Seleção de um trocador de calor compacto para um propótipo tipo fórmula SAE
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Data
2017-12-14
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Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
This project presents the study and application of a compact heat exchanger in a Formula SAE prototype vehicle, meeting the thermal requirements necessary to keep the engine working in the ideal range of operation. In competition engines, it is constantly maintained at high rotations and loads, being the most critical situations related to the generation and exchange of heat. In the case of Formula SAE prototypes, the limited track causes the car to not reach high speeds and, often during the event, the engine runs without the car in motion. This requires more of the system and forces everyone to use a fan assisting the heat exchange. The selection of a commercial heat exchanger was evaluated using material different from the current one for a possible mass decrease, through heat transfer methods for a cross flow equipment already known in other literature. In addition, an aerodynamic analysis of the body kit was done, using a 3D CFD software, to optimize flow without compromising car performance. The results show a significant weight reduction compared to the system used in previous prototypes, without compromising engine integrity, in addition to the approximately 100% increase in air flow in relation to the first 3D designs made for the body kit
Este trabalho apresenta o estudo e aplicação de um trocador de calor compacto em um veículo protótipo monoposto do tipo Fórmula SAE (Society of Automotive Engineers), atendendo aos requisitos térmicos necessários para manter o motor trabalhando na faixa ideal de funcionamento. Em motores de competição, o mesmo se mantém constantemente em altas rotações e cargas, sendo as situações mais críticas no quesito relacionado à geração e troca de calor. No caso de protótipos de Fórmula SAE, o traçado limitado faz com que o carro não atinja grandes velocidades e, muitas vezes durante o evento, o motor é acionado sem o carro em movimento. Isso exige mais do sistema e obriga todos a utilizarem uma ventoinha auxiliando a troca de calor forçada. Foi avaliado a seleção de um trocador de calor comercial, utilizando material diferente do atual para uma possível diminuição de massa, através de métodos de transferência de calor para um equipamento de fluxo cruzado já conhecidos em outras literaturas. Além disso, foi feito uma análise aerodinâmica da carenagem lateral, utilizando um programa de CFD (Computational Fluid Dynamics) 3D, que engloba o radiador para otimizar o fluxo sem comprometer o desempenho do carro. Os resultados mostram uma redução de peso significativa em comparação ao sistema utilizado nos protótipos anteriores, sem comprometer a integridade do motor, além do aumento de aproximadamente 100% do fluxo de ar em relação aos primeiros desenhos 3D feitos para a carenagem lateral
Este trabalho apresenta o estudo e aplicação de um trocador de calor compacto em um veículo protótipo monoposto do tipo Fórmula SAE (Society of Automotive Engineers), atendendo aos requisitos térmicos necessários para manter o motor trabalhando na faixa ideal de funcionamento. Em motores de competição, o mesmo se mantém constantemente em altas rotações e cargas, sendo as situações mais críticas no quesito relacionado à geração e troca de calor. No caso de protótipos de Fórmula SAE, o traçado limitado faz com que o carro não atinja grandes velocidades e, muitas vezes durante o evento, o motor é acionado sem o carro em movimento. Isso exige mais do sistema e obriga todos a utilizarem uma ventoinha auxiliando a troca de calor forçada. Foi avaliado a seleção de um trocador de calor comercial, utilizando material diferente do atual para uma possível diminuição de massa, através de métodos de transferência de calor para um equipamento de fluxo cruzado já conhecidos em outras literaturas. Além disso, foi feito uma análise aerodinâmica da carenagem lateral, utilizando um programa de CFD (Computational Fluid Dynamics) 3D, que engloba o radiador para otimizar o fluxo sem comprometer o desempenho do carro. Os resultados mostram uma redução de peso significativa em comparação ao sistema utilizado nos protótipos anteriores, sem comprometer a integridade do motor, além do aumento de aproximadamente 100% do fluxo de ar em relação aos primeiros desenhos 3D feitos para a carenagem lateral
Descrição
Palavras-chave
Calor - Transmissão, Ligas de aluminio, Fadiga, Heat Transmission
Como citar
RAMOS, Bruno Zonzini. Seleção de um trocador de calor compacto para um propótipo tipo fórmula SAE. 2017. 65 f. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado - Engenharia Mecânica) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, 2017.