Publicação
Teste em protótipo de um sistema gerador de eletricidade com entalpia dos gases de escape
| Resumo: | A eficiência energética na indústria automóvel é, nos dias que correm, um tema premente devido às exigências impostas pelas metas relativas às emissões de poluentes e gases com efeito de estufa. Os meios convencionais de produção de energia elétrica a bordo, nomeadamente o alternador, recorrem à energia mecânica produzida pelo motor. No entanto, existe um elevado potencial de recuperação de energia libertada pelos gases de escape que não tem vindo a ser aproveitada. A temperatura é bastante elevada e a potência térmica existente nos gases de escape é da mesma ordem de grandeza da potência útil do motor de combustão interna. O aproveitamento da energia de gases de escape pode ser feito de forma inovadora através da conversão de calor em energia elétrica com recurso a geradores termoelétricos (TEG) sem recurso a peças móveis. Para serem eficientes, necessitam de funcionar perto do seu limite de temperatura, sem, contudo, a ultrapassar. Uma das formas de o garantir é fornecer calor de escape por intermédio de um fenómeno de mudança de fase com temperatura de saturação controlada por intermédio de termossifões de condutância variável. O presente trabalho é fundamentalmente experimental e tem como base um protótipo, existente no laboratório de motores e desenvolvido no âmbito do projeto Exhaust2Energy. Procurou-se testar de forma a otimizar este gerador termoelétrico de controlo de temperatura (TCTG) através da alteração de algumas variáveis, nomeadamente a utilização de gases como o azoto, hélio e árgon a diferentes pressões iniciais, diferentes regimes de funcionamento do motor e através da alteração da direção do fluxo de gás no protótipo. Os resultados indicam que se conseguiu obter uma melhor estratificação dos gases permitindo uma melhor distribuição de calor pelos TEG de acordo com o calor disponível e melhor transferência de calor, permitindo um aumento na potência gerada e eficiência do sistema. Alterações de desenho e conceção do protótipo para permitir uma maior absorção do calor por parte do protótipo e equipamento que permita cargas mais elevadas são sugestões para trabalhos futuros. |
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| Autores principais: | Gomes, Carlos Miguel Rodrigues Vilela |
| Assunto: | Energia de gases de escape Gerador termoelétrico de controlo de temperatura Gerador termoelétrico Termossifões de condutância variável Exhaust waste heat energy recovery Temperature control thermoelectric generator Thermoelectric generator Variable conductance thermosiphons Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica |
| Ano: | 2022 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A eficiência energética na indústria automóvel é, nos dias que correm, um tema premente devido às exigências impostas pelas metas relativas às emissões de poluentes e gases com efeito de estufa. Os meios convencionais de produção de energia elétrica a bordo, nomeadamente o alternador, recorrem à energia mecânica produzida pelo motor. No entanto, existe um elevado potencial de recuperação de energia libertada pelos gases de escape que não tem vindo a ser aproveitada. A temperatura é bastante elevada e a potência térmica existente nos gases de escape é da mesma ordem de grandeza da potência útil do motor de combustão interna. O aproveitamento da energia de gases de escape pode ser feito de forma inovadora através da conversão de calor em energia elétrica com recurso a geradores termoelétricos (TEG) sem recurso a peças móveis. Para serem eficientes, necessitam de funcionar perto do seu limite de temperatura, sem, contudo, a ultrapassar. Uma das formas de o garantir é fornecer calor de escape por intermédio de um fenómeno de mudança de fase com temperatura de saturação controlada por intermédio de termossifões de condutância variável. O presente trabalho é fundamentalmente experimental e tem como base um protótipo, existente no laboratório de motores e desenvolvido no âmbito do projeto Exhaust2Energy. Procurou-se testar de forma a otimizar este gerador termoelétrico de controlo de temperatura (TCTG) através da alteração de algumas variáveis, nomeadamente a utilização de gases como o azoto, hélio e árgon a diferentes pressões iniciais, diferentes regimes de funcionamento do motor e através da alteração da direção do fluxo de gás no protótipo. Os resultados indicam que se conseguiu obter uma melhor estratificação dos gases permitindo uma melhor distribuição de calor pelos TEG de acordo com o calor disponível e melhor transferência de calor, permitindo um aumento na potência gerada e eficiência do sistema. Alterações de desenho e conceção do protótipo para permitir uma maior absorção do calor por parte do protótipo e equipamento que permita cargas mais elevadas são sugestões para trabalhos futuros. |
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