ESTUDO TEÓRICO E EXPERIMENTAL DO EFEITO DA RESISTÊNCIA TÉRMICA DE CONTATO NA GERAÇÃO TERMOELÉTRICA UTILIZANDO MÓDULOS DE PELTIER
Matheus Hoffmann Lisboa1; João Manoel Dias Pimenta1
1 Universidade de Brasília
Resumo
Para suprir a crescente demanda energética global, novas formas de geração elétrica são de extrema importância, assim como o aumento da eficiência de métodos já existentes. O presente estudo se propõe a modelar analiticamente a transferência de calor através de um gerador termoelétrico (TEG) constituído por um módulo de Peltier. A geração termoelétrica a partir destes módulos tem perspectivas futuras promissoras, pois são geradores leves, pequenos e alvos de constantes melhorias. Foi idealizada a implementação de um TEG em escapamentos veiculares para aproveitamento da energia térmica presente nos gases de exaustão. Visando esta aplicação, diversas variáveis mostram-se relevantes: características do escoamento, utilização de dissipadores de calor, sua geometria e composição e, principalmente, a descrição da interface entre as superfícies do módulo e os dissipadores de calor. Nesta interface a resistência térmica de contato afeta a transferência de calor através do módulo, sendo função da pressão de montagem, rugosidade das superfícies e presença de material intersticial. Após a modelagem da transferência de calor, um código numérico foi implementado a fim de avaliar a sensibilidade da tensão de saída e da resistência de contato do módulo com a alteração das condições de operação do TEG. Além disso, para avaliar os resultados simulados, foi desenvolvida uma bancada experimental reproduzindo as condições de operação do TEG, sob efeito de diferentes temperaturas, velocidades de escoamento, pressões de contato, rugosidades e material intersticial. Com a utilização de apenas um módulo, os valores teóricos para tensão de saída ficaram dentro do intervalo de 0.92V e 0.97V, para o pior e melhor caso, respectivamente, e os valores das medições experimentais nas mesmas condições de operação forneceram 0.75V e 1.07V. A discrepância encontrada entre a abordagem teórica e experimental resultou em um erro relativo máximo de 22.7%. Os melhores valores de tensão foram obtidos quando minimizada a resistência térmica de contato, o
Palavras-chave: Módulo de Peltier; Geração termoelétrica; Resistência térmica de contato