Publicação: Cogeração usando gases de escapamento de motores diesel sobrealimentados, potencialidades, impactados
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Resumo
A cogeração é uma ferramenta largamente utilizada para se aprimorar sistemas térmicos
através do uso de ciclos combinados. Neste sentido procurou-se identificar a ordem de
grandeza da energia excedente, manifestada na turbina empregada para promover a
sobrealimentação de motores, equipadas com wastegate e/ou de dupla entrada com seção
efetiva variável, permitindo o seu aproveitamento na geração de potencia frigorífica para
aplicação veicular. Para tanto foi utilizada uma modelagem semi-empírica para o motor,
fundamentada no ciclo Otto, e através de considerações extraídas das leis da
termodinâmica, aplicadas ao escoamento do ar e dos gases pelos equipamentos auxiliares
do motor, definiu-se uma modelagem que possibilitou avaliar o comportamento dos
parâmetros que caracterizam a operação do motor. Os modelos foram validados segundo
dados experimentais extraídos da literatura (Bermudez 1995) para a condição do motor
operando a plena carga. Em base aos resultados simulados, determinou-se a potencia
líquida ou de co-geração do turbocompressor, admitindo que os gases de escape
destinados a wastegate foram redirecionados a expandirem na turbina, assim como para as
turbinas de dupla entrada ao sofrerem modificações em sua seção efetiva, permitem a
obtenção deste excedente. Um outro aspecto também avaliado é a questão referente à
disponibilidade desta energia durante um percurso de operação do motor. Neste sentido
observou-se que durante este percurso o motor manteve-se 70% de seu tempo de operação
em condição de disponibilizar esta energia líquida, ou seja, com a wastegate aberta.
Abstract
Cogeneration is a broadly used tool to improve the performance of thermal systems by using
combined cycles. In this sense, it is aimed to identify the amount of spare energy found in the
turbine used to perform extra power in engines equipped either with waste-gate or twin flow.
In this way, refrigerating power is used motor vehicle applications. For this purpose, a semiempirical
model is used for the engine, as based on the Otto cycle. Consequently,
considerations extracted from the thermodynamic laws are applied to the air and gas flow
through the various auxiliary engine components leading to a model that permits to evaluate
the behavior of the parameters that characterize the operating conditions of the engine. The
models were validated according to experimental data extracted from the literature
(Bermudez, 1995) for the engine operating under full charge condition. Based on simulated
results, the liquid power (cogeneration power) of the turbo-compressor was calculated by
considering that the discharge gases were reoriented to the waste-gate to expand in the
turbine. Similarly, VGT turbines allow obtaining this eventual extra power by varying its
effective flow area. Another important aspect that was evaluated in this dissertation is related
to the availability of the extra energy during the operation of the engine. In this sense, it was
observed that this extra power was available in the engine during 70% of its operation time,
under the condition of open waste-gate.
Palavras-chave
Ciclos combinados, Motor sobrealimentado, Modelagem semi-empírica, Potencia de cogeração, Wastegate, Combined cycles, Turbo engine, Semi-empiric modelling, Potency of cogeneration, Waste-gate, Energia elétrica e calor - cogeração, Motores diesel
Citação
PITILLO, José Edmundo. Cogeneration by using discharge gases in diesel engines
turbocharged, potentialities and impacts. 2006. 134 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.