Measureament and predict of speed of sound of biofuel compounds

A velocidade do som é uma propriedade que vem sendo cada vez mais utilizada em diferentes áreas tecnológicas. Além disso, a velocidade do som é uma propriedade termodinâmica que está associada a outras propriedades do meio como a compressibilidade isentrópica e isotérmica, entre outras. Neste contexto, muitos estudos foram realizados a fim de obter modelos precisos que possam representar fielmente a velocidade do som, sendo observados desvios absolutos médios entre 0,13 e 24,8%. Neste trabalho, um banco de dados de velocidade do som e massa específica à pressão atmosférica de n-alcanos, alcanos ramificados, n-alcenos, aromáticos, alcoóis, éteres e ésteres, foram compilados da literatura aberta. Utilizando estes dados e baseando-se no modelo de Wada por contribuição de grupo recentemente proposto, foi desenvolvido um novo modelo por contribuição atômica para predizer a velocidade do som de todas as famílias dos compostos investigados neste trabalho. É mostrado que o modelo proposto é capaz de prever a velocidade do som para os compostos destas famílias com desvios próximos da incerteza experimental calculada a partir de diferentes dados da literatura. Este trabalho também discute o efeito da ramificação das cadeias na constante Wada, ressaltando a importância de novas medições para este tipo de compostos. Além disso, observou-se que a literatura necessita de mais dados experimentais de velocidade do som, à pressão atmosférica e diferentes temperaturas para substâncias puras presentes em biodiesel e bio-óleo de pirólise rápida. Neste contexto, o presente trabalho fornece novos dados experimentais de velocidade do som e massa específica de cinco ésteres metílicos de ácidos graxos, também conhecidos como FAMEs, (caprilato de metila, caprato de metila, palmitato de metila, estearato de metila e linoleato de metila), e sete componentes puros presentes em bio-óleo de pirólise à pressão atmosférica, de vários fenóis (fenol, o-, m- e p-cresol), dois éteres fenólicos (2-metoxifenol e eugenol) e um éster fenólico (salicilato de metila), a temperaturas de (288,15-343,15) K. O modelo preditivo de Wada atômico foi utilizado para calcular a velocidade do som dos FAMEs estudados neste trabalho, e os desvios foram comparados com o modelo de Wada por contribuição de grupo. O modelo atômico de Wada foi utilizado para prever a velocidade do som dos componentes puros presentes no bio-óleo de pirólise rápida experimentalmente estudados nesta dissertação. Além disso, os dados de massa específica e velocidade de som foram correlacionados com o modelo de Prigogine-Flory-Patterson (PFP). As propriedades foram bem representadas pelo modelo PFP, no entanto, para a velocidade do som o modelo apresenta desvios sistemáticos na dependência com a temperatura. O desempenho do modelo preditivo de Wada atômico foi considerado satisfatório, devido os desvios observados serem compatíveis ou até menores do que os desvios típicos obtidos na literatura com outros modelos correlativos para o cálculo da velocidade do som de outras substânciasSpeed of sound is a property that is being increasingly used in different technological areas. Furthermore, the speed of sound is a thermodynamic property which is associated with other properties of the medium, such as isentropic and isothermal compressibility, among others. In this context, many studies were carried out to obtain accurate models that can faithfully represent the speed of sound, with average absolute deviations between 0.13 and 24.8%. In this work a database of speed of sound and density at atmospheric pressure for n-alkanes, branched alkanes, n-alkenes, aromatics, alcohols, ethers and esters were collected from the open literature. Using these data a Wada group contribution model recently proposed was used as basis for the development of a new atomic contribution model to predict speed of sound for all families of compounds investigated in this work. It is shown that the proposed model is able to predict the speed of sound for compounds of these families with deviations close to the experimental reproducibility. This work also discusses the effect of branching on the Wadas constant, pointing out the importance of new measurements for this type of compounds. It was also observed that the literature needs more experimental data of speed of sound at atmospheric pressure and different temperature for pure compounds present in biodiesel and fast pyrolysis bio-oil. In this context, this work provides new experimental data of speed of sound and density for five Fatty Acid Methyl Esters, also know FAMEs, (Methyl Caprylate, Methyl Caprate, Methyl Palmitate, Methyl Stearate and Methyl Linoleate), and seven pure components of pyrolysis bio-oil at atmospheric pressure for several phenols (phenol, o-, m- and p-cresol), two phenolic ethers (2-methoxyphenol and eugenol) and one phenolic ester (methyl salicylate) at temperatures ranging from (288.15 to 343.15) K. The predictive atomic Wada model was used to calculate speed of sound of FAMEs studied in this work, and the deviations were compared with group contribution Wada model. An extension of atomic Wada model was used to predict the speed of sound of pure compounds of fast pyrolysis bio-oil experimentally studied in this thesis. Furthermore, data of densities and speed of sound are correlated with the Prigogine-Flory-Patterson (PFP) model. The properties are well described by the PFP model, however the model presents a systematical deviation on the temperature dependency of the speed of sound. The performance of the predictive atomic Wada model was very satisfactory because its deviations are comparable to, or better than, those obtained in the literature with other model