Tese Doutorado Edson JJ Souza UFPR Julho 2009 - PIPE ...

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SUMÁRIO1. INTRODUÇÃO...................................................................................... 181.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS................................................................ 181.2 BREVE DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE INJEÇÃO EM MOTORES..... 211.3 MOTIVAÇÃO......................................................................................... 231.4 ORGANIZAÇÃO DA TESE ................................................................... 242. OBJETIVOS E DESCRIÇÃO SUMÁRIA .............................................. 262.1. OBJETIVOS .......................................................................................... 262.2. PREMISSAS ......................................................................................... 272.3. JUSTIFICATIVA .................................................................................... 282.4. ABORDAGEM....................................................................................... 282.5. HIPÓTESE ............................................................................................ 293. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................. 303.1. INTRODUÇÃO ...................................................................................... 303.2. HISTÓRICO SOBRE ALIMENTAÇÃO DE MOTORES DE COMBUSTÃOINTERNA (MCI)..................................................................................... 313.3. SISTEMAS GERADORES DE MISTURA CARBURADA EM MOTORES.............................................................................................................. 343.3.1 CARBURADOR..................................................................................... 353.3.2 SISTEMAS DE INJEÇÃO ELETRÔNICA DE COMBUSTÍVEL ............. 383.3.3 SISTEMA CONVENCIONAL MAIS UTILIZADO NO BRASIL ............... 423.3.4 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA DE INJEÇÃO.......... 443.4. A IMPORTÂNCIA DA ATOMIZAÇÃO ................................................... 453.4.1 TIPOS DE ATOMIZADORES – UMA BREVE DESCRIÇÃO................. 493.4.1.1 ATOMIZADORES MECÂNICOS........................................................... 493.4.1.2 DUPLO-FLUIDO.................................................................................... 503.4.1.3 ROTATIVOS CENTRÍFUGOS .............................................................. 503.4.1.4 EFERVESCENTES............................................................................... 513.4.1.5 ELETROSTÁTICOS.............................................................................. 513.4.1.6 “EXÓTICOS” ......................................................................................... 513.5 ELEMENTOS DA TEORIA DA ATOMIZAÇÃO APLICADA A INJETORES.............................................................................................................. 523.5.1 MORFOLOGIA DE SPRAY CÔNICO OCO .......................................... 523.5.2 CARACTERÍSTICAS DO SPRAY CÔNICO OCO................................. 543.5.2.1 ÂNGULO DE CONE DO SPRAY (Α)..................................................... 553.5.2.2 COMPRIMENTO DE QUEBRA LB........................................................ 553.5.2.3 DIÂMETRO REPRESENTATIVO DE UM SPRAY D G ........................... 563.5.2.4 VELOCIDADE DAS GOTAS U (X, Y, Z) ............................................... 583.5.2.5 NÚMERO DE FLUXO (FN) ................................................................... 603.6 ATOMIZADORES PARA INJETORES- ESTADO DA ARTE ................ 603.6.1 MODELOS DE ATOMIZAÇÃO DE SPRAYS DE CONE OCO.............. 623.6.1.1 O MODELO DE CHRYSSAKIS ET AL.................................................. 643.6.1.2 O MODELO DE HAN E REITZ.............................................................. 653.6.1.3 O MODELO DE NAGAOKA E KAWAMURA......................................... 663.7 A EXPERIMENTAÇÃO NO ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DEINJETORES .......................................................................................... 67
4 MÉTODOS E MATERIAIS .................................................................... 704.1 MÉTODOS DE ABORDAGEM.............................................................. 704.1.1 MARCO ATUAL .................................................................................... 704.1.2 METODOLOGIA.................................................................................... 714.1.3 MARCO REFERENCIAL....................................................................... 724.2 ANÁLISE DIMENSIONAL DE GRANDEZAS ENVOLVIDAS NO SPRAY.............................................................................................................. 724.2.1 PRIMEIRO PARÂMETRO ADIMENSIONAL: Π1 .................................. 754.2.2 SEGUNDO PARÂMETRO ADIMENSIONAL: Π2.................................. 764.2.3 PARÂMETRO Π3.................................................................................. 764.2.4 PARÂMETRO Π4.................................................................................. 764.2.5 PARÂMETRO Π5.................................................................................. 774.2.6 PARÂMETRO Π6.................................................................................. 774.2.7 PARÂMETRO Π7.................................................................................. 774.2.8 PARÂMETRO Π8.................................................................................. 784.2.9 RESUMO DOS PARÂMETROS Π ........................................................ 784.3 ANÁLISE DA CORRELAÇÃO ADIMENSIONAL ................................... 794.4 EQUACIONAMENTO DE UM SPRAY CÔNICO................................... 824.4.1 RELAÇÕES GEOMÉTRICAS ............................................................... 844.4.2 NÚMERO DE FLUXO FN...................................................................... 844.4.3 COEFICIENTE DE DESCARGA CD..................................................... 85( m& )4.4.4 VAZÃO MÁSSICA TEÓRICA teórica................................................. 854.4.5 CÁLCULO DO COEFICIENTE DE DESCARGA REAL......................... 864.4.6 CÁLCULOS DA VELOCIDADE REAL DO LÍQUIDO NA DESCARGA. .864.4.7 MODELOS PARA CÁLCULO DE T 0 ..................................................... 874.4.7.1 PROPOSTA DE GIFFEN E MURASZEW ............................................. 874.4.7.2 PROPOSTA DE SIMMONS E HARDING ............................................. 884.4.7.3 PROPOSTA DE RIZK E LEFEBVRE .................................................... 884.4.7.4 PROPOSTA DE GRIFFEN E RISK....................................................... 884.4.8 CÁLCULOS DOS PARÂMETROS ADIMENSIONAIS........................... 894.5 PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS .............................................. 894.5.1 ABORDAGEM ESTATÍSTICA............................................................... 904.5.2 TESTES EXPLORATÓRIOS – FASE 1 ................................................ 914.5.3 FORMAÇÃO DO BANCO DE DADOS E ANÁLISE .............................. 924.5.4 LISTA DE LÍQUIDOS DE TESTE.......................................................... 934.5.5 INJETORES ESCOLHIDOS.................................................................. 944.6 TÉCNICAS DE MEDIÇÃO E AVALIAÇÃO DE SPRAYS UTILIZADAS. 944.6.1 FOTOGRAFIA CONVENCIONAL ......................................................... 974.6.2 FOTOGRAFIA DE ALTA VELOCIDADE ............................................... 974.6.3 ESPALHAMENTO DE RAIOS LASER (MALVERN) ............................. 994.6.4 INTERFEROMETRIA POR EFEITO DOPPLER EM LASER (PDI, PDPA,LDV) .................................................................................................... 1004.6.5 COMPARATIVO DAS TÉCNICAS UTILIZADAS................................. 1014.7 APARATO EXPERIMENTAL .............................................................. 1024.8 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .................................................. 1045 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS........................ 1065.1 RESULTADOS DA FASE 1 – TESTES PELIMINARES...................... 1065.1.1 TESTES PRELIMINARES................................................................... 1065.1.2 ESCOLHA DA ZONA DE MEDIÇÃO................................................... 107
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