Estudo de um permutador de calor para aplica����o em sistemas de recupera����o de energia térmica

Grande parte da energia contida no combust��vel consumido por um motor de combust��o interna �� desperdi��ada sob forma de calor, atrav��s do sistema de refrigera����o do motor, do sistema de recircula����o dos gases de escape e principalmente atrav��s dos gases de escape. Da�� o interesse no estudo de sistemas que permitem o aproveitamento dessa energia residual dos ve��culos autom��veis. Este trabalho centra-se no estudo de sistemas de aproveitamento da energia térmica contida nos gases de escape dos ve��culos autom��veis, sendo o objetivo principal o estudo do permutador de calor que ser�� utilizado para recupera����o da energia térmica. Existem v��rios tipos de permutadores, na sua escolha entram fatores como as caracter��sticas dos fluidos de trabalho envolvidos, o custo, facilidade de manuten����o, a aplica����o. Para o caso deste estudo selecionou-se um permutador de carca��a e tubos e um permutador de tubos conc��ntricos. Uma vez que a sele����o e otimiza����o de um permutador de calor implica a minimiza����o da perda de carga dos gases de escape e a maximiza����o da efici��ncia térmica do sistema, numa primeira fase selecionou-se a geometria mais adequada. Em seguida fez-se uma compara����o de diferentes modelos de c��lculo da perda de carga e analisou-se o desempenho termo hidr��ulico do permutador. Por fim realizou-se um estudo param��trico para verificar a influ��ncia dos par��metros de constru����o (n��mero de tubos, di��metro e comprimento dos tubos).

Investiga����o experimental de permutadores de calor para aplica����o em sistema de recupera����o de energia térmica de ve��culos

Devido ��s normas ambientais atualmente em vigor que restringem a quantidade de gases poluentes emitidos para a atmosfera pelos autom��veis, e tamb��m pela cada vez maior consciencializa����o para os problemas ambientais que o consumo de combust��veis f��sseis acarreta, assim como devido ao cada vez mais elevado pre��o dos mesmos, os construtores autom��veis t��m como principal objectivo a redu����o do consumo do combust��vel e consequente diminui����o de emiss��o de poluentes. Os sistemas de reaproveitamento da energia térmica desperdi��ada nos motores de combust��o interna (MCI), podem contribuir de forma significativa para o aumento da efici��ncia de convers��o de energia em ve��culos equipados com MCI. O presente estudo �� dedicado ao desenvolvimento de um sistema de recuperera����o desta energia desperdi��ada, recorrendo ao ciclo de Rankine, com ��nfase no desenvolvimento da montagem experimental, na avalia����o do desempenho de diferentes geometrias de evaporador e no estudo das incertezas experimentais. Tendo em conta as v��rias restri����es de projeto (compacidade, perda de carga e pot��ncia recuperada por unidade de volume) o presente trabalho permitiu identificar a geometria do evaporador mais adequada.

Modela����o térmica e hidrodin��mica de condensadores para aplica����o em sistema de recupera����o de energia térmica de ve��culos autom��veis

A recupera����o da energia térmica do escape afigura-se como uma vertente com import��ncia relevante para o aumento da efici��ncia energ��tica dos motores de combust��o interna, tendo benef��cios em termos econ��micos e ambientais. O presente trabalho centra-se no estudo e dimensionamento do condensador a integrar num sistema de ciclo de Rankine, tendo-se optado pela sele����o de um permutador de placas do tipo ���chevron���. O permutador para efeitos de c��lculo �� dividido em tr��s zonas distintas: i) pr��-arrefecedor; ii) condensador e iii) sub-arrefecedor. O presente estudo apresenta uma revis��o bibliogr��fica alargada para o coeficiente de transfer��ncia de calor por convec����o e perda de carga associada ao escoamento. Para cada zona do permutador s��o utilizados tr��s fluidos de trabalho distintos: ��gua, etanol e R245fa. Para o fluido refrigerante considerou-se ��gua. Tendo em conta a revis��o bibliogr��fica efetuada, foram implementados modelos para a perda de carga e para a transfer��ncia de calor no permutador, atendendo �� sele����o do fluido de trabalho e ao fluido refrigerante. Os resultados obtidos permitiram verificar que a utiliza����o do fluido de trabalho ��gua, conduz a um condensador mais compacto. Por ��ltimo �� efetuada a otimiza����o do sistema, mediante altera����o da temperatura de funcionamento do permutador. Os resultados permitiram verificar a diminui����o da temperatura de sa��da do fluido refrigerante possibilita: i) uma redu����o do volume do permutador; ii) uma diminui����o da perda de carga associada.