Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2009
Autor(a) principal: Farias, Sandro Ricardo Alves
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
BR
UFRN
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do Petróleo
Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/12904
Resumo: The thermoelectric energy conversion can be performed directly on generators without moving parts, using the principle of SEEBECK effect, obtained in junctions of drivers' thermocouples and most recently in semiconductor junctions type p-n which have increased efficiency of conversion. When termogenerators are exposed to the temperature difference (thermal gradient) eletromotriz a force is generated inducing the appearance of an electric current in the circuit. Thus, it is possible to convert the heat of combustion of a gas through a burner in power, being a thermoelectric generator. The development of infrared burners, using porous ceramic plate, is possible to improve the efficiency of heating, and reduce harmful emissions such as CO, CO2, NOx, etc.. In recent years the meliorate of thermoelectric modules semiconductor (TEG's) has stimulated the development of devices generating and recovery of thermal irreversibility of thermal machines and processes, improving energy efficiency and exergy these systems, especially processes that enable the cogeneration of energy. This work is based on the construction and evaluation of a prototype in a pilot scale, for energy generation to specific applications. The unit uses a fuel gas (LPG) as a primary energy source. The prototype consists of a porous plate burner infrared, an adapter to the module generator, a set of semiconductor modules purchased from Hi-Z Inc. and a heat exchanger to be used as cold source. The prototype was mounted on a test bench, using a system of acquisition of temperature, a system of application of load and instrumentation to assess its functioning and performance. The prototype had an efficiency of chemical conversion of 0.31% for electrical and heat recovery for cogeneration of about 33.2%, resulting in an overall efficiency of 33.51%. The efficiency of energy exergy next shows that the use of primary energy to useful fuel was satisfactory, although the proposed mechanism has also has a low performance due to underuse of the area heated by the small number of modules, as well as a thermal gradient below the ideal informed by the manufacturer, and other factors. The test methodology adopted proved to be suitable for evaluating the prototype
id UFRN_37a75d94cd7edefaf7e40ac9e26815a3
oai_identifier_str oai:repositorio.ufrn.br:123456789/12904
network_acronym_str UFRN
network_name_str Repositório Institucional da UFRN
repository_id_str
spelling Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gásTermoeletricidadeTermogeradoresEnergiaCogeraçãoThermoelectricTermogeneratorsCogenerationEnergy and energy analysisCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICAThe thermoelectric energy conversion can be performed directly on generators without moving parts, using the principle of SEEBECK effect, obtained in junctions of drivers' thermocouples and most recently in semiconductor junctions type p-n which have increased efficiency of conversion. When termogenerators are exposed to the temperature difference (thermal gradient) eletromotriz a force is generated inducing the appearance of an electric current in the circuit. Thus, it is possible to convert the heat of combustion of a gas through a burner in power, being a thermoelectric generator. The development of infrared burners, using porous ceramic plate, is possible to improve the efficiency of heating, and reduce harmful emissions such as CO, CO2, NOx, etc.. In recent years the meliorate of thermoelectric modules semiconductor (TEG's) has stimulated the development of devices generating and recovery of thermal irreversibility of thermal machines and processes, improving energy efficiency and exergy these systems, especially processes that enable the cogeneration of energy. This work is based on the construction and evaluation of a prototype in a pilot scale, for energy generation to specific applications. The unit uses a fuel gas (LPG) as a primary energy source. The prototype consists of a porous plate burner infrared, an adapter to the module generator, a set of semiconductor modules purchased from Hi-Z Inc. and a heat exchanger to be used as cold source. The prototype was mounted on a test bench, using a system of acquisition of temperature, a system of application of load and instrumentation to assess its functioning and performance. The prototype had an efficiency of chemical conversion of 0.31% for electrical and heat recovery for cogeneration of about 33.2%, resulting in an overall efficiency of 33.51%. The efficiency of energy exergy next shows that the use of primary energy to useful fuel was satisfactory, although the proposed mechanism has also has a low performance due to underuse of the area heated by the small number of modules, as well as a thermal gradient below the ideal informed by the manufacturer, and other factors. The test methodology adopted proved to be suitable for evaluating the prototypeA conversão termoelétrica da energia pode ser realizada diretamente em geradores sem partes móveis, que utilizam o princípio do efeito SEEBECK, obtido em junções de condutores termopares e mais recentemente nas junções semicondutoras tipo p-n que apresentam maior eficiência de conversão. Quando os termogeradores são expostos a uma diferença de temperatura (gradiente térmico), uma força eletromotriz é gerada induzindo o surgimento de uma corrente elétrica no circuito. Desta forma, é possível converter em energia térmica a energia térmica da combustão de um gás através de um queimador, constituindo-se em um Gerador Termoelétrico. O desenvolvimento de queimadores infravermelhos, utilizando placa cerâmica porosa, tem possibilitado melhorar a eficiência dos processos de aquecimento, além de reduzir as emissões nocivas como CO, NOx, etc. Nos últimos anos, o aperfeiçoamento de módulos semicondutivos termoelétricos (TEG´s) tem estimulado o desenvolvimento de dispositivos geradores e de aproveitamento de irreversibilidades térmicas de máquinas térmicas e processos, melhorando a eficiência energética e exergética desses sistemas, principalmente de processos que permitem a cogeração de energia. O presente trabalho está baseado na construção e avaliação de um protótipo, em escala piloto, para geração de energia visando aplicações específicas. A unidade utiliza gás combustível (GLP) como fonte primária de energia. O protótipo é composto de um queimador infravermelho de placas porosas, um adaptador para o módulo gerador, um conjunto de módulos semicondutores adquiridos da Hi-Z Inc. e um trocador de calor para ser utilizado como fonte fria. O protótipo foi montado em uma bancada de testes, utilizando um sistema de aquisição de temperatura, um sistema de aplicação de carga e instrumentação para avaliar o seu funcionamento e desempenho. O protótipo apresentou uma eficiência de conversão química para elétrica de 0,31% e aproveitamento térmico de cogeração da ordem de 33,2%, resultando numa eficiência global de 33,51%. A eficiência exergética próxima da energética mostra que o aproveitamento útil da energia primária do combustível foi satisfatório, embora o dispositivo proposto tenha apresentado, ainda, um baixo desempenho devido a subutilização da área aquecida pelo número reduzido de módulos, como também, um gradiente térmico abaixo do ideal informado pelo fabricante, além de outros fatores. A metodologia de ensaio adotada mostrou-se adequada para avaliação do protótipoUniversidade Federal do Rio Grande do NorteBRUFRNPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do PetróleoPesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de PetróleoFontes, Francisco de Assis Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/9395848016606377http://lattes.cnpq.br/9043538628554844Silva, Djalma Ribeiro dahttp://lattes.cnpq.br/2791074318745945Medeiros, Gilson Gomes dehttp://lattes.cnpq.br/9423866978987831Grilo, Marcelo Bezerrahttp://lattes.cnpq.br/9758227561901031Farias, Sandro Ricardo Alves2014-12-17T14:08:35Z2010-03-242014-12-17T14:08:35Z2009-07-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfFARIAS, Sandro Ricardo Alves. Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás. 2009. 98 f. Dissertação (Mestrado em Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/12904porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2019-01-29T17:05:45Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/12904Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2019-01-29T17:05:45Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
dc.title.none.fl_str_mv Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás
title Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás
spellingShingle Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás
Farias, Sandro Ricardo Alves
Termoeletricidade
Termogeradores
Energia
Cogeração
Thermoelectric
Termogenerators
Cogeneration
Energy and energy analysis
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
title_short Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás
title_full Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás
title_fullStr Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás
title_full_unstemmed Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás
title_sort Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás
author Farias, Sandro Ricardo Alves
author_facet Farias, Sandro Ricardo Alves
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Fontes, Francisco de Assis Oliveira

http://lattes.cnpq.br/9395848016606377

http://lattes.cnpq.br/9043538628554844
Silva, Djalma Ribeiro da

http://lattes.cnpq.br/2791074318745945
Medeiros, Gilson Gomes de

http://lattes.cnpq.br/9423866978987831
Grilo, Marcelo Bezerra

http://lattes.cnpq.br/9758227561901031
dc.contributor.author.fl_str_mv Farias, Sandro Ricardo Alves
dc.subject.por.fl_str_mv Termoeletricidade
Termogeradores
Energia
Cogeração
Thermoelectric
Termogenerators
Cogeneration
Energy and energy analysis
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
topic Termoeletricidade
Termogeradores
Energia
Cogeração
Thermoelectric
Termogenerators
Cogeneration
Energy and energy analysis
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
description The thermoelectric energy conversion can be performed directly on generators without moving parts, using the principle of SEEBECK effect, obtained in junctions of drivers' thermocouples and most recently in semiconductor junctions type p-n which have increased efficiency of conversion. When termogenerators are exposed to the temperature difference (thermal gradient) eletromotriz a force is generated inducing the appearance of an electric current in the circuit. Thus, it is possible to convert the heat of combustion of a gas through a burner in power, being a thermoelectric generator. The development of infrared burners, using porous ceramic plate, is possible to improve the efficiency of heating, and reduce harmful emissions such as CO, CO2, NOx, etc.. In recent years the meliorate of thermoelectric modules semiconductor (TEG's) has stimulated the development of devices generating and recovery of thermal irreversibility of thermal machines and processes, improving energy efficiency and exergy these systems, especially processes that enable the cogeneration of energy. This work is based on the construction and evaluation of a prototype in a pilot scale, for energy generation to specific applications. The unit uses a fuel gas (LPG) as a primary energy source. The prototype consists of a porous plate burner infrared, an adapter to the module generator, a set of semiconductor modules purchased from Hi-Z Inc. and a heat exchanger to be used as cold source. The prototype was mounted on a test bench, using a system of acquisition of temperature, a system of application of load and instrumentation to assess its functioning and performance. The prototype had an efficiency of chemical conversion of 0.31% for electrical and heat recovery for cogeneration of about 33.2%, resulting in an overall efficiency of 33.51%. The efficiency of energy exergy next shows that the use of primary energy to useful fuel was satisfactory, although the proposed mechanism has also has a low performance due to underuse of the area heated by the small number of modules, as well as a thermal gradient below the ideal informed by the manufacturer, and other factors. The test methodology adopted proved to be suitable for evaluating the prototype
publishDate 2009
dc.date.none.fl_str_mv 2009-07-31
2010-03-24
2014-12-17T14:08:35Z
2014-12-17T14:08:35Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv FARIAS, Sandro Ricardo Alves. Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás. 2009. 98 f. Dissertação (Mestrado em Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009.
https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/12904
identifier_str_mv FARIAS, Sandro Ricardo Alves. Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás. 2009. 98 f. Dissertação (Mestrado em Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009.
url https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/12904
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
BR
UFRN
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do Petróleo
Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
BR
UFRN
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do Petróleo
Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRN
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron_str UFRN
institution UFRN
reponame_str Repositório Institucional da UFRN
collection Repositório Institucional da UFRN
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@bczm.ufrn.br
_version_ 1855758871902027776