Estudo da formação de poluentes via simulação numérica de modelos cinéticos de frações da gasolina
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15852 |
Resumo: | The increase in the use of biofuels is not only a solution to replace the energy mix based on oil, but has also been adopted by the ability to minimize emissions of air pollutants by combustion processes. However to make such types of changes, it is necessary to perform a detailed study of the potential impacts related to these changes. Many studies have been conducted in order to understand the behavior of biofuels when blended to gasoline. It was observed the reduction in concentrations of particulate matter (PM) in the fraction of PM10, however there was an increase in particles with diameter smaller than 2.5 μm. which present higher toxicity than PM10 particles. In this study was evaluated the main pollutants formed during the combustion process of the ethanol-gasoline mixture by kinetics models of gasoline combustion. The used and proposed model is composed by four models: the Mehl s mechanism for gasoline combustion (Mehl et al., 2012), the combustion model of ethanol and n-butane that includes the formation reactions of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) of Marinov et al., (1998, 1998), and the reaction for nitrogenated compounds proposed by Hori et al., (2008). The proposed model was validated by comparison of ignition delay time calculated by the simulations with the equation proposed by Cancino et al., (2011). The model predicts the formation of fluorene and fluoranthene as the major PAH formed during combustion. The evaluation of the effect of ethanol addition in the gasoline indicates the increase of CO concentration and decrease o NOx concentration as the ethanol concentration increase |
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However to make such types of changes, it is necessary to perform a detailed study of the potential impacts related to these changes. Many studies have been conducted in order to understand the behavior of biofuels when blended to gasoline. It was observed the reduction in concentrations of particulate matter (PM) in the fraction of PM10, however there was an increase in particles with diameter smaller than 2.5 μm. which present higher toxicity than PM10 particles. In this study was evaluated the main pollutants formed during the combustion process of the ethanol-gasoline mixture by kinetics models of gasoline combustion. The used and proposed model is composed by four models: the Mehl s mechanism for gasoline combustion (Mehl et al., 2012), the combustion model of ethanol and n-butane that includes the formation reactions of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) of Marinov et al., (1998, 1998), and the reaction for nitrogenated compounds proposed by Hori et al., (2008). The proposed model was validated by comparison of ignition delay time calculated by the simulations with the equation proposed by Cancino et al., (2011). The model predicts the formation of fluorene and fluoranthene as the major PAH formed during combustion. The evaluation of the effect of ethanol addition in the gasoline indicates the increase of CO concentration and decrease o NOx concentration as the ethanol concentration increaseO aumento do uso de biocombustíveis não é apenas uma solução para substituição das matrizes energéticas à base de petróleo, mas também uma alternativa para minimizar as emissões de poluentes atmosféricos. Porém, quando se fazem alterações deste tipo, é necessário que se faça um estudo detalhado dos possíveis impactos que tais mudanças poderão promover. Muitos estudos têm sido realizados com o intuito de entender o efeito dos biocombustíveis quando misturados a gasolina. Já foi observado a redução da concentração dos materiais particulados (MP), na fração do MP10, no entanto houve um aumento da contribuição das partículas com diâmetro menores que 2,5 μm, sendo que estas últimas apresentam um potencial toxicológico maior que o MP10. Neste trabalho foi realizado uma avaliação dos principais poluentes formados durante o processo de combustão da mistura da gasolina contendo etanol via modelos cinéticos de combustão da gasolina. O modelo utilizado e proposto em nosso trabalho é uma junção do mecanismo de combustão da gasolina de Mehl et al., (2012), com os modelos da combustão do etanol e do n-butano que inclui a formação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) de Marinov et al., (1999, 1998) e modelo contendo reações de compostos nitrogenados propostos por Hori et al., (2008). Para a validação dos modelos cinéticos foi realizado a determinação do tempo de ignição comparando os resultados do trabalho com dados da equação empírica proposta por Cancino et al., (2011). A simulação encontrou dois HPA com elevadas concentrações, o fluoranteno e o fluoreno com concentrações de 1,36 e 53,78 μg/mL respectivamente. Também foi possível mostrar que a concentração de CO aumenta com o aumento da concentração de etanol na gasolina e a concentração de NOx diminuiSubmitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T19:04:26Z No. of bitstreams: 1 Rodrigo do Patrocinio Maia.pdf: 4173884 bytes, checksum: 0d09118d3c77d63c78b3ea5ef63d6cac (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T19:04:26Z (GMT). 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