AVALIAÇÃO DO USO DE MÓDULOS TERMOELÉTRICOS COMO DISPOSITIVO DE RECUPERAÇÃO DE ENERGIA TÉRMICA EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
Motores de combustão interna utilizados em veículos automotivos são conhecidos por terem uma eficiência particularmente baixa (comumente 25-30%). Entretanto alguns métodos são conhecidos por trazerem a oportunidade de aumentar tal eficiência, incluindo a recuperação de calor residual. Aqui, a modelagem termodinâmica de uma unidade de recuperação de calor foi desenvolvida para o sistema de exaustão de um motor de combustão interna automotivo bicombustível, com o objetivo de analisar o incremento na eficiência energética do motor. Os materiais semicondutores, utilizados nas células termoelétricas são o Yb14MnSb11 e Si80Ge20. A análise e modelagem foram realizadas com o auxílio de programas de cálculo computacional. Cálculos para o caso mais simples, com trocadores de calor em cobre e com 45 aletas no duto de exaustão mostraram que, apesar da baixa eficiência (7,16% neste caso) apontada como principal desvantagem destes geradores, é possível obter uma fonte de energia elétrica de cerca de 1,8KW, mais alta do que outros estudos presentes na literatura. Esta alta potência se deve principalmente às altas temperaturas dos gases (1200K), já que a temperatura da fonte quente é o fator mais importante no desempenho de um gerador termoelétrico. A energia elétrica gerada poderia ser reaproveitada de diversas maneiras, como dispositivos elétricos no veículo ou sendo redirecionada para alimentar a bateria.
AVALIAÇÃO DO USO DE MÓDULOS TERMOELÉTRICOS COMO DISPOSITIVO DE RECUPERAÇÃO DE ENERGIA TÉRMICA EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
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DOI: 10.22533/at.ed.46620300611
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Palavras-chave: Gases de exaustão; Gerador termoelétrico; Motor de combustão interna; Recuperação de calor residual.
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Keywords: Exhaust gases; Thermoelectric generator; Internal combustion engine; Waste heat recovery.
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Abstract:
Internal combustion engines used in most of the automobiles are known for having a predominantly low efficiency (usually 25-30%). However, some methods are recognized for making it possible to increase such efficiency, including the waste heat recovery. Here, the thermodynamic modeling of a heat recovery unit was developed for the exhaustion system of a car’s bi-fuel internal combustion engine, for analysing the raise in the engine’s energy efficiency. The semiconducting materials used in the thermoelectric cells were Yb14MnSb11 and Si80Ge20. The analysis and modeling were obtained with the aid of computational calculation software. The calculations for the simplest case, with copper heat exchangers having 45 fins in the exhaustion duct showed that despite the low efficiency (7.16% in this case) usually pointed as the main disadvantage of this generators. It is possible to obtain a power source of 1.8kW, higher than other studies present on the literature. This high power happens mainly because of the higher exhaust temperatures (1200K), as the temperature of the heat source are known to be the most important factor of the performance of a thermoelectric generator. The generated power could be used in many ways, including electric equipment in the car or being redirected to power the battery.
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Número de páginas: 20
- Marcus Costa de Araújo
- Marco Antonio Rodrigues de Brito
