Título: | AVALIAÇÃO COMPARATIVA TERMODINÂMICA E DAS EMISSÕES NA UTILIZAÇÃO DO HIDROGÊNIO E DO QUEROSENE DE AVIAÇÃO EM UM MOTOR AERONÁUTICO | ||||||||||||
Autor(es): |
PEDRO AFONSO CASSANI MARTINS |
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Colaborador(es): |
MARCOS SEBASTIAO DE PAULA GOMES - Orientador |
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Catalogação: | 20/DEZ/2023 | Língua(s): | PORTUGUÊS - BRASIL |
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Tipo: | TEXTO | Subtipo: | TRABALHO DE FIM DE CURSO | ||||||||||
Notas: |
[pt] Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio. [en] All data contained in the documents are the sole responsibility of the authors. The data used in the descriptions of the documents are in conformity with the systems of the administration of PUC-Rio. |
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Referência(s): |
[pt] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/TFCs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=65655@1 [en] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/TFCs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=65655@2 |
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DOI: | https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.65655 | ||||||||||||
Resumo: | |||||||||||||
Com a necessidade global de descarbonização da atmosfera, a utilização
de combustíveis alternativos no setor aeronáutico se mostrou relevante nos
últimos anos. O hidrogênio é uma forma de energia renovável que pode ser
produzida de forma limpa, além de ser uma alternativa promissora aos
combustíveis fósseis que contribui para a redução das emissões de gases
de efeito estufa e para a transição de um setor aéreo mais limpo e
sustentável. O objetivo do trabalho é realizar uma modelagem
termodinâmica comparativa em um motor Turbofan General Eletric GE-90
com a utilização do querosene de aviação e hidrogênio em três etapas de
voo: Subida, Cruzeiro e Aproximação, verificando as vantagens e
desvantagens de cada combustível nesse tipo de motor. Essa análise foi
realizada por meio de dois softwares: Matlab e Gasturb, para que haja uma
melhor comparação entre os resultados. Ademais, foram realizados os
cálculos das emissões geradas por esse motor em um percurso do Rio de
Janeiro – Paris em um Boeing 777-300ER, incluindo as três etapas de voo,
com a utilização do hidrogênio e querosene de aviação. Para o querosene,
calcularam-se as emissões de 𝐶𝑂2, 𝐶𝑂, 𝐻𝐶, 𝑀𝑃, 𝑁𝑂𝑥 𝑒 𝐻2𝑂 e para o
hidrogênio apenas 𝑁𝑂𝑥 𝑒 𝐻2𝑂. Com isso, os resultados das simulações
foram então comparados para os dois combustíveis, onde observou-se que
para produzir o empuxo necessário para as três etapas de voo definidas, o
hidrogênio precisou-se de uma vazão de aproximadamente 3x menor que
o querosene, mantendo a performance da aeronave. Em contrapartida,
houve um aumento na temperatura de saída da câmara de combustão, que
por sua vez, ocasionou um aumento das emissões de 𝑁𝑂𝑥 durante o voo
de aproximação e subida, já em voo de cruzeiro houve uma redução dessas
emissões, principalmente, pelo fato de a diferença de vazão ter uma
influência maior no cálculo, porém, somando esses fatores, a utilização de
hidrogênio reduziu em torno de 60% esse poluente.
Além disso, como o processo de combustão do hidrogênio, gera água como
principal produto, houve um aumento significativo da emissão de vapor de
𝐻2𝑂, equivalente a 3x mais comparado ao querosene, o que pode provocar
contrails e a formação de nuvens o que pode interferir nas mudanças
climáticas.
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