Simulação da performance de gerador termoelétrico para recuperação da energia dos gases de exaustão automotiva

Abstract

Os estudos e desenvolvimento de novas aplicações de engenharia nas últimas décadas estão cada vez mais associados à utilização de técnicas numéricas e softwares computacionais capazes de estimar com grande precisão a solução de modelos matemáticos com grau de complexidade crescente em diversas áreas. Neste trabalho foi concebido um projeto piloto de um sistema de recuperação de calor do tipo gerador termoelétrico (TEG) útil para diversas aplicações de engenharia onde resíduos térmicos estão disponíveis como fonte de calor. Para o dimensionamento deste gerador termoelétrico, buscou-se avaliar a eficácia de uma geometria semelhante a tubos de gases de exaustão automotiva com aletas internas como elemento recuperador de calor com a montagem na superfície externa de um conjunto de módulos termoelétricos a base de telureto de bismuto. Foi simulado no ANSYS o desempenho em regime permanente de um gerador termoelétrico automotivo contendo 16 módulos termoelétricos, utilizando-se o modelo numérico multifísico fluido-térmico-elétrico, com temperaturas (425 K, 475 k, 575K) e vazão mássica (35 g/s, 45 g/s 55 g/s) dos gases de exaustão. A simulação apresentou desempenho pífio do TEG automotivo nas temperaturas dos gases de exaustão de 425 K e 475 K. A máxima potência elétrica estimada do TEG automotivo foi de 50,88 W para temperatura dos gases de exaustão de 575 K.