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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27887| Título: | Análise de temperatura em um motor de combustão com arrefecimento a ar utilizando sensores baseados em redes de Bragg em fibras óticas |
| Título(s) alternativo(s): | Temperature analysis in an air-cooled combustion engine using sensors based on optical fiber Bragg gratings |
| Autor(es): | Ferazza, Henrique |
| Orientador(es): | Abe, Ilda |
| Palavras-chave: | Motores de combustão interna Temperatura Detectores ópticos Fibras ópticas Refrigeração Internal combustion engines Temperature Optical detectors Optical fibers Refrigeration and refrigerating machinery |
| Data do documento: | 14-Fev-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | FERAZZA, Henrique. Análise de temperatura em um motor de combustão com arrefecimento a ar utilizando sensores baseados em redes de bragg em fibras óticas. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| Resumo: | Este estudo reporta a análise da temperatura em motores de combustão interna arrefecidos a ar, utilizando como dispositivo de medição sensores baseados em redes de Bragg em fibras óticas – FBGs, para obter valores de temperatura em diferentes condições de funcionamento do motor referido. Considera-se o motor de combustão interna com arrefecimento a ar o modelo de sistema mais simples e menos eficiente quando comparado com sistemas mais complexos. As aletas são componentes importantes para promover uma transferência de calor mais adequada. A transferência de calor das aletas não tem um coeficiente linear e a distribuição da temperatura na superfície de um motor arrefecido a ar não é uniforme, tornando o monitoramento térmico mais complexo. O sensoriamento foi realizado por um sensor FGB, pois possui algumas vantagens sobre os outros tipos de dispositivos de monitoramento. Dentre as vantagens pode-se observar que não há riscos de explosões, não sofrerem interferência elétrica, magnética ou química, além de ter dimensões reduzidas, baixo peso e serem adaptáveis a contornos mais complexos como os cilindros dos motores. Foi realizada uma análise da temperatura em função da duração e do ciclo de funcionamento, dispondo sensores em locais específicos na região do cilindro do motor. Foi possível obter os coeficientes temporais através de ajustes exponenciais e ajustes lineares, através de ensaios com diferentes velocidades. Observou-se que quanto maior o tempo de uma etapa, maior é o valor exponencial e o decaimento da temperatura. Observou-se também que quanto maior for a temperatura atingida pelo motor, menor será o coeficiente e mais tempo será necessário para atingir temperaturas mais baixas. Para o resfriamento, o maior coeficiente temporal observado foi de 44 s. Na etapa realizada com velocidade menor, partindo de temperaturas mais baixas, obteve-se um valor de coeficiente de velocidade de -0,38 °C/s. Ao passo que, no segundo ensaio, partindo de uma temperatura maior, mesmo para velocidades maiores, a taxa de decaimento foi menor, de -0,21 °C/s, mostrando que a temperatura do motor tem forte influência na capacidade de arrefecimento. A aquisição de dados foi elucidativa e se apresenta como uma alternativa interessante para aprofundamentos nos estudos dessa área. |
| Abstract: | This study reports the analysis of the temperature in air-cooled internal combustion engines using sensors based on fiber optic Bragg gratings (FBG) as a measuring device to obtain temperature values in different operating conditions of the referred engine. The air-cooled internal combustion engine is considered the simplest and least efficient system model when compared to more complex ones. The fins are important components to promote a more adequate heat transfer. Fin heat transfer does not have a linear coefficient and the temperature distribution on the surface of an air-cooled engine is not uniform, making thermal monitoring more complex. The sensing was performed by an FGB sensor, as it has some advantages over other types of monitoring devices. Among the advantages are that there is no risk of explosions, they do not suffer electrical, magnetic or chemical interference, besides having small dimensions, low weight and being adaptable to more complex contours such as engine cylinders. An analysis of temperature as a function of duration and operating cycle was performed by placing sensors in specific locations in the engine cylinder region. It was possible to obtain the time coefficients through exponential fits and linear fits, by testing at different speeds. It was observed that the longer the time of a step, the greater the exponential value and the decay of the temperature. It was also observed that the higher the temperature reached by the motor, the lower the coefficient and the longer it will take to reach lower temperatures. For cooling, the largest time coefficient observed was 44 s. In the step performed with lower speed, starting at lower temperatures, a speed coefficient value of -0.38 °C/s was obtained. Whereas, in the second test, starting from a higher temperature, even for higher speeds, the decay rate was lower, -0.21 °C/s, showing that the motor temperature has a strong influence on the cooling capacity. The data acquisition was enlightening and presents itself as an interesting alternative for further studies in this area. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27887 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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