Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Barbosa Junior, Cleiton Rubens Formiga
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Mecânica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33243
Resumo: The present thesis focuses primarily on the research of development and transient analysis of the performance of a prototype of an automotive exhaust thermoelectric generator (TEGea) for recovering energy from the exhaust gases of an automotive thermal engine. The numerical modeling and simulation of the TEGea prototype were based on empirical data input into ANSYS, assisting in defining the configuration of high and low-temperature heat exchangers and pre-selecting thermoelectric modules, as well as predicting exhaust temperature profiles in the TEGea section and estimating thermoelectric conversion performance. The proposed material for the TEGea heat exchangers was aluminum due to its high thermal conductivity, low density, and easy machinability. The design of the hightemperature heat exchanger features a rectangular geometry and internal fins with corrugated minicanals to enhance heat capture and transfer from hot gases to thermoelectric modules. The low-temperature heat exchanger also has a rectangular geometry and an internal channel for coolant flow to maximize thermal exchanges and reduce pumping losses. An instrumented test bench (hot air tunnel) was developed for transient analysis of the TEGea prototype performance. The results obtained show that the insertion of internal fins with corrugated minicanals in the heat exchanger of the hot source intensifies heat capture, contributing to the higher efficiency of the proposed TEGea.
id UFPB-2_8f5b5f071759aa27710500bd2407b366
oai_identifier_str oai:repositorio.ufpb.br:123456789/33243
network_acronym_str UFPB-2
network_name_str Repositório Institucional da UFPB
repository_id_str
spelling Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugadosGerador termoelétricoEfeito SeebeckMotor térmico - EficiênciaRecuperação de energiaThermoelectric generatorSeebeck effectHeat engineEfficiencyEnergy recoveryCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAThe present thesis focuses primarily on the research of development and transient analysis of the performance of a prototype of an automotive exhaust thermoelectric generator (TEGea) for recovering energy from the exhaust gases of an automotive thermal engine. The numerical modeling and simulation of the TEGea prototype were based on empirical data input into ANSYS, assisting in defining the configuration of high and low-temperature heat exchangers and pre-selecting thermoelectric modules, as well as predicting exhaust temperature profiles in the TEGea section and estimating thermoelectric conversion performance. The proposed material for the TEGea heat exchangers was aluminum due to its high thermal conductivity, low density, and easy machinability. The design of the hightemperature heat exchanger features a rectangular geometry and internal fins with corrugated minicanals to enhance heat capture and transfer from hot gases to thermoelectric modules. The low-temperature heat exchanger also has a rectangular geometry and an internal channel for coolant flow to maximize thermal exchanges and reduce pumping losses. An instrumented test bench (hot air tunnel) was developed for transient analysis of the TEGea prototype performance. The results obtained show that the insertion of internal fins with corrugated minicanals in the heat exchanger of the hot source intensifies heat capture, contributing to the higher efficiency of the proposed TEGea.NenhumaA presente tese tem o foco principal a pesquisa do desenvolvimento e análise em regime transiente da performance de um protótipo de gerador termoelétrico de exaustão automotiva (TEGea) para recuperação de energia dos gases de exaustão de motor térmico automotivo. A modelagem numérica e a simulação do protótipo de TEGea foi realizada a partir da entrada de dados empíricos no ANSYS, auxiliando na definição da configuração dos permutadores de calor de alta e baixa temperatura e na pré-seleção dos módulos termoelétricos, além de predizer os perfis de temperatura de exaustão na seção do TEGea e estimar a performance da conversão termoelétrica. O material dos permutadores de calor do TEGea proposto foi o alumínio em razão da alta condutibilidade térmica, baixa densidade e fácil usinabilidade. O design do permutador de calor de alta temperatura apresenta geometria retangular e possui aletas internas com minicanais corrugados para intensificação da captação e transferência do calor dos gases quentes para os módulos termoelétricos. O permutador de calor de baixa temperatura apresenta geometria retangular e possui um canal interno de escoamento do líquido de arrefecimento para maximização das trocas térmicas e redução das perdas por bombeamento. Uma bancada instrumentalizada (túnel de ar quente) foi desenvolvida para análise em regime transiente da performance do protótipo de TEGea. Os resultados obtidos mostram que a inserção de aletas internas com minicanais corrugados no permutador de calor da fonte quente intensifica a captação de calor contribuindo para maior eficiência do TEGea proposto.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBSantos, Carlos Antônio Cabral doshttp://lattes.cnpq.br/9774109887296955Barbosa Junior, Cleiton Rubens Formiga2025-01-27T17:32:53Z2024-05-242025-01-27T17:32:53Z2024-02-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33243porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-01-28T06:07:00Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/33243Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462025-01-28T06:07Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
dc.title.none.fl_str_mv Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados
title Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados
spellingShingle Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados
Barbosa Junior, Cleiton Rubens Formiga
Gerador termoelétrico
Efeito Seebeck
Motor térmico - Eficiência
Recuperação de energia
Thermoelectric generator
Seebeck effect
Heat engine
Efficiency
Energy recovery
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
title_short Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados
title_full Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados
title_fullStr Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados
title_full_unstemmed Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados
title_sort Gerador termoelétrico de exaustão automotiva com permutador de calor de aletas e minicanais corrugados
author Barbosa Junior, Cleiton Rubens Formiga
author_facet Barbosa Junior, Cleiton Rubens Formiga
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Santos, Carlos Antônio Cabral dos
http://lattes.cnpq.br/9774109887296955
dc.contributor.author.fl_str_mv Barbosa Junior, Cleiton Rubens Formiga
dc.subject.por.fl_str_mv Gerador termoelétrico
Efeito Seebeck
Motor térmico - Eficiência
Recuperação de energia
Thermoelectric generator
Seebeck effect
Heat engine
Efficiency
Energy recovery
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
topic Gerador termoelétrico
Efeito Seebeck
Motor térmico - Eficiência
Recuperação de energia
Thermoelectric generator
Seebeck effect
Heat engine
Efficiency
Energy recovery
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
description The present thesis focuses primarily on the research of development and transient analysis of the performance of a prototype of an automotive exhaust thermoelectric generator (TEGea) for recovering energy from the exhaust gases of an automotive thermal engine. The numerical modeling and simulation of the TEGea prototype were based on empirical data input into ANSYS, assisting in defining the configuration of high and low-temperature heat exchangers and pre-selecting thermoelectric modules, as well as predicting exhaust temperature profiles in the TEGea section and estimating thermoelectric conversion performance. The proposed material for the TEGea heat exchangers was aluminum due to its high thermal conductivity, low density, and easy machinability. The design of the hightemperature heat exchanger features a rectangular geometry and internal fins with corrugated minicanals to enhance heat capture and transfer from hot gases to thermoelectric modules. The low-temperature heat exchanger also has a rectangular geometry and an internal channel for coolant flow to maximize thermal exchanges and reduce pumping losses. An instrumented test bench (hot air tunnel) was developed for transient analysis of the TEGea prototype performance. The results obtained show that the insertion of internal fins with corrugated minicanals in the heat exchanger of the hot source intensifies heat capture, contributing to the higher efficiency of the proposed TEGea.
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024-05-24
2024-02-29
2025-01-27T17:32:53Z
2025-01-27T17:32:53Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33243
url https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33243
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Mecânica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UFPB
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Mecânica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UFPB
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPB
instname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
instname_str Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron_str UFPB
institution UFPB
reponame_str Repositório Institucional da UFPB
collection Repositório Institucional da UFPB
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
repository.mail.fl_str_mv diretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.br
_version_ 1833923279749906432