Analise dos produtos de combustao

...

A potência de atrito e corrente de atrito foi determinada de maneira similar à da potência elétrica gerada com a exceção de que maquina elétrica passou a funcionar como motor e não mais como alternador.

3.3 Procedimento Experimental

O ensaio seguiu-se como descrito a seguir:

- Partida no Motor;

- Aumento da rotação até 1800 rpm;

- Sincronização da central com a rede da concessionaria (utilizando o guia, Procedimentos para colocação do grupo diesel em paralelo com a concessionaria, contido em laboratório);

- Aplicação de carga e espera para estabilização do sistema;

- Medição das grandezas;

- Motorização do alternador para determinar a potência e corrente de atrito;

- Simulação de duas variações de carga (duas potencias elétricas geradas) e preenchimento da tabela de dados;

- Retirada da central da rede;

- Desligamento da central

3.4 Procedimentos Matemáticos

Devido a falhas elétricas presentes no motor diesel, não foi possível realizar a medição experimental no dia do laboratório. Portanto os dados coletados e organizados na Tabela 1, anexada ao final do relatório, foram obtidos em experimentos realizados anteriormente no mesmo laboratório. Estes dados tem por intuito analisar o experimento nas mesma condições listadas:

- Local: Laboratório de Maquinas Térmicas – UNIFEI

- Pressão Barométrica Local: 699 mmHg

- Temperatura Ambiente: 23º C

Para a determinação do balanço energético e para a confecção do diagrama de Sankey as seguintes grandezas foram determinadas para o primeiro caso:

3.4.1 Consumo de Combustível

Para a determinação da massa de combustível consumida fez-se o uso da seguinte formula:

[pic 2]

Onde V é volume de combustível consumido em litros, ρ massa especifica do combustível em kg/l e t o tempo para o consumo do combustível em horas. Utilizando-se os valores da Tabela 1 anexada:

[pic 3]

3.4.2 Massa Especifica do ar

Tem-se a seguinte fórmula:

(2)[pic 4]

Onde Pb a pressão barométrica local em N/m² pode ser calculada como:

[pic 5]

Ainda a pressão de coluna de água é dada como:

[pic 6]

Substituindo os valores na equação (2) vem:

[pic 7]

3.4.3 Massa admitida dentro do motor

A massa de ar admitida pode ser calculada por meio da equação a seguir:

[pic 8]

Com d sendo o diâmetro do orifício c o coeficiente do orifício g o valor da aceleração da gravidade no local do experimento ρ os valores da massa especifica do ar e da água e Δh a diferença de pressão na admissão (mH2O).

[pic 9]

Dessa maneira pode-se admitir a massa total descarregada como a soma das vazões mássicas de ar e combustível. Ou seja:

[pic 10]

3.4.4 Potência de Eixo

Para se determinar a potência de eixo é necessário saber o rendimento do gerador, uma vez que:

[pic 11]

Para se obter o rendimento do gerador fez-se o uso do gráfico abaixo que indica o rendimento em função da corrente I (A) solicitada no gerador.

[pic 12]

Figura 2 Rendimento elétrico em função da corrente solicitada ao gerador

Para uma corrente I = 45 A inferiu-se um valor de rendimento de aproximadamente 82%. Assim calcula-se para uma potência elétrica de 15kW o seguinte valor de potência de eixo:

[pic 13]

3.4.5 Potência de Combustível

Considerando o poder calorifico inferior para o Diesel como sendo 43000 kJ/kg e a taxa da massa de combustível consumida como 0,001673 kg/s. Tem-se:

[pic 14]

3.4.5 Potência perdida no motor

[pic 15]

3.4.6 Potência perdida no sistema de refrigeração do motor

Considerando o volume de controle como sendo o motor:

[pic 16]

Com:

VH2O sendo a vazão da agua de refrigeração (m³/s);

Cp sendo o calor especifico da água;

Te a temperatura da água na entrada do motor que é equivalente a temperatura de saída da água no radiador;

Ts a temperatura da água na saída do motor equivalente a temperatura da água ao entrar no radiador.

Assim:

[pic 17]

3.4.7 Potência perdida no sistema de escape

Pode-se calcular a potência perdida no sistema de escape do motor pela formula:

[pic 18]

Onde mar é vazão mássica de ar, mc a vazão mássica de combustível, Cpgs calor específico médio dos gases de escape, Ts e Te temperatura de entrada e saída dos gases de escape. Substituindo valores vem:

[pic 19]

3.4.8 Potência perdida devido ao atrito no motor

Obtida