Setembro 2022 vol. 9 num. 2 - XXIX Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva

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Simulação de Dinâmica dos Fluidos Computacional do Aquecimento de Etanol Comprimido para Aplicações de Partida Fria em Motores de Injeção Direta

CFD Simulation of Compressed Ethanol Heating for Cold Start Application in Direct-Injection Engines

MORAIS, H. M. ; OLIVEIRA, A. V. S. ; SANTOS, R. G. ;

Artigo:

Motores de combustão interna que trabalham com combustível em condições supercríticas podem se beneficiar da baixa viscosidade, do alto coeficiente de difusão de massa e da baixa tensão superficial do fluido. Além disso, o combustível aquecido pode melhorar a partida do motor e reduzir a emissão de poluentes. Entretanto, para atingir essas condições, o fluido necessita estar em um estado de temperatura reduzida e pressão reduzida maiores do que 1, logo é necessário aquecer o combustível comprimido. Este trabalho estuda o aquecimento de etanol comprimido e seu comportamento dentro de uma câmara de aquecimento cilíndrica com um aquecedor cartucho colocado concentricamente com a câmara. Nós utilizamos o software comercial ANSYS Fluent para simular a convecção natural do etanol em estados de líquido comprimido e supercrítico. O aquecedor funciona por 8 segundos, promovendo o aquecimento do fluido, então ele é desligado pelo mesmo período de tempo para permitir a difusão térmica. Nós avaliamos o comportamento do fluido e o aumento de temperatura para um intervalo de pressões maiores que a crítica. A mudança nas propriedades termodinâmicas afetam a uniformidade do fluido aquecido dentro da câmara.

Artigo:

Internal combustion engines that work with fuel at supercritical conditions can benefit from the low viscosity, high mass diffusion coefficient, and low surface tension. Also, the heated fluid can improve the engine start and reduce pollutants emissions. However, to achieve these conditions, the fluid needs to be at a reduced temperature and a reduced pressure higher than 1, so it is necessary to heat the compressed fuel. This work concerns the heating of compressed ethanol and its behavior inside a cylindrical heating chamber with a cartridge heater placed concentrically with the chamber. We used the commercial software ANSYS Fluent to simulate the natural convection of ethanol at compressed and supercritical states. The heater works for a given time, about 8 seconds, promoting the increase in the fuel temperature, then it is turned off for the same period to allow the thermal diffusion in the fluid. All the other walls are adiabatic. We evaluated the fluid behavior and temperature increase for a range of pressures higher than the critical. The change of thermodynamic properties affects the uniformity of the heated fluid across the heating chamber.

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DOI: 10.5151/simea2022-PAP55

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Como citar:

MORAIS, H. M.; OLIVEIRA, A. V. S.; SANTOS, R. G.; "Simulação de Dinâmica dos Fluidos Computacional do Aquecimento de Etanol Comprimido para Aplicações de Partida Fria em Motores de Injeção Direta", p. 283-290 . In: Anais do XXIX Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva . São Paulo: Blucher, 2022.
ISSN 2357-7592, DOI 10.5151/simea2022-PAP55

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