Modelagem de um sistema de potência operado com gaseificador de leito fluidizado circulante e motor de ciclo Otto
| Ano de defesa: | 2017 |
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| Autor(a) principal: |
Fogiatto, Marcelo Adriano
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| Orientador(a): |
Behainne, Jhon Jairo Ramirez
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| Banca de defesa: | , , |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Português: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2399 |
Resumo: | Este estudo consiste na avaliação do desempenho simulado de um sistema conjunto gaseificador-motor, como alternativa para a produção de potência mecânica e/ou eletricidade a partir do uso de combustíveis fósseis e renováveis. Para tal, escolheu-se um gaseificador de leito fluidizado circulante, operando com dois tipos de biomassa lignocelulósica característicos da região Sul do Brasil, além de carvão mineral e resíduos domésticos. O modelo de gaseificação selecionado baseou-se no método não-estequiométrico da minimização da energia livre de Gibbs, com modificações referentes a correlações semi-empíricas encontradas na literatura, para correção da composição encontrada de carbono não-convertido e metano na fase de pirólise. Com esse modelo, aplicado na faixa de razão de equivalência de 0,22 a 0,54, pôde-se obter a composição do gás combustível produzido no reator, bem como algumas das suas propriedades, como densidade e poder calorífico. Essas propriedades obtidas para o gás combustível puderam ser utilizadas na simulação da operação de um motor de ignição por centelha marca FIAT, com cilindrada de 2,0 L e cinco cilindros. Para o motor, optou-se por um modelo zero-dimensional não-adiabático de liberação finita de calor, de forma a avaliar seu desempenho em relação a potência, torque e consumo específico. Em posse desses parâmetros, também foi possível avaliar o rendimento global do sistema gaseificador-motor escolhido para cada tipo de combustível utilizado. A validação por comparação dos resultados obtidos a partir dos modelos adotados, quando realizada por separado no gaseificador e no motor de combustão interna, mostra que os dados experimentais da literatura se ajustam relativamente bem. A quantidade total de gás produzida pelo gaseificador abriu a possibilidade da operação simultânea com vários motores, obtendo-se uma potência máxima total ao freio de 103,3 kW para casca de arroz com o uso de 6 motores, 207,7 kW para serragem de pinus com o uso de 9 motores, 194,3 kW para carvão mineral com o uso de 8 motores, e 343,6 kW para lixo doméstico com o uso de 20 motores, sempre com os motores operando em paralelo. As curvas de torque e de consumo específico por motor seguiram a tendência esperada, obtendo-se o maior torque com o uso de carvão mineral e o menor consumo específico também com carvão. Dessa forma, obteve-se uma eficiência global máxima do sistema de potência de 14,0% para casca de arroz, 18,6% para serragem de pinus, 21,0% para carvão mineral, e 28,2% para lixo doméstico, resultados que se encontram dentro da faixa reportada em trabalhos prévios. |