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https://hdl.handle.net/1822/20405
Título: | Gerador termoelétrico para escape do automóvel com controlo de temperatura |
Autor(es): | Sousa, R. |
Orientador(es): | Gonçalves, L. M. Martins, Jorge |
Palavras-chave: | Gerador termoelétrico Conversor termoelétrico Heat-pipe Thermoelectric generator Thermoelectric converter |
Data: | 6-Dez-2011 |
Resumo(s): | As preocupações ambientais e os níveis impostos, pelas organizações mundiais,
nas emissões de CO2 aliados à necessidade de aumentar a eficiência dos automóveis
provocaram uma mudança de paradigma na indústria automóvel.
Neste enquadramento, a dissertação apresentada teve como principal objetivo
projetar, simular, construir e caracterizar um protótipo para geração de energia elétrica.
Reaproveitando-se a energia térmica desperdiçada na exaustão dos motores de
combustão utilizando conversores termoelétricos baseados no efeito de Seebeck que
consiste na geração de uma diferença de potencial na presença de uma diferença de
temperatura nas junções de materiais diferentes. Contudo, a temperatura máxima
suportada pelos conversores disponíveis comercialmente é ainda reduzida, 250°C e
320°C, comparativamente à dos gases de escape que podem ser superiores a 800°C. A
integração de heat-pipes de condutância variável, mecanismo altamente eficiente de
transferência de calor, entre a zona onde está disponível a energia térmica e a zona que a
irá receber, permite controlar a temperatura de funcionamento do gerador termoelétrico,
regulando a pressão interna, capaz de aproveitar todo o potencial do sistema de exaustão
do automóvel.
Inicialmente procedeu-se a um estudo que permitiu comprovar o
reaproveitamento de energia térmica na forma calor para geração de energia elétrica.
Posto isto, a utilização de alhetas que se encontram em contacto direto com os gases
quentes, revelaram ser um bom mecanismo para promover a transferência de calor. A
integração dos conversores termoelétricos com o VCHP permitiu controlar a
temperatura de funcionamento do gerador termoelétrico. A construção do gerador
termoelétrico, com controlo de temperatura mais eficiente, solucionou as barreiras e os
pontos críticos identificados ao longo do trabalho prático, verificando-se ser importante
que a taxa de evaporação seja idêntica à taxa de condensação, para manter o sistema
equilibrado e poder funcionar continuadamente. Environmental concerns and the levels of CO2 emissions required by organizations worldwide, combined with the need to increase the efficiency of vehicles caused a paradigm shift in the automotive industry’s. In this framework this dissertation aimed to design, simulate, build and characterize a prototype for generating electric energy reusing the thermal energy wasted in the exhaust of combustion engines using thermoelectric converters based on the Seebeck effect, which is generating a potential difference when there is a temperature difference at the junctions of different materials. However, the maximum temperature supported by commercially available converters is still low, 250°C and 320°C, compared to the exhaust gas that can be above 800°C. The integration of variable conductance heat-pipes, a highly efficient mechanism of heat transfer, between the zone where the thermal energy is available and the area that will receive it, allows to control the operating temperature of the thermoelectric generator, regulating the internal pressure, capable of utilize the full potential of the exhaust system of the vehicle. We proceeded to an initial study that allowed us to prove the reuse of thermal energy for electric power generation. Hence, the use of fins that are in direct contact with the hot gases, proved to be a good mechanism to promote heat transfer. The integration of thermoelectric converters with VCHP allowed controlling the operating temperature of the thermoelectric generator. The construction of thermoelectric generator, with more efficiently temperature control, has solved the barriers and the critical points identified during the practical work, and became evident the importance of the evaporation rate be identical to the rate of condensation, to keep the system balanced and able to function continuously. |
Tipo: | Dissertação de mestrado |
Descrição: | Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores |
URI: | https://hdl.handle.net/1822/20405 |
Acesso: | Acesso restrito UMinho |
Aparece nas coleções: | BUM - Dissertações de Mestrado DEI - Dissertações de mestrado |
Ficheiros deste registo:
Ficheiro | Descrição | Tamanho | Formato | |
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Rui Manuel Abreu Sousa.pdf Acesso restrito! | 11,67 MB | Adobe PDF | Ver/Abrir |