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Sistema de microgeração de energia com base num motor stirling
| dc.contributor.advisor | Cardoso, João Antero Nascimento dos Santos | |
| dc.contributor.advisor | Costa, Jorge Filipe Oliveira de Mendonça e | |
| dc.contributor.author | Rodrigues, Nuno Duarte Ribeiro Pires | |
| dc.date.accessioned | 2017-09-27T14:53:30Z | |
| dc.date.available | 2017-09-27T14:53:30Z | |
| dc.date.issued | 2017-06-02 | |
| dc.description | Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Mecânica. | pt_PT |
| dc.description.abstract | As atuais situações energética e ambiental constituem dois dos principais problemas que a sociedade enfrenta. A preservação do ambiente e dos recursos naturais requer uma produção de energia sustentável o que, com a tendência crescente do seu consumo, se revela árduo. Como tal, a solução passa não só pelo desenvolvimento das energias renováveis, como pela exploração de novas formas de aproveitamento das mesmas. É neste contexto que se insere o presente trabalho, tendo-se analisado um sistema de microgeração de energia. Este, consiste na adaptação de um sistema de energia solar térmica doméstico para a produção de energia elétrica, através de um motor Stirling que faz o aproveitamento da energia coletada. Inicialmente foi estudado o potencial energético do sistema, recorrendo-se para isso à simulação computadorizada de um sistema comum de energia solar térmica, para determinação da energia solar coletada pelo mesmo. Posteriormente, foi modelado o motor Stirling através de uma análise adiabática. A comparação de diferentes configurações do motor resultou na seleção da configuração beta, por apresentar um desempenho superior. Seguidamente, diferentes fluidos de trabalho foram considerados, tendo-se optado pelo hidrogénio, uma vez este possibilita uma elevada transferência de calor e em simultâneo perdas de carga reduzidas. O dimensionamento dos permutadores de calor e do regenerador foi realizado mediante as condições impostas pelo sistema de energia solar, tendo-se recorrido a correlações para modelar o escoamento do fluido de trabalho no interior destes componentes. De forma a se maximizar o aproveitamento do motor, foram otimizados os principais parâmetros de funcionamento, como o ângulo de desfasamento, a frequência de rotação e a massa de fluido utilizada. Posteriormente, compararam-se os resultados previstos pela modelação do motor com os obtidos pela sua simulação computacional, de forma a se validarem as metodologias utilizadas no seu dimensionamento. Em último lugar, procedeu-se à simulação do sistema de microgeração completo, tendo-se concluído que, derivado do seu fraco desempenho, o mesmo não é viável. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Today’s energy and environmental situations compose two of the most serious issues society faces. The preservation of the environment and the natural resources requires the sustainable production of energy although, with the rising rate of its consumption, such may not be easy. As a result, the solution lies not only in the development of current renewable energies but also in the discovery of new ways to explore them. It is in the later that this thesis falls into, having being analyzed a microgeneration system which consists in the adaptation of a residential solar thermal system, to produce electricity, by means of a Stirling engine to make use of the collected energy. Initially, the potential of the system was studied using a computer application to simulate the operation of a regular solar thermal system, in order to determine the amount of solar energy collected. Afterwards, the Stirling engine was modelled using an adiabatic analysis. The comparison of different engine configurations resulted in the selection of the beta, since it showed a superior performance. Subsequently, different work fluids were considered and hydrogen was chosen, since it allows for better heat transfer and simultaneously less friction losses. The heat exchangers and regenerator sizing was done considering the conditions imposed by the solar thermal system, with the flow of the working fluid in their interiors being modeled using specific correlations. In order to maximize the performance of the engine, parameters as the phase angle, the rotation frequency and the mass of the fluid were optimized. Afterwards, the results predicted by the modelling of the system were compared to those obtained from a computer simulation of it, in order to validate the methodologies used in the sizing of the engine. Lastly, a simulation of the complete microgeneration system was conducted, having been concluded that, due to its poor performance, the system cannot be considered viable. | en |
| dc.description.version | N/A | pt_PT |
| dc.identifier.citation | RODRIGUES, Nuno Duarte Ribeiro Pires - Sistema de microgeração de energia com base num motor stirling. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2017. Dissertação de mestrado. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 201738066 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.21/7391 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.peerreviewed | yes | pt_PT |
| dc.publisher | Instituto Superior de Engenharia de Lisboa | pt_PT |
| dc.subject | Energia | pt_PT |
| dc.subject | Energy | en |
| dc.subject | Sustentabilidade | pt_PT |
| dc.subject | Sustainability | en |
| dc.subject | Microgeração | pt_PT |
| dc.subject | Microgeneration | en |
| dc.subject | Energia solar térmica | pt_PT |
| dc.subject | Solar thermal | en |
| dc.subject | Motor Stirling | pt_PT |
| dc.subject | Stirling engine | en |
| dc.subject | Análise adiabática | pt_PT |
| dc.subject | Adiabatic analysis | en |
| dc.title | Sistema de microgeração de energia com base num motor stirling | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |