Estudo do aproveitamento dos gases de exaustão de um motor de combustão interna para geração de energia

Abstract

O presente trabalho apresenta uma introdução aos processos de geração termoelétrica através dos efeitos Peltier-Seebeck. A partir de uma análise do estado atual da arte e das formulações teóricas envolvidas no processo, propõe-se o projeto de um gerador termoelétrico que possa ser acoplado no escapamento de um veículo comercial, de forma a aproveitar o calor dos gases quentes gerados pelo motor de combustão interna para produção de energia elétrica. O modelo analítico de transferência de calor é adaptado a um código computacional desenvolvido para este caso no software MATLAB, para que seja possível modelar o comportamento do sistema através de todo o comprimento do tubo de escapamento ocupado= pelo gerador. Assim, um protótipo representativo do gerador é montado em um motor estacionário, de forma a coletar e analisar dados de seu funcionamento, objetivando validar os resultados da simulação numérica. Os resultados dos testes no motor estacionário são apresentados em forma de gráficos e comparados com os resultados teóricos esperados, e mostram ser bastante coerentes com os valores previstos (a geração obtida experimentalmente corresponde a 78% da geração prevista teóricamente). As diferenças entre os valores teóricos e experimentais são discutidas, e são propostas melhorias ao sistema desenvolvido. ____________________________________________________________________________ ABSTRACT

The following work shows one introduction to the thermoelectric generation projects thru Peltier-Seebeck effects. By doing the analysis of the theoretical formulations and the state of art involved on the process, it is proposed the concept of a thermoelectric generator that can be attached to the exhaust pipe of commercial vehicles, with the objective of harvesting the energy lost on the exhaust gases of an internal combustion engine and producing electricity. The analytical model of heat transfer was adapted to a MATLAB routine, to emulate the behavior of the system along the entire length of the generator. A prototype of the generator is mounted on a stationary engine, which has sensors to collect data of the experiments that will be used to validate the numerical simulations. The test results in the stationary engine are presented in graphs and compared with the expected theoretical results, and shown to be quite consistent with the predicted values (the experimentally obtained generation corresponds to 78% of the theoretical expected generation). The differences between theoretical and experimental values are discussed, and improvements to the developed system are proposed.