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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: Viabilidade do aproveitamento do rejeito térmico de escape de motor à combustão interna de 4 tempos para geração de potência através de um ciclo de Rankine
Autor(es): Pinto, Victor Augusto Vieira
Primeiro Orientador: Santiago, Gustavo Fuhr
Resumo: O presente trabalho tem como objetivo o aumento do rendimento de motores de combustão interna de ignição por fagulha de 4 tempos, mediante ao estudo da viabilidade do aproveitamento do rejeito térmico de escape proveniente da queima de combustível através de um trocador de calor de tubos concêntricos com fluxo contracorrente, para aquecimento de água para realização de um ciclo de potência de Rankine; visando, assim, um aumento do rendimento termodinâmico do motor através da utilização de vapor d’água saturado no estágio de expansão do ciclo termodinâmico. Tal trabalho baseia-se que, em média, 30% da energia proveniente da queima de combustíveis em um motor de combustão interna são desperdiçados, sendo essa parcela demasiada significativa para o estudo de métodos para aproveitamento de, se não total, pelo menos de maneira parcial para aumento do rendimento do motor, desta forma diminuindo o consumo de combustível. O calor desperdiçado através do gás de escape é transferido, através de um trocador de calor de tubos concêntricos com fluxo contracorrente, para o pré-aquecimento de água a ser utilizado para geração de potência através de um ciclo de Rankine. Duas hipóteses foram levantadas, sendo a primeira para a transferência de todo o calor desperdiçado no gás de escape absorvido pela água com diferentes configurações entre os diâmetros do trocador de calor, o que resultou em comprimentos superiores aos 10m da tubulação, e a segunda hipótese que consistia na quantidade de calor transferida se os tubos do trocador de calor possuíssem o comprimento fixado, sendo obtido um valor máximo de 2,42kW de calor transferido. FU et al. (2012) obtém, para um ciclo de Rankine com superaquecimento da temperatura de vapor superaquecido, 2,5kW de calor absorvido para uma pressão máxima de 3,07MPa para um motor de 4 tempos que opera em um ciclo Otto, a 3000rpm, e possuindo um volume interno de 2000cm³.
Abstract: The present work aims to increase the performance of 4-stroke spark ignition internal combustion engines through the study of the feasibility use of thermal exhaust waste from fuel combustion thought the concentric tube heat exchanger with countercurrent flow for water heating to perform a Rankine power cycle, aiming to increase the thermodynamic efficiency of the engine through the use of saturated water vapor in the expansion stage of the thermodynamic cycle. This work is based on the fact that, on average, 30% of the energy from the burning of fuels in an internal combustion engine is wasted, which is too much for the study of methods to take advantage of, if not totally, engine performance, thus reducing fuel consumption. The heat wasted through the exhaust gas is transferred, through a heat exchanger of concentric tubes with countercurrent flow, to the preheating of water to be used for power generation through a Rankine cycle. Two hypotheses were raised, the first being the transfer of all the heat wasted in the exhaust gas absorbed by the water with different configurations between the diameters of the heat exchanger, which resulted in lengths greater than 10m of the pipe, and the second hypothesis that it consisted of the amount of heat transferred if the length of the tubes of the heat exchanger had the fixed length, obtaining a maximum value of 2.42kW of heat transferred. FU et al.(2012) obtains, for a Rankine cycle with overheating of the temperature of superheated steam, 2.5kW of absorbed heat for a maximum pressure of 3.07MPa for a 4-stroke engine that operates on a Otto cycle, at 3000rpm and has an internal volume of 2000cm³.
metadata.dc.subject: Engenharia mecânica
Motores de combustão interna
Água
Mechanical engineering
Internal combustion engines
Water
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
metadata.dc.identifier.citation: PINTO, Victor Augusto Vieira. Viabilidade do aproveitamento do rejeito térmico de escape de motor à combustão interna de 4 tempos para geração de potência através de um ciclo de rankine. Orientador: Gustavo Fuhr Santiago. 2021. 31p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de mecânica) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia de mecânica, Alegrete, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5628
metadata.dc.date.issued: 12-May-2021
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