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A comparison between EGR and lean-burn strategies employed in a natural gas SI engine using a two-zone combustion
modelIbrahim; Saiful (2009)
Marcelo Alexandre de Souza Júnior
TERMODINÂMICA 07/05/2012
INTRODUÇÃO
TERMODINÂMICA07/05/2012
Processo “Lean Burn”
Alimentação da Câmara com uma mistura pobre
INTRODUÇÃO/ PROCESSO “LEAN BURN” VS. PROCESSO “EGR”
INTRODUÇÃO/ FORMAÇÃO DE POLUENTES NUMA CÂMARA DE COMBUSTÃO
Principais Poluentes: NOX e CO
A formação de NOX é favorecida à altas temperaturas de queima.
A formação de CO é favorecida com o baixo tempo de residência.
Processo “EGR”
Reciclo de uma fração de produtos da combustão
INTRODUÇÃO/ PROCESSO “LEAN BURN” VS. PROCESSO “EGR”
METODOLOGIA
TERMODINÂMICA07/05/2012
METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
Considerações do Modelo
Todos as substâncias do processo se mistu- ram de forma perfeita, mantendo as propriedades constantes durante todas as etapas do processo*.
Durante a combustão, formam-se duas regi- ões distintas na câmara. (Queima e não-queima)
A vazão nos coletores de admissão e exaus-tão é constante. ( A pressão de exaustão é conside-rada como 102 kPa)
T
METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
Considerações do Modelo
Todos os gases foram considerados como gases ideais .
Foram desconsiderados todos os efeitos de fenda e o blow by foi assumido como zero.
A engrenagem está operando em regime per-manente.
T
METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
Formulações Termodinâmicas:
Primeira lei da TermodinâmicaConservação da MassaLeis dos Gases Ideais
- Parâmetros do equipamento (designer) e condi-ções operacionais
METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
Hipóteses adotadas para o processo de combustão:
A espessura da chama é desprezada.
A pressão do cilindro é considerada uniforme e igual nas duas zonas.
A transferência de calor entre as duas zonas é desprezada.
A troca de calor entre as paredes do cilindro e seu interior se dá por convecção.
METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
Hipóteses adotadas para o processo de combustão:
Para os cálculos de equilíbrio químico na zona de queima foram consideradas as espécies: CO2, CO, H2O, N2, O2, OH, NO, H, O e NO.
A área da parede câmara de combustão em contato com os gases queimados será considera-do proporcional à raiz quadrada da fração de massa queimada para explicar o maior volume preenchido por gases queimados contra o volu-me não queimado, tal como sugerido por Ferguson (1986).
METODOLOGIA/ VALIDAÇÃO DO MODELO
Especificações do Motor
Número de Cilindros 1
Capacidade do Motor 507 cc
Velocidade Máxima 300 rpm
Pressão Máxima do Cilindro 150 bar
METODOLOGIA/ VALIDAÇÃO DO MODELO
METODOLOGIA/ VALIDAÇÃO DO MODELO
RESULTADOS
TERMODINÂMICA07/05/2012
RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO AO PODER DO MOTOR
%EGR: 10%, Pentrada=130 kPa; 1500 rpm, rc= 8
RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO AO PODER DO MOTOR
Pentrada=130 kPa; 1500 rpm, rc= 10Pentrada=113 kPa; 1500 rpm, rc= 8
RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL
1500 rpm, rc= 10
RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO À EMISSÃO DE NO
1500 rpm, rc= 10
RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO À EMISSÃO DE NO
1500 rpm, rc= 10
RESULTADOS/ TEMPERATURA DE SAÍDA DOS PRODUTOS DA COMBUSTÃO
1500 rpm, rc= 10
CONCLUSÕES
TERMODINÂMICA07/05/2012
CONCLUSÕES/ EFICIÊNCIA DA TÉCNICA
A técnica de EGR derrubou a taxa de combustão e aumentou o tempo de duração da combustão.
O uso da técnica EGR com diluição de 20% reduziu as emissões de NO em 70% comparado com a técnica “lean burn”.
O aumento do consumo de Combustível foi de 10% quando se usou a técnica de EGR.
OBRIGADO !!!
TERMODINÂMICA07/05/2012
A comparison between EGR and lean-burn strategies employed in a natural gas SI engine using a two-zone combustion
modelIbrahim; Saiful (2009)
Marcelo Alexandre de Souza Júnior
TERMODINÂMICA 07/05/2012