Estudo para o desenvolvimento de um injetor jato-Y para misturas de combustíveis de aviação e biocombustíveis

Abstract

A escassez de combustíveis de origem fóssil tem preocupado setores energéticos e industriais. Outra preocupação eminente são as taxas de emissões de poluentes na atmosfera, causado pelo processo de combustão. Estes processos são responsáveis por grande parte de toda energia primária produzida no mundo. Sendo assim, os bicombustíveis tem sido uma alternativa que atende ambas as preocupações. Neste cenário, a atomização também assume uma importante função dentro da combustão de líquidos. O atomizador tem por objetivo desintegrar o combustível líquido em pequenas gotículas, misturando-se com o oxidante na proporção correta e nas condições adequadas, para produzir um processo de combustão eficiente e estável, reduzindo significativamente as formações de fuligens. O objetivo deste trabalho é realizar um estudo teórico de um atomizador do tipo jato-Y, para atomizar misturas de combustíveis com diferentes proporções de QAV-1 + farnesano, QAV-1 + etanol e farnesano + etanol, analisando experimentalmente as propriedades físico-químicas das misturas de combustíveis e teoricamente as características e a qualidade do spray gerado, fazendo uso da equação de Wigg para calcular o MMD (diâmetro médio de gotas). Através das propriedades físico-químicas das misturas de combustíveis é possível analisar possíveis alternativas de combustíveis que podem apresentar características “drop-in” e substitua parcialmente ou definitivamente o QAV-1 (querosene de aviação) atualmente consumido. Qualitativamente o spray gerado possui o MMD entre 30 e 40 µm, podendo variar de acordo com a temperatura de trabalho. Sendo assim o atomizador torna-se favorável para um processo de combustão eficiente.

The scarcity of fossil fuels has worried the energetic and industrials sectors. Concern also exists about emissions and their impact on the environment, which are a byproduct of the petroleum combustion processes. These processes account for much of the primary energy produced in the world. However, biofuels have been an alternative that meets both concerns. In this scenario, the atomization also assumes an important function in the combustion of liquids. The atomizer has goal to disintegrate the liquid fuel in small droplets to have the mixture of fuel/oxidant in the suitable ratio, to produce an efficient and stable combustion process, significantly reducing the formation of soot. The objective of this work is perform a theoretical study of one nozzle of the type Y-jet, to atomize binary mix of fuels with different ratio of jet-A1 + farnesane, jet-A1 + ethanol and farnesane + ethanol, experimentally analyzing the physicochemical properties of the mixtures of fuels and theoretically the characteristics and quality of the formed spray, using the Wigg’s equation to calculate the MMD (Mass Median Diameter). Through of the physicochemical properties of the mixtures of fuels, it’s possible to analyze possible alternatives of fuel that may have “drop-in” characteristics and partially or definitively to replace the currently consumed jet-A1 fuel. Qualitatively the formed spray has the MMD between 30 e 40 µm, however can be varied according with the temperature of work. Furthermore, the nozzle is favorable to an efficient combustion process.