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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33243
Tipo: Tese
Título: Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados
Autor(es): Barbosa Junior, Cleiton Rubens Formiga
Primeiro Orientador: Santos, Carlos Antônio Cabral dos
Resumo: A presente tese tem o foco principal a pesquisa do desenvolvimento e análise em regime transiente da performance de um protótipo de gerador termoelétrico de exaustão automotiva (TEGea) para recuperação de energia dos gases de exaustão de motor térmico automotivo. A modelagem numérica e a simulação do protótipo de TEGea foi realizada a partir da entrada de dados empíricos no ANSYS, auxiliando na definição da configuração dos permutadores de calor de alta e baixa temperatura e na pré-seleção dos módulos termoelétricos, além de predizer os perfis de temperatura de exaustão na seção do TEGea e estimar a performance da conversão termoelétrica. O material dos permutadores de calor do TEGea proposto foi o alumínio em razão da alta condutibilidade térmica, baixa densidade e fácil usinabilidade. O design do permutador de calor de alta temperatura apresenta geometria retangular e possui aletas internas com minicanais corrugados para intensificação da captação e transferência do calor dos gases quentes para os módulos termoelétricos. O permutador de calor de baixa temperatura apresenta geometria retangular e possui um canal interno de escoamento do líquido de arrefecimento para maximização das trocas térmicas e redução das perdas por bombeamento. Uma bancada instrumentalizada (túnel de ar quente) foi desenvolvida para análise em regime transiente da performance do protótipo de TEGea. Os resultados obtidos mostram que a inserção de aletas internas com minicanais corrugados no permutador de calor da fonte quente intensifica a captação de calor contribuindo para maior eficiência do TEGea proposto.
Abstract: The present thesis focuses primarily on the research of development and transient analysis of the performance of a prototype of an automotive exhaust thermoelectric generator (TEGea) for recovering energy from the exhaust gases of an automotive thermal engine. The numerical modeling and simulation of the TEGea prototype were based on empirical data input into ANSYS, assisting in defining the configuration of high and low-temperature heat exchangers and pre-selecting thermoelectric modules, as well as predicting exhaust temperature profiles in the TEGea section and estimating thermoelectric conversion performance. The proposed material for the TEGea heat exchangers was aluminum due to its high thermal conductivity, low density, and easy machinability. The design of the hightemperature heat exchanger features a rectangular geometry and internal fins with corrugated minicanals to enhance heat capture and transfer from hot gases to thermoelectric modules. The low-temperature heat exchanger also has a rectangular geometry and an internal channel for coolant flow to maximize thermal exchanges and reduce pumping losses. An instrumented test bench (hot air tunnel) was developed for transient analysis of the TEGea prototype performance. The results obtained show that the insertion of internal fins with corrugated minicanals in the heat exchanger of the hot source intensifies heat capture, contributing to the higher efficiency of the proposed TEGea.
Palavras-chave: Gerador termoelétrico
Efeito Seebeck
Motor térmico - Eficiência
Recuperação de energia
Thermoelectric generator
Seebeck effect
Heat engine
Efficiency
Energy recovery
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia Mecânica
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33243
Data do documento: 29-Fev-2024
Aparece nas coleções:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

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