA, Atsur; KAWATAKE, Ktsur; KAWAI, Tks; TSUNOOKA, Tks Tyt Mtr Crprt Te Effect f Etl Fuel Sprk Igt Ege - SAE ISSN

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98 98 TAYLOR, Crles Fyette - Te Iterl-Cmbust Ege Tery d rctce - Vlume Trd Edt 1968 revsed Cmbrdge Uversty MIT ISBN WON, Kwg W.; SMITH, Are R.; ZEININGER, Gerld A.; Termdymc Metds fr ressure Relef System Desg rmeters Flud se Equlbr 41 (006) YEOM, Kte; JANG, JINYOUNG; Be, Cgsk Hmgeeus Crge Cmpress Igt f LG d Gsle usg Vrble Vlve Tmg Ege Fuel rcessg Teclgy 86 (007) ZHANG, Hgt Numercl Reserc Vprzg Fuel Drplet Frced Cvectve Evrmet Itertl Jurl f Multpse Flw 30 (004)

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101 ANEXO I Tbel A-1. Lgrtms bse 10 d Cstte de Equlíbr K lg 10 K Temp. Temp. ½O H H O O N N +½N N H O H O CO CO +H K R O H +½O OH+½H CO+½O CO+H O 98-71,4-81,08-159,600-15,171-40,048-46,054-45,066-5, ,316-45,880-9,67-8,783 -,886-6,130-5,05 -, ,9-19,614-43,056-4,06-10,06-11,80-10,1-0, ,414-15,08-34,754-3,75-7,899-8,811-7,764 0, ,630-1,054-8,81 -,71-6,347-7,01-6,014 0, ,53-9,684-4,350 -,90-5,180-5,677-4,706 0, ,666-8,706 -,51 -,116-4,699-5,14-4,169 0, ,896-7,836-0,874-1,96-4,70-4,613-3,693 0, ,04-7,058-19,410-1,83-3,886-4,190-3,67 0, ,580-6,356-18,09-1,699-3,540-3,776 -,884 0, ,016-5,70-16,898-1,586-3,7-3,434 -,539 0, ,50-5,14-15,810-1,484 -,94-3,091 -,6 0, ,03-4,614-14,818-1,391 -,68 -,809-1,940 0, ,600-4,130-13,908-1,305 -,443 -,50-1,679 0, ,0-3,684-13,070-1,7 -,4 -,70 1,440 0, ,836-3,7-1,98-1,154 -,01 -,038-1,19 0, ,494 -,89-11,580-1,087-1,833-1,83-1,015 0, ,178 -,536-10,914-1,05-1,658-1,64-0,85 0, ,88 -,06-10,94-0,967-1,495-1,438-0,649 0, ,606-1,898-9,716-0,913-1,343-1,65-0,485 0, ,348-1,610-9,174-0,863-1,01-1,103-0,33 0, ,106-1,340-8,664-0,815-1,067-0,951-0,189 0, ,878-1,086-8,186-0,771-0,94-0,809-0,054 0, ,664-0,846-7,736-0,79-0,84-0,674 0,071 0, ,46-0,60-7,31-0,690-0,71-0,547 0,190 0, Fte: Fergus e Krkptrck (001) bsed em dds de JANAF Termcemcl Tbles, NSRDS-NBS-37 (1971)

102 ISOOCTANO 1 kml C8H8 ANEXO II

103 103 TOLUENO 1 kml C7H8 METANOL 1 kml CH3OH ETANOL 1 kml CH3OH