Análise termodinâmica de um módulo compacto baseado no ciclo Stirling para a recuperação da energia dos gases de escape de um motor de combustão interna

• Autor(a) principal: Moura, Cassiano Metier
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20317
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA; Eficiência Energética; Recuperação de energia; Motores Stirling; Energy Efficiency; Energy Recovery; Stirling Engines

No processo de gerar trabalho mecânico com o uso de energia térmica proveniente da combustão, os motores de combustão interna liberam os gases de exaustão, os quais se encontram em alta temperatura e possuem poluentes nocivos ao meio ambiente. A recuperação de energia consiste em aproveitar a energia que seria desperdiçada durante o funcionamento de um sistema. No caso dos motores de combustão interna, a energia térmica dos gases de escape, que estão em alta temperatura pode ser recuperada por meio de sistemas térmicos de recuperação de energia. Entre 30% a 40% da energia do combustível é perdida por meio dos gases de exaustão. Vários sistemas podem ser empregados na recuperação da energia dos gases de escape, como o ciclo Rankine, sistemas termoelétrico, termoacústico e termofotovoltaico, ciclo Stirling e outros. Os motores Stirling, por serem motores de combustão externa, podem operar com praticamente qualquer fonte de calor, além de possuírem alta eficiência. Neste sentido, este trabalho visa contribuir com o estudo do ciclo Stirling como opção de recuperação de energia por meio de simulação e experimentos que possibilitaram uma melhor compreensão do comportamento do motor Stirling do tipo alfa. A simulação foi realizada por meio de um modelo matemático de primeira ordem baseado na teoria de Schmidt, implementado com auxílio do software Matlab®. A potência indicada fornecida pelo motor simulado foi 0,689 W, enquanto sua eficiência foi 54,98%, semelhante a eficiência de Carnot. Nos experimentos foram coletadas as temperaturas do cilindro quente, do cilindro frio e dentro da chama de um motor Stirling do tipo alfa, e foi medida a tensão elétrica gerada pelo dínamo acoplado ao motor, considerando-se corrente alternada. Os resultados mostraram que a diferença entre as temperaturas do cilindro quente e do cilindro frio tende a se tornar constante com o tempo de funcionamento. A temperatura dentro da chama apresentou valores acima de 600 °C, e a tensão elétrica gerada pelo dínamo é estável e apresentou valores em torno de 0,36 V.