Análise numérica de modelos adiabático e não adiabático em um motor stirling

Abstract

Para suprir a demanda de energia em 2050 que praticamente triplicará comparada a atual, o Brasil vem tentando diversificar sua matriz energética. Uma das soluções é o Leilão de Energia Reserva a partir de biomassa, energia eólica e solar. Há várias aplicações da energia solar como fonte de energia, uma delas é o sistema de Concentração de Potência Solar. Esse sistema concentra calor proveniente da radiação solar em um ponto e pode ser acoplado a um motor de combustão externa, como é o caso de um motor stirling. Para um melhor aproveitamento desse sistema é preciso ter uma análise precisa do motor para definir padrões de temperaturas, pressões e qual tipo de gás utilizado no sistema. Assim, esse trabalho utiliza de meios matemáticos em hipóteses ideais termodinâmicas baseadas em processos adiabáticos e isotérmicos, além de fornecer um meio de solução numérica através da solução de equações diferenciais ordinárias por runge kutta. Aplicou-se também essa solução em um código no Matlab para prever o funcionamento de um motor stirling da empresa Genoastirling s.r.l, obtendo 72,11% de eficiência ao se utilizar temperatura de resfriamento e aquecimento de 26,85ºC e 926,85ºC respectivamente, utilizando nitrogênio como gás de trabalho. Compara-se estes resultados com um outro modelo que acrescenta perdas de calor nos processos de expansão e compressão, descaracterizando os processos adiabáticos, além de considerar processo imperfeito de regeneração, obtendo-se 61,99% de eficiência nas mesmas condições de operação. Analisa-se os parâmetros de porosidade do regenerador, diferença de temperatura e frequência de operação.