Optimización del desempeño energético de un intercambiador de calor para aumentar la eficiencia de conversión de un generador termoeléctrico aplicado a un motor diésel estacionario

La recuperación de calor residual es una de las principales estrategias para minimizar el desperdicio de energía en los motores de combustión interna. Debido a lo anterior, en la presente investigación se evaluaron distintos diseños de intercambiadores de calor (ICs) reportados en la literatura. En este caso, los ICs se clasifican en: IC de aleta rectangular, IC de dientes e IC hexagonales. El incremento en los niveles de velocidad de rotación, torque y porcentaje de biodiésel permite un aumento en la potencia recuperada en el TEG. El uso del TEG en los motores de combustión interna implica una disminución en el consumo de combustible, lo cual provoca una reducción de emisiones contaminantes. El proceso de optimización del IC de aleta rectangular alternativa II (ver Figura 4.4), permitió alcanzar una eficiencia máxima del 5% en el TEG, lo que representa una mejora relativa del 56% comparado con la eficiencia máxima del 3.2% reportada en la literatura. El enfoque de investigación utilizado en este estudio permitió identificar la geometría de IC más adecuada para el TEG analizado. La investigación realizada contribuye a acelerar el desarrollo de esta tecnología para su futura expansión en el sector automotriz y otros sectores de la industria y el comercio. Adicionalmente, al mejorar la capacidad de recuperación de la energía térmica de los gases de escape en los motores de combustión interna (MCI) mediante el uso de los ICs optimizados permite la reducción de emisiones como el CO2, CO, HC y NOx. Lo anterior, es una consecuencia directa de la menor necesidad de usar parte de la energía del combustible en la alimentación de sistemas auxiliares del motor, los cuales podrían funcionar a partir de la energía recuperada de los gases de escape. El desarrollo del TEG más eficiente permitirá considerar nuevos enfoques para integrar sistemas con el propósito mejorar la eficiencia de los MCI, como los generadores de hidrógeno.

• Autores: Ramírez Restrepo, Rafael Antonio
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2022
• Institución: Corporación Universidad de la Costa
• Repositorio: REDICUC - Repositorio CUC
• OAI Identifier: oai:repositorio.cuc.edu.co:11323/9671
• Acceso en línea: https://hdl.handle.net/11323/9671; https://repositorio.cuc.edu.co/
• Palabra clave: Intercambiador de calor; Módulo termoeléctrico; Generador termoeléctrico; Simulación CFD; Heat exchanger; Thermoelectric module; Thermoelectric generator; CFD simulation
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