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Type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Simulação numérica do trocador de calor recuperador de uma microturbina a gás aplicada à propulsão híbrida
Author: Afonso, Janderson Honório Mazzine
First Advisor: Benito, Yipsy Roque
Referee Member: Bohorquez, Washington Orlando Irrazabal
Referee Member: Maldonado, Manuel Arturo Rendón
Resumo: Esta monografia se trata da simulação numérica de um trocador de calor recuperador de uma microturbina a gás, da marca Capstone modelo C30, localizada na bancada de testes para estudo de um sistema de propulsão híbrida para aeronaves. Este trabalho se insere em um estudo mais abrangente que tem como objetivo a gestão energética da propulsão híbrida, e para tal é necessário uma simulação detalhada dos componentes da microturbina, entre os quais está o recuperador que é o objeto de estudo do presente trabalho. As características geométricas e construtivas e as equações que modelam seu comportamento foram levantadas, e então um código computacional foi desenvolvido em MATLAB/Simulink® para simular o recuperador, de forma a compor a simulação geral da microturbina. Foram elaborados códigos auxiliares para determinação das propriedades termofísicas dos gases utilizados como fluido de trabalho nas simulações, em função das temperaturas e pressões. A simulação foi validada a partir de dados disponíveis na literatura e, em seguida, realizou-se uma análise paramétrica para estudar a influência de variáveis de entrada na efetividade e queda de pressão total do escoamento dos fluidos. Por fim, foi formulada a destruição da exergia no recuperador, contabilizando a contribuição da parcela de transferência de calor a uma diferença finita de temperaturas e da parcela referente à queda de pressão no escoamento, resultados estes que servirão como base a futuras análises termoeconômicas do sistema da bancada como um todo.
Abstract: This monograph describes a numerical simulation of a Capstone C30 microturbine’s recuperator, located on the bench for testing a hybrid propulsion system for aircraft. This work is part of a more comprehensive study that aims at the energy management of the hybrid propulsion, and for that it is necessary a detailed simulation of the dynamic turbo components, among which is the stove that is the object of study of this work. The geometric and constructive characteristics and the equations that model their behavior were determined, and then a computational code was developed in MATLAB/Simulink® to simulate the recuperator, in order to compose the general simulation of microturbine. Auxiliary codes were developed to determine the physical properties of the gases used as a working fluid in the simulations, depending on the temperatures and pressures. The simulation was validated from data available in the literature and, then, a parametric analysis was performed to study the influence of input variables on the effectiveness and total pressure drop of the fluid flow. Finally, the destruction of exergy in the recuperator was formulated, accounting for the contribution of the heat transfer portion to a finite difference in temperatures and the portion related to the flow pressure drop, results that will serve as a basis for future thermoeconomic analyzes of the bench system as whole.
Keywords: Capstone C30
Análise paramétrica
Destruição de exergia
Código computacional
Propriedades termofísicas
Parametric analysis
Destruction of exergy
Computational code
Thermophysical properties
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/13031
Issue Date: 11-Mar-2021
Appears in Collections:Engenharia Mecânica - TCC Graduação



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