Experimental and numerical study of palm oil and castor oil biodiesel droplet evaporation

Abstract

espanolRESUMEN: Se estudiaron las caracteristicas de evaporacion de gotas de biodiesel de aceite de Palma y Ricino (Ricinus comunis) en un montaje experimental que opera a presion atmosferica y diferentes temperaturas. La gota se suspende en una fibra de cuarzo con diametros de gota iniciales entre 0.9 mm y 1.3 mm. La ley D2 se utilizo para predecir las velocidades de evaporacion de los combustibles. Las propiedades fisicas de los dos biodiesel se estimaron mediante el metodo de contribucion de grupos y reglas empiricas para mezclas. Los resultados de la simulacion predicen adecuadamente la velocidad de evaporacion de biodiesel al comparar con resultados experimentales con una desviacion maxima de la velocidad de evaporacion de 15.2%. El Biodiesel de ricino presenta una velocidad de evaporacion 48% menor que el biodiesel de Palma. Esto se debe a su mayor densidad y entalpia de vaporizacion, que se explica por las diferencias en la estructura quimica de los compuestos presentes en cada combustible. portuguesRESUMO: As caracteristicas de evaporacao de gotas de biodiesel de oleo de Palma e Ricino (Ricinus comunis) foram estudadas em uma montagem experimental operando sob pressao atmosferica e diversas temperaturas. A gota fica suspensa em uma fibra de quartzo com diâmetros de gota iniciais entre 0.9 mm e 1.3 mm. A lei D2 utilizou-se para predizer as velocidades de evaporacao dos combustiveis. As propriedades fisicas do biodiesel foram calculadas atraves do metodo de contribuicao de grupos e regras empiricas para misturas. Os resultados da simulacao predizem adequadamente a velocidade de evaporacao de biodiesel comparada com resultados experimentais com um desvio maximo da taxa de evaporacao de 15,2%. O biodiesel de ricino apresenta uma velocidade de evaporacao 48% menor do que o biodiesel de oleo de Palma. Isto e devido a sua maior densidade e entalpia de vaporizacao, que se explica pelas diferencas na estrutura quimica dos compostos presentes em cada combustivel. EnglishABSTRACT: The vaporization characteristics of Palm and Castor oil biodiesel (Ricinus comunis) droplets were studied. An experimental set-up for measuring the evaporation rate of fuel droplets at atmospheric pressure and variable temperatures was developed. The droplets were suspended on a quartz fiber with initial droplet diameters ranging from 0.9 mm to 1.3 mm. The D2 law model for droplet evaporation was used to predict the evaporation rate of the fuels. Biodiesel physical properties were estimated using group contribution methods and empirical mixing rules. Numerical results accurately predict the evaporation rate of biodiesel when compared to experimental results, with maximum deviations of the evaporation of 15.2%. Results show that Castor oil biodiesel evaporation rate is 48% lower than that for Palm oil biodiesel at the studied temperatures. This is explained by its higher density and vaporization enthalpy, which can be traced back to the structure of the fuel components.