LINEAR AND NON-LINEAR EQUATIONS TO PREDICT THE BEHAVIOR OF PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF AVIATION FUEL MIXED WITH ALTERNATIVE BIOQUEROSENE DROP-IN

Iha, Bruno K. V.; Santos, Leila Ribeiro dos; Santos, Lenilson Afonso dos; Sbampato, Maria Esther; Rocco, José A. F. F.

doi:10.21577/0100-4042.20170302

Sumário Anterior Atual Seguinte

Sumário

Artigo • Quím. Nova 42 (1) • Jan 2019 • https://doi.org/10.21577/0100-4042.20170302 linkcopy

LINEAR AND NON-LINEAR EQUATIONS TO PREDICT THE BEHAVIOR OF PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF AVIATION FUEL MIXED WITH ALTERNATIVE BIOQUEROSENE DROP-IN

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Abstract

Density, viscosity and calorific values are important physical properties to affect the utilization of biofuel. In this work, mixtures of farnesane and a “jet fuel”, QAv-1, were used to study the variation of density and kinematic viscosity as a function of the volumetric fraction of farnesane and temperature. Experimental measurements were carried out for nineteen farnesane blends and pure farnesane and QAv-1, at four temperatures in the range of 293 - 323 K. Variation of high heating (HHV) and low heating (LHV) values were also determined for different blends of farnesane/QAv-1. Several empirical correlations were used to predict the density, the kinematic viscosity, HHV and LHV values. By using some of these empirical correlations, the estimated values of those three properties studied are in excellent agreement with the experimental data, with low absolute average prediction error.

Keywords:
farnesane; jet-fuel drop in; density; viscosity; heating values

T (K)	a	b	r²	dma (%)	Farnesano (g cm^-3) exp / calc*	QAv-1 (g cm^-3) exp / calc*
293	- 0,0347	0,80311	0,9996	0,02	0,7687 / 0,7684	0,8030 / 0,8031
303	- 0,0340	0,79560	1,000	0,02	0,7616 / 0,7616	0,7956 / 0,7956
313	- 0,0340	0,78819	0,9995	0,02	0,7545 / 0,7542	0,7882 / 0,7882
323	- 0,0336	0,78072	0,9994	0,02	0,7475 / 0,7471	0,7807 / 0,7807

T (K)	Parâmetros das equações				dma (%)	Amplitude de Erro (%)		Referência
T (K)	a	b	c	r²	dma (%)	Amplitude de Erro (%)		Referência
Equação (5): $ν = a + b . X^{c}$								¹³
293	1,8306	0,001381	1,5564	0,9973	0,7	1,6	0,007
303	1,5630	0,001560	1,4684	0,9981	0,6	1,5	0,0
313	1,3491	0,001492	1,4231	0,9969	0,7	1,4	0,03
323	1,1892	0,001405	1,3847	0,9978	0,5	1,5	0,02
Equação (6): $ν = a + b \cdot X + c \cdot X^{2}$								¹⁴
293	1,8000	0,007214	1,1144x10^-4	0,9987	0,5	1,3	0,01
303	1,5403	0,006504	7,3250x10^-5	0,9992	0,4	1,0	0,04
313	1,3320	0,005485	5,2531x10^-5	0,9983	0,5	1,3	0,02
323	1,1760	0,004644	3,8289x10^-5	0,9988	0,4	1,2	0,02
Equação (7): $\ln ν = X_{1} \cdot \ln ν_{1} + X_{2} \cdot \ln ν_{2}$								¹⁵
293	-	-	-	-	3,2	5,1	0,3
303	-	-	-	-	2,1	3,8	0,06
313	-	-	-	-	2,4	4,0	0,8
323	-	-	-	-	2,0	3,6	0,2

X_Fns,%	Parâmetros dos ajustes				Erros rel. (%)
X_Fns,%	a	b	c	r²	293 K	303 K	313 K	323 K
Equação (8): $ν = a + b \cdot T^{c}$ ¹³
20	4,830	-1,356	0,2456	0,9997	-0,05	0,305	-0,41	0,23
40	8,970	-4,509	0,1312	0,9999	-0,03	0,222	-0,29	0,18
60	9,793	-4,542	0,1511	1,0000	-0,04	0,006	-0,14	-0,04
80	18,90	-12,29	0,08474	0,9996	-0,08	0,447	-0,68	0,36
Equação (9): $ν = a \cdot \exp (b / T)$ ¹⁶
20	1,041	13,381	-	0,9532	-1,59	4,933	1,08	-5,43
40	1,145	14,175	-	0,9586	-1,54	4,875	1,13	-5,54
60	1,245	15,427	-	0,9560	-1,64	5,329	1,53	-6,64
80	1,378	16,290	-	0,9572	-1,71	5,864	0,90	-6,65
Equação (10): $ν = \exp a + b / T + c / T^{2}$ ¹⁷
20	- 0,4243	41,983	-392,80	0,9996	0,03	-0,221	0,55	-0,36
40	- 0,3289	42,726	-391,58	0,9996	0,01	-0,268	0,63	-0,43
60	- 0,3051	47,627	-440,83	0,9990	0,04	-0,421	1,05	-0,74
80	- 0,2368	50,452	-467,01	0,9998	0,02	-0,176	0,45	-0,32
Equação (11): $ν = a \cdot T^{b}$ ¹⁸
20	8,1422	-0,4655	-	0,9906	-0,94	2,243	0,54	-2,16
40	10,115	-0,4930	-	0,9929	-0,86	2,008	0,53	-2,10
60	13,409	-0,5381	-	0,9916	-0,94	2,244	0,96	-2,75
80	16,990	-0,5689	-	0,9919	-1,00	2,621	0,31	-2,52
Equação (12): $ν = a + b \cdot T + c \cdot T^{2}$
20	2,7495	-0,04295	2,750.10^-4	1,0000	-0,02	0,088	-0,10	0,04
40	3,2305	-0,05455	3,750.10^-4	1,0000	0,02	-0,078	0,09	-0,03
60	3,8020	-0,06670	4,500.10^-4	0,9999	0,08	-0,273	0,32	-0,13
80	4,5090	-0,08440	6,000.10^-4	1,0000	-0,03	0,119	-0,14	0,06

Parâmetros dos ajustes					dma (%)	Amplitude do Erro (%)		Ref.
a	b	c	d	r²	dma (%)	Amplitude do Erro (%)		Ref.
Equação (13): $ν = \exp (\ln a + b \cdot X + c / T)$								¹⁹
7,307.10^-3	6,614.10^-3	1,612.10³	-	0,994	1,7	+7,7	-2,3
Equação (14): $ν = \exp (\ln a + b \cdot X + c / T + d \cdot X / T)$								²⁰
2,245.10^-2	-1,224.10^-2	1,271.10^-3	5,725	0,998	0,8	+2,8	-1,8
Equação (15): $ν = \exp (\ln a + b \cdot X + c / T + d \cdot X \cdot T)$								²¹
8,948.10¹	2,529.10^-2	-1,350.10^-2	-6,142.10^-5	0,997	1,1	+3,1	-2,4
Equação (16): $ν = \exp (\ln a + b \cdot X + c / T + d \cdot X / T^{2})$								¹²
2,254.10^-2	-2,929.10^-3	1,270.10³	879,1	0,998	0,8	+2,9	-1,8
Equação (17): $ν = \exp (\ln a + b / T + c \cdot X / T)$								¹²
1,085.10^-2	1,492.10³	2,013	-	0,996	1,3	+5,7	-2,1
Equação (18): $ν = \exp (\ln a + b / T + c \cdot X / T^{2})$								¹²
1,599.10^-2	1,374.10³	6,104.10²	-	0,998	1,0	+3,7	-1,7

Farnesano		PCS experimental (J g^-1)	PCS calculado Equação (21)		PCS calculado Equação (22)
% v/v	X_m,Fns	PCS experimental (J g^-1)	(J g^-1)	Erro (%)	(J g^-1)	Erro (%)
0	0	45793 ± 92	45734	0,130
5	0,04796	45795 ± 33	45797	-0,005	45848	-0.116
10	0,09613	45868 ± 45	45860	0,017	45904	-0.078
15	0,14451	45897 ± 12	45924	-0,059	45960	-0.138
20	0,19309	45981 ± 46	45987	-0,013	46016	-0.076
25	0,24189	46111 ± 54	46050	0,131	46072	0.084
30	0,29090	46131 ± 23	46113	0,039	46128	0.006
35	0,34011	46178 ± 16	46176	0,004	46185	-0.015
40	0,38955	46293 ± 28	46240	0,115	46242	0.109
45	0,43920	46311 ± 44	46303	0,017	46299	0.024
50	0,48907	46324 ± 55	46366	-0,091	46357	-0.072
55	0,53915	46330 ± 35	46429	-0,215	46415	-0.183
60	0,58946	46505 ± 9	46492	0,027	46473	0.070
65	0,63998	46571 ± 11	46555	0,033	46531	0.085
70	0,69073	46689 ± 38	46619	0,150	46589	0.213
75	0,74171	46638 ± 48	46682	-0,095	46648	-0.023
80	0,79291	46721 ± 8	46745	-0,051	46707	0.030
85	0,84434	46735 ± 18	46808	-0,157	46767	-0.068
90	0,89599	46960 ± 84	46871	0,189	46826	0.285
95	0,94788	46993 ± 54	46935	0,124	46886	0.227
100	1,0000	46946 ± 28	46998	-0,110

Farnesano		PCI experimental (J g^-1)	PCI calculado Equação (24)		PCI calculado Equação (25)
% v/v	X_m,Fns	PCI experimental (J g^-1)	(J g^-1)	Erro (%)	(J g^-1)	Erro (%)
0	0	43005	42969	0,085	43005	0,001
5	0,04796	42994	43015	-0,049	43047	-0,123
10	0,09613	43054	43062	-0,019	43089	-0,082
15	0,14451	43069	43109	-0,092	43132	-0,146
20	0,19309	43140	43156	-0,037	43175	-0,080
25	0,24189	43256	43203	0,123	43217	0,090
30	0,29090	43263	43250	0,030	43260	0,007
35	0,34011	43297	43298	-0,002	43304	-0,015
40	0,38955	43398	43346	0,119	43347	0,117
45	0,43920	43402	43394	0,018	43391	0,026
50	0,48907	43401	43442	-0,094	43434	-0,076
55	0,53915	43393	43491	-0,224	43478	-0,196
60	0,58946	43555	43539	0,036	43523	0,074
65	0,63998	43607	43588	0,043	43567	0,091
70	0,69073	43711	43637	0,168	43611	0,227
75	0,74171	43646	43687	-0,094	43656	-0,024
80	0,79291	43715	43736	-0,048	43701	0,032
85	0,84434	43714	43786	-0,163	43746	-0,073
90	0,89599	43925	43836	0,204	43792	0,305
95	0,94788	43944	43886	0,132	43837	0,243
100	1,0000	43883	43936	-0,122	43883	0,000

location_on

Sociedade Brasileira de Química Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), CP6154, 13083-0970 - Campinas - SP - Brazil
E-mail: quimicanova@sbq.org.br

rss_feed Acompanhe os números deste periódico no seu leitor de RSS

[TFN1] ^*
valores calculados, com a respectiva equação de reta, para farnesano e querosene puros.