Análise termodinâmica e reprojeto de um motor a vapor
Abstract
Em 1712, Thomas Newcomen desenvolveu um motor a vapor atmosférico, de reduzida eficiência energética, o qual foi aprimorado por James Watt em 1769, que melhorou a eficiência separando o pistão do motor do condensador. Atualmente, os motores mais eficientes são aqueles que apresentam ciclos de expansão em diferentes cilindros, aproveitando ao máximo o poder expansivo do vapor. A capacidade de geração de eletricidade depende de como é projetado, tanto geometricamente como termodinamicamente, podendo fornecer potência na faixa de 75 kW a 5 MW, sendo o ciclo de Rankine o mais encontrado em usinas de geração de energia térmica. Este trabalho tem como objetivo realizar uma análise termodinâmica em um motor a vapor, e consequentemente aprimorar alguns componentes mecânicos, fazendo o uso tanto de métodos tradicionais de cálculos, quanto de simulações computadorizadas. O motor a vapor a ser estudado possui uma baixa eficiência térmica, além de um alto consumo de vapor, ao mesmo tempo em que não consegue manter potência estável em altas rotações. Após a verificação da discrepância entre o método de cálculo utilizando o diagrama p-V e a simulação, realizou-se uma análise da situação atual do protótipo por simulação, ao mesmo tempo em que se aprimoraram alguns componentes, visando o aumento da eficiência, respeitando os limites geométricos e de trabalho do motor. Obteve-se então a redução do consumo de vapor em aproximadamente 17,4% e a eficiência aumentada em 43,9%. Mesmo após a diminuição do tempo de exaustão em 18,5%, e devido à complexidade em se alterar o tempo de admissão, o consumo permaneceu alto, levando a se alterar a rotação nominal de trabalho.
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- TCC Engenharia Mecânica [114]