Energetic and exergetic analyses of an internal diesel engine being operated with natural gas and diesel mixture

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-23T16:43:37Z No. of bitstreams: 1 YOGE JERONIMO RAMOS DA COSTA - TESE PPGEP 2007..pdf: 3893859 bytes, checksum: a59d1d9d1668799657fcdaabc841e817 (MD5) Made available in DSpace on 2018-04-23T16:43:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 YOGE JERONIMO RAMOS DA COSTA - TESE PPGEP 2007..pdf: 3893859 bytes, checksum: a59d1d9d1668799657fcdaabc841e817 (MD5) Previous issue date: 2007-04-02 A escassez energética e impacto ambiental são fatores determinantes para a existência de novos estudos da conversão e uso de energia, e a redução dos níveis de poluentes na atmosfera. A operação que usa diesel e gás natural é indicada como uma das melhores formas para controlar emissões de poluentes oriundos de motores diesel e simultaneamente economizar diesel derivado de petróleo. Neste sentido, este trabalho tem como objetivos, estudar teórica e experimentalmente as características de emissões e performance de um motor de combustão interna do ciclo Diesel operando com diesel e gás natural. O sistema térmico experimental é composto de um motor de combustão interna acoplado a um gerador elétrico, instrumentado com sensores de temperatura, pressão, medidores de vazão de ar, diesel e gás natural, sondas de gás e sistema de absorção de potência, constituído por um banco de carga e seu sistema de controle. Para análise energética e exergética teórica do motor foi desenvolvido um modelo matemático baseando-se nos conceitos da termodinâmica. Resultados numéricos e experimentais dos efeitos das condições do ar, tipo e quantidade de combustível, e gases de escape sobre o desempenho do motor e impacto ambiental são apresentados e analisados. A utilização de motores do ciclo diesel trabalhando de forma dual é consideravelmente viável do ponto de vista ecológico, visto a redução da emissão de poluentes tais como CO, CO2, NO e SO2. Com relação aos custos operacionais, estes também se apresentam favoráveis, principalmente para valores de potência superiores a 100 kW. The energetic shortage and environmental impact are main factors to new research in conversion and use of energy. Natural gas and diesel dual-fuel operation is regarded as one of the best way to control pollutant emissions from the diesel engine and simultaneously save petroleum based diesel fuel. In this sense, the aim of this work is to investigate theorical and experimentally the emissions and performance characteristics of a commercial diesel engine being operated with natural gas and diesel. Experimental facilities (thermal system) is composed by a diesel engine complying to electronic generator, and it was equipped with temperature and pressure sensors, gas, air and diesel flowmeters, gas analyzer and power absorption system (electric charge bank and control system). For energetic and exergetic analysis one mathematical model based in the concept of thermodynamics was developed. The predicted and experimental results of the effect of air conditions, type and quantity of fuel, and exhaust gas in the performance of engine and environmental impact are presented and analyzed. The use of engines of the cycle diesel working in dual mode is considerably viable of the ecological point of view, seen the reduction of the emission of pollutant such as CO, CO2 and SO2. Regarding the operational costs, these also are favorable, mainly for superior power values to 100 kW.