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Análise numérica e experimental dos campos de temperatura e velocidade em armazenadores térmicos / Numerical and experimental analysis of the fields of temperature and speed in storage tanks

Oliveski, Rejane De Césaro January 2000 (has links)
Apresenta-se uma tese de doutorado envolvendo uma análise numérica e experimental dos campos de temperatura e velocidade em armazenadores térmicos via calor sensível. A abordagem experimental é desenvolvida em um tanque cilíndrico vertical de aço inoxidável, com razão de aspecto (H/D) de aproximadamente 1,4. Mediu-se de forma sistemática a temperatura em 28 posições no interior do reservatório e 14 ao longo da sua parede. Os sensores utilizados são termopares, sendo a armazenagem e o processamento dos dados realizados em um sistema de aquisição de dados HP75000, associado a um computador. A abordagem numérica é realizada a partir de um modelo bidimensional, transiente, não linear, em coordenadas cilíndricas, utilizando o método dos volumes finitos, tanto em situações de escoamento em forma laminar quanto turbulenta. São apresentados resultados numéricos e experimentais. A validação experimental do modelo numérico é realizada em duas fases. Na primeira delas, chamada de resfriamento rápido, são utilizadas condições de contorno de isolamento perfeito no topo e base do reservatório, enquanto que a parede lateral, sem isolamento térmico, recebe condição de primeira espécie, fornecida pela leitura dos termopares. Na segunda etapa, resfriamento lento, o domínio computacional é aumentado de forma a incluir o isolamento térmico das paredes e demais componentes estruturais do reservatório, que passam a receber a condição de contorno de terceira espécie, mais realista. Também é implementada a condição de convecção mista decorrente da convecção natural e da convecção forçada, imposta pelos fluxos de entrada e saída no reservatório. Uma vez que neste caso haverá a ocorrência de zonas turbulentas e zonas relaminarizadas no interior do reservatório, um modelo de turbulência para baixos números de Reynolds é usado. Os resultados desta simulação também são validados com dados experimentais, os quais são obtidos com a implementação de um circuito hidráulico ao reservatório utilizado na análise da convecção natural. Como aplicação simula-se o resfriamento de tanques com diversas razões de aspecto e isolamentos térmicos. Os campos de temperatura obtidos com estas simulações são utilizados de duas maneiras. Na primeira delas é obtido o número de Nusselt médio em função da diferença de temperatura média do reservatório e a temperatura ambiente. O número de Nusselt é correlacionado em função da razão de aspecto, perdas térmicas para o ambiente e volume do reservatório. Na segunda etapa, estes resultados são comparados com os obtidos com os modelos simplificados de Múltiplos Nós, freqüentes na literatura aplicada no âmbito da energia solar. / This doctoral thesis presents a numerical and experimental analysis of the temperature and velocity fields in sensible heat storage tanks. The experimental analysis utilizes a cylindrical vertical stainless steel water tank, with aspect ratio (H/D) of 1.4. The temperatures at 28 points inside the reservoir were systematically registered as well as other 14 along its walls. Thermocouples were employed to sense these temperatures, being their output voltages measured by a computer controlled data acquisition system and recorded to the computer hard disk. The numerical analysis is made through a bidimensional, transient, non-linear model, in cylindrical coordinates. The finite volumes method was employed in laminar as well as in turbulent flow conditions. Both numerical and experimental results are presented in this work. The numeric model is experimentally validated in two stages. At the first one, named fast cooling, the boundary conditions are of perfect thermal insulation at the tank top and bottom, while its non-insulated vertical walls are submitted to a prescribed condition, provided by the temperature readings. At the second stage, named slow cooling, the computational domain is enlarged in order to include the walls insulation and other structural components of the tank, submitted then to the more realistic boundary condition of third kind. The mixed convection condition, originated from the natural and forced convection imposed by inlet and outlet flows, is also implemented. Because in this case there will be turbulent and relaminarized regions inside the tank, a model for low Reynolds number was employed. The results from this simulation were also validated with experimental data, obtained from the implementation of an external hydraulic circuit connected to the tank. As an example of application, the cooling of tanks with several aspect ratios and different types of insulation were simulated. The temperature fields obtained from these simulations were used in two ways. In the first one is obtained the average Nusselt number in function of the difference between the average temperature inside the tank and the ambient temperature. These results are correlated to the aspect ratio, thermal losses to the ambient and tank volume. To conclude, these results were compared to those obtained with Multiple Node models, commonly applied at the solar energy field.
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Secadores para pimenta do reino utilizando energia solar

Koury, Ricardo Nicolau Nassar 16 July 2018 (has links)
Orientadores: Isaias de Carvalho Macedo, Joaquim Severino de Paiva Netto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T21:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Koury_RicardoNicolauNassar_M.pdf: 920941 bytes, checksum: 2cf03bad2768791142480fb4122b78f0 (MD5) Previous issue date: 1979 / Resumo: Foi realizado um estudo da secagem da pimenta do reino com o ar aquecido através de coletores solares. O coletar solar e a câmara de secagem foram projetados de maneira a obter um bom desempenho e aceitação comercial na secagem da pimenta do reino. / Abstract: It was studied the drying of pepper (piper nigrum) with hot air supplied by a solar collector. The solar collector and the drying chamber as well as the air flow were dimensioned to servie a good commercial drying of the pepper. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica
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Caracteristicas dinamicas de um sistema de aquecimento de agua e geração de vapor utilizando energia solar

Hernandez Mendoza, Oscar Saul 17 July 2018 (has links)
Orientador : Isaias de Carvalho Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T18:02:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HernandezMendoza_OscarSaul_D.pdf: 14723627 bytes, checksum: 41090d87e984ba2964bf54fbff696205 (MD5) Previous issue date: 1982 / Resumo: Foi desenvolvido, construído e testado, um protótipo gerador de água quente e vapor para uso industrial, com características apropriadas para testes de operação manual ou automática. Estuda-se o efeito que materiais, dimensões e fluxos de massa tem sobre o comportamento transiente dos componentes de um sistema indireto solar de geração de água quente ou vapor para usos na indústria. Desenvolve-se uma metodologia para a análise da operação transiente deste tipo de sistemas, utilizando um modelo matemático que simula com precisão aceitável o comportamento real do sistema simulando o comportamento do sistema minuto a minuto. Os resultados deste estudo fornecem relações gerais entre o tamanho do campo coletor, a massa necessária no armazenador e o fluxo de massa especifica através do campo coletor / Abstract: Not informed. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica
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Projeto para uso de energia solar para aquecimento de banho de neutralização na decapagem de fio máquina de indústria siderúrgica

Bodanese, Luiz Fernando January 2018 (has links)
Este trabalho apresenta uma avaliação de possibilidade técnica e viabilidade econômica de uso de energia solar como alternativa à energia elétrica no aquecimento de banho de neutralização na decapagem de fio máquina de indústria siderúrgica. O trabalho contém o dimensionamento de um sistema utilizando 35 conjuntos de coletores solares de tubo evacuado, totalizando uma área de absorção de 84 m2, além de um tanque térmico, tubulações e acessórios necessários. Para a simulação da economia de energia possível, inicialmente foram obtidos valores de referência de irradiação total e temperatura ambiente a cada hora do ano, inserindo-se a irradiação média mensal e a longitude e latitude do local de interesse no software Radiasol (Krenzinger e Bugs, 2010), desenvolvido na UFRGS. Estes dados foram alocados em uma planilha Excel gerando uma tabela com um total de 3760 linhas. Em seguida foram calculados e inseridos sequencialmente, em cada linha da planilha, os valores de área de coleta, eficiência dos coletores, calor absorvido, potência necessária, acúmulo de energia e temperatura da água no tanque térmico. Por último foi totalizada a energia absorvida ao longo do ano e calculada a economia resultante para diversos valores de custo de kWh. A análise econômica indicou uma taxa anual de retorno do investimento entre 3,19% e 24,7% quando considerado um período de 10 anos. Ressalta-se que além dos fatores técnico e econômico, a viabilização de projetos utilizando energia solar também contribui para disseminar uma nova cultura de aproveitamento energético com benefícios ambientais, na medida em que reduz a emissão de gases efeito estufa, que em grande parte são associados a atividade industrial. Este benefício ambiental resulta na melhoria da imagem da empresa. / This work presents a study of technical and economic viability of using solar energy for heating water of the neutralizations tank in the pickling process of wire rod in one steel mill when compared to the use of electric energy. The work contains the design of a system of 35 sets of evacuated solar collectors, with 84 m2 of absorption area besides the necessary thermic tank, pipes and accessories. The economic evaluation resulted in a return rate between 3,19% and 24,7% when considering 10 years of operation. To simulate the possible saving of energy, the first step was to obtain reference values for total irradiation and local temperature filling in the monthly irradiation average, the longitude and latitude of the site of the project, in the software Radiasol (Krenzinger e Bugs, 2010), developed in UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul). These data were inserted in an Excel spreadsheet generating a table with 3760 lines. After that, in each line of the table, the values of collecting area, collector efficiency, absorbed heat, energy demand, energy build up and temperature in the thermal tank were calculated and inserted. Then, the annual absorbed energy and energy saving were calculated for several values of kWh. The economic analysis indicates an annual return rate between 3,19% and 24,7%, when considered a 10 years period. It is important to highlight that, beyond the technical and economic factors, the implementation of solar energy projects also contributes to disseminate a new culture of energy use with environmental benefits. Among these benefits is the reductions of greenhouse gases that are associated with the industrial activity. This environmental benefit improves the company image.
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Estudo sobre piscina solar / Study on solar pool

Brito, Jose Clet 23 March 2006 (has links)
Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T17:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brito_JoseClet_M.pdf: 4633715 bytes, checksum: 1c1eff1cb154ddf97b9f0996fa4289bf (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho apresentamos um estudo sobre piscina solar, como retentora de energia térmica, para futura transformação em energia elétrica, sendo esta constituída por 03 camadas de água salgada com gradientes de densidades diferentes e em ordem crescente de cima para baixo, fazendo com que obtivéssemos 03 temperaturas também em ordem crescente. Fizemos o seu monitoramento durante onze dias, e os dados obtidos nos ensaios permitiram uma análise das diferenças entre as temperaturas final e inicial, da zona de armazenamento, zona intermediária, zona de superfície e o rendimento ao longo dos onze dias no intervalo de tempo das 8:00h. às 17:00h., conforme mostra as tabelas 4.1 a 4.12. A apresentação dos resultados em forma de gráfico é muito importante, pois permite extrair com mais realidade os parâmetros que descrevem, de forma simples, o omportamento da piscina solar de gradiente salino. As variações de temperatura de cada zona, para melhor visualização gráfica, são apresentadas nos gráficos 4.1 a 4.11, sendo nas ordenadas as temperaturas médias e nas abscissas os tempos. E, no gráfico 4.12, o rendimento em função da temperatura média. Após a realização dos ensaios, os pontos foram plotados, gerando os gráficos 4.1 a 4.12. Utilizamos o valor médio diário da radiação solar incidente, como sendo 837,34W/m2, segundo dados da Tese de Mestrado de LOPES, (2004), para latitude de 2,55º em relação a linha do equador em São Luís do Maranhão e a potência total disponível de 164,41W. Os dados experimentais informam que a temperatura máxima da zona de armazenamento foi obtido no 2º ensaio, correspondendo a 45ºC e sua eficiência máxima de 13,09%, obtido no 5º ensaio, com intervalo de confiabilidade, respectivamente iguais a [4,26 ; 8,26]% e [5,16 ; 6,32]ºC, conforme demonstrativo nos apêndices: D.2.10.2 e D.5.8.2 / Abstract: In this work we present a study on solar swimming pool, as retainer of thermal energy, for future transformation in electric energy, being this consisting by 03 salty with gradients of different densities and orderly water layers increasing from top to bottom, making with that we also got 03 temperatures orderly increasing. We made its monitoramento during eleven days, and the data gotten in the assays had allowed an analysis of the differences between the temperatures final and initial, of the zone of storage, intermediate zone, zone of surface and the income to the long one of the eleven days in the interval of time of 8:00h. to 17:00h., as it shows to tables 4,1 the 4.12. The presentation of the results in graph form is very important, therefore it allows to extract with more reality the parameters that they describe, of simple form, the behavior of the solar swimming pool of saline gradient. The variations of temperature of each zone, for better graphical visualization, are presented in graphs 4,1 the 4,11, being in commanded the average temperatures and the abscissas the times. E, in the graph 4,12, the income in function of the average temperature. After the accomplishment of the assays, the points had been located, generating graphs 4,1 the 4.12. We use the daily average value of the incident solar radiation, as being 837,34W/m2, according to data of the Thesis of Mestrado of LOPES, (2004), for latitude of 2,55º in relation the line of the equator in São Luís of the Maranhão and the available total power of 164,41W. The experimental data inform that the maximum temperature of the storage zone was gotten in 2º assay, corresponding 45ºC and its maximum efficiency of 13,09%, gotten in 5º assay, with trustworthiness interval, respectively equal [ 4,26; 8,26]% and [ 5,16; 6,32]ºC, as demonstrative in the appendices: D.2.10.2 and D.5.8.2 / Mestrado / Instrumentação e Controle Industrial / Mestre em Engenharia Mecânica
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Construção e avaliação de um coletor armazenador de energia solar, não convencional, para aquecimento de ar na secagem de produtos agricolas / Construction and evaluation of a collector storage of solar energy, unconventional, for heating air in the drying of agricultural products

Santos, Luiz Alberto dos 16 July 2018 (has links)
Orientador: Jorge E. Quintero Pinto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agricola / Made available in DSpace on 2018-07-16T22:13:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LuizAlbertodos_M.pdf: 9789379 bytes, checksum: 2161a4eb1a0306852cdb90e4682b1176 (MD5) Previous issue date: 1980 / Resumo: Construiu-se, com materiais de baixo custo e facilmente encontrados no mercado, tais como I tijolos, pedra britada, madeira e plástico, um coletor solar de 60 m2(3 m de largura por 20 m de comprimento), contendo um leito de pedras capaz de funcionar como armazenador de energia. O coletor solar foi empregado para aquecer o ar ambiente que, por sua vez, foi utilizado para secar, até o teor de 12%, base úmida, cinquenta e cinco toneladas de soja "Santa Rosa", com teor inicial médio de umidade de 17,2%, base úmida, contidas num silo metálico. Fez-se a avaliação matemática do coletor solar utilizando-se, para isso, um modelo baseado nos princípios da transferência de calor. O modelo empregado simulou, com precisão, os resultados experimentais da temperatura do ar na saída do coletor solar podendo, pois, ser utilizado para projetar novos coletores em 10 locais diferentes de onde se realizou o experimento. Determinou-se, posteriormente, o acréscimo de temperatura que deveria ser fornecido ao ar ambiente em diferentes condições atmosféricas, para que este ar, quando em contato com sementes de soja ou soja industrial com teor inicial de umidade de 18% ou de 20% base úmida, secasse o produto até 12%, base úmida. A vazão de ar necessário à secagem dos produtos em questão foram obtidas dos trabalhos de Villa et. al., 1978. De posse das vazões de ar e dos incrementos de temperatura, foram realizadas simulações das áreas coletoras, necessárias para aquecer a referida vazão de ar do incremento de temperatura em questão. Foram efetuados cálculos das áreas dos coletores plano e armazenador, necessárias para aquecer de 5ºC, diferentes vazoes de ar em três nIveis distintos de radiação solar. Estudou-se a influência da vazão de ar e da temperatura ambiente na eficiência do coletor armazenador para três níveis de radiação solar / Abstract: It was built with materials from low-cost and readily available in the market, I like bricks, crushed stone, wood and plastic, a solar collector of 60 m2 (3 m wide by 20 meters in length), containing a bed of stones able to function as storage of energy. The solar collector was used to heat the air which, in turn, was used for drying up the level of 12%, wet basis, fifty-five tons of soybeans "Santa Rosa", with an average initial moisture content of 17 , 2%, wet basis, contained in a metal silo. There was a mathematical evaluation of solar collector was used for this, a model based on the principles of heat transfer. The simulated model employee, accurately, the experimental results of air temperature in the output of solar collector can thus be used to design new collectors in 10 different locations from where the experiment took place. It was determined subsequently, the increase in temperature which should be provided to the ambient air in different weather conditions, so that this air, when in contact with soya beans or soya industry with initial moisture content of 18% or 20% wet basis, secasse the product by 12%, wet basis. The flow of air needed for drying of the products in question were obtained from the work of Villa et. al., 1978. With the flow of air and increases in temperature, were performed simulations of collecting areas, needed to heat the air that flow from the increase in temperature in question. Calculations were done in the areas of collectors and storage plan, needed to warm up to 5 C, different flow of air into three distinct levels of solar radiation. The influence of the flow of air and the ambient temperature in the collector efficiency of storage for three levels of solar radiation / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos
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Refrigeração com uso de energia solar. / Refrigeration using solar energy.

Escobedo, João Francisco 17 December 1987 (has links)
Uma simulação numérica do ciclo de refrigeração a adsorção é realizada para os pares zeólita-água e carvão ativo AC-35 metanol, justificando a escolha do par bem como do sistema de captação a serem utilizados no protótipo. O protótipo construído compreende um concentrador cilíndrico-parabólico com rastreamento solar, um tubo de calor e uma unidade frigorífica (com zeólita-água). Aspectos tecnológicos como válvulas, soldas e carregamento do par na máquina são analisados. Os resultados dos testes de desempenho são apresentados, discutidos e comparados com a literatura. Uma análise de custos é feita. Paralelamente, construímos termo pilhas pelo método da evaporação. Estas termopilhas foram utilizadas na construção do piranômetro e do pireliômetro. Os instrumentos são caracterizados em termos de sensibilidade, constante de tempo, linearidade, efeitos de temperatura e convecção natural. Os resultados desta caracterização são discutidos e comparados com um modelo fabricado pela Eppley. Finalmente, no apêndice I, testamos o desempenho de um coletor plano utilizando no absorvedor o revestimento seletivo de óxido de alumínio recentemente desenvolvido no IFQSC. As melhores condições para obtenção do revestimento seletivo em placas de grande porte são estudadas. / A numerical simulation of the adsorption refrigeration cycle was made for zeolite/water and activated carbon(AC-35)/ methanol pairs, to select the pair and the solar collector in the prototype. The fabricated prototype consists of a cylindrical paraolic concentrator with solar trackins, a heat pipe and the refrigeration unit (with the zeolite/water pair). The technical aspects of values, welds and out-gassing are analyzed. The results of the performance tests are presented, discussed and compared with the literature. An analysis of costs is made. In parallel thermopiles were constructed using the evaporation method. These thermopiles were used in the construction of the piranometer and the pirheliometer. The instruments were characterized in terms of: sensitivity, stability with time, linearity, effects of temperature and natural convenction. The results of this characterization are discussed and compared with a model made by Eppley. Finally, in Apendix I, we tested the performance of a flat plate collector using a selective coating of aluminium oxide (developed in IFQSC) as absorber. The Best conditions for obtaining the seletive coating on big size plates are discussed.
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Metodologia de análise do potencial solar e eólico na zona urbana apoiado em geoprocessamento - Caso USP Campus Butantã. / Methodology of analysis of solar and wind potential in the urban area supportes by geoprocessing: USP Butantã case.

Cruz, Francy Mayerly Sanchez 22 February 2017 (has links)
A geração de energia a partir de fontes renováveis tem apresentado um maior grau de relevância nos governos mundiais devido à crescente preocupação pelo meio ambiente e em especial pelos efeitos nocivos1 que a utilização de combustíveis fósseis produz. No panorama brasileiro essa preocupação está presente, e uma das ações implementadas corresponde ao estabelecimento de políticas que favorecem à geração de energia limpa como o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas (PROINFA). Por essa razão, é muito importante estabelecer e analisar o potencial de geração mediante fontes renováveis como solar e eólica que são as fontes que tem aumentado sua inserção na matriz energética brasileira nos últimos anos, além de ter demonstrado sua viabilidade econômica e técnica na maioria dos projetos. Essa análise inicial de levantamento de potencial deve estar apoiada em tecnologias como as ferramentas de geoprocessamento, que permitem otimizar variáveis como os recursos, o tempo, entre outras, para ter uma primeira aproximação e avaliação da escolha de fonte energética que seja mais adequada no local ou seleção de locais ótimos para a geração por determinado tipo de fonte, além de outras aplicações em diversos estudos no setor energético. Este projeto de pesquisa pretendeu propor uma metodologia para realizar uma pré-avaliação do potencial de geração por fontes renováveis, levando em conta uma análise conjunta de critérios com relação à infraestrutura existente, o cálculo do recurso energético, e um componente ambiental apoiado no geoprocessamento. Foi aplicado num estudo de Caso no Campus Butantã da Universidade de São Paulo, para o potencial de geração de energia solar e eólica. / The generation of energy from renewable sources has shown a greater degree of relevance in the world governments due to the growing concern for the environment and especially the harmful effects that the use of fossil fuels produces. In the Brazilian scenario this concern is present, and one of the implemented actions corresponds to the establishment of policies that favor the generation of clean energy such as the Alternative Sources Incentive Program (PROINFA). For this reason, it is very important to establish and analyze the generation potential using renewable sources such as solar and wind, which are the sources that have increased their insertion in the Brazilian energy matrix in recent years, besides having demonstrated their economic and technical feasibility in most Projects. This initial analysis of potential survey should be supported by technologies such as geoprocessing tools, which allow optimizing variables such as resources, time, among others, to have a first approximation and evaluation of the choice of energy source that is more appropriate in the place Or selection of optimal locations for generation by a particular type of source, as well as other applications in several studies in the energy sector. This research project intends to propose a methodology to carry out a pre-evaluation of the potential of generation by renewable sources, taking into account a joint analysis of criteria regarding the existing infrastructure, the calculation of the energy resource, and an environmental component supported in geoprocessing. It was applied in a case study at the Butantã Campus of the University of São Paulo, for the potential of solar and wind power generation.
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Concepção de um receptor de cavidade para concentração de energia solar para aplicação em reatores químicos. / Cavity receiver conception for solar concentrating chemical reators.

Nigro, Luciano Giannecchini 08 May 2015 (has links)
Este trabalho dimensionou um receptor de cavidade para uso como reator químico de um ciclo de conversão de energia solar para energia química. O vetor energético proposto é o hidrogênio. Isso implica que a energia solar é concentrada em um dispositivo que absorve a radiação térmica e a transforma em energia térmica para ativar uma reação química endotérmica. Essa reação transforma o calor útil em gás hidrogênio, que por sua vez pode ser utilizado posteriormente para geração de outras formas de energia. O primeiro passo foi levantar os pares metal/óxido estudados na literatura, cuja finalidade é ativar um ciclo termoquímico que possibilite produção de hidrogênio. Esses pares foram comparados com base em quatro parâmetros, cuja importância determina o dimensionamento de um receptor de cavidade. São eles: temperatura da reação; estado físico de reagentes e produtos; desgaste do material em ciclos; taxa de reação de hidrólise e outros aspectos. O par escolhido com a melhor avaliação no conjunto dos parâmetros foi o tungstênio e o trióxido de tungstênio (W/WO3). Com base na literatura, foi determinado um reator padrão, cujas características foram analisadas e suas consequências no funcionamento do receptor de cavidade. Com essa análise, determinaram-se os principais parâmetros de projeto, ou seja, a abertura da cavidade, a transmissividade da janela, e as dimensões da cavidade. Com base nos resultados anteriores, estabeleceu-se um modelo de dimensionamento do sistema de conversão de energia solar em energia útil para um processo químico. Ao se analisar um perfil de concentração de energia solar, calculou-se as eficiências de absorção e de perdas do receptor, em função da área de abertura de um campo de coleta de energia solar e da radiação solar disponível. Esse método pode ser empregado em conjunto com metodologias consagradas e dados de previsão de disponibilidade solar para estudos de concentradores de sistemas de produção de hidrogênio a partir de ciclos termoquímicos. / This work aimed to design a cavity receptor for purpose of chemical reactor for cycles of energy conversion of solar energy to chemical energy. The proposed chemical agent is hydrogen gas. Solar energy is concentrated in a device that absorbs thermal radiation, transforming it in thermal energy, used to activate chemical reactions. This reaction transforms the heat in hydrogen gas and the last, in its turn, can be used to generate other forms of energy. The first step oh this work was an assessment of metal/oxides pairs studied in literature, which can be used to activate thermochemical cycles for hydrogen production. These pairs were compared based in four parameters, important to cavity receptor design: reaction temperature, physical state of the reactants and products, material resistance to several cycles; hydrolysis reaction rate and other aspects. The chosen pair, rated as the higher average in all parameters, was the pair tungsten and tungsten trioxide. (W/WO3). Based in the literature, it was determined a standard reactor, which was studied regarding cavity reactor performance. By such analysis, it was possible to determine the main design parameters, therefore, cavity aperture, window transmissivity, and the cavity geometric dimensions. The results allowed to establish a mathematical model in which solar energy can be converted in useful energy for chemical processes, inside a cavity receptor. Given a profile of solar energy concentration, it was calculated absorption and energy lost efficiencies, related to a solar concentration field and radiation available. This method can be used in tandem with available methodologies and data of solar predictions for hydrogen production by concentration systems via thermochemical cycles.
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An?lise de gettering e do campo retrodifusor de c?lulas solares dopadas com boro

Pinto, Jaqueline Ludvig 26 March 2008 (has links)
Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 401363.pdf: 915888 bytes, checksum: c2f0a113e209f1e28e73ebf033426cfb (MD5) Previous issue date: 2008-03-26 / Esta disserta??o teve como objetivo otimizar e analisar a forma??o do campo retrodifusor formado com boro e os efeitos de gettering e de contamina??o com a deposi??o por spin-on do dopante l?quido PBF20 e posterior difus?o em forno convencional, bem como desenvolver dois tipos de processos para fabrica??o de c?lulas solares de 62 cm? com a estrutura n+pp+ em substratos de Si-CZ. Os efeitos de gettering e de contamina??o foram avaliados por meio da medi??o do tempo de vida dos portadores minorit?rios. Constatou-se que o tipo de tubo, o valor do tempo de vida dos minorit?rios inicial e o tipo de l?mina de sil?cio n?o interferem no valor do tempo de vida dos minorit?rios ap?s difus?o do dopante PBF20, com valor m?dio final da ordem de 11 μs para todas as amostras. Os resultados experimentais da resist?ncia de folha (R□) mostraram que a melhor velocidade angular utilizada para a deposi??o do dopante deve ser de 3000 rpm e que para obter a resist?ncia de folha da ordem de 20 Ω/□, a difus?o deve ser a 1000 ?C durante 30 minutos. Foram desenvolvidos dois processos para fabrica??o de c?lulas solares com boro na face posterior, formado com o dopante l?quido PBF20 difundido em forno convencional. No primeiro processo implementado, as difus?es de boro e f?sforo foram realizadas em processos separados. Foram avaliados dois processos de oxida??o a 1000 ?C para prote??o da face com boro da difus?o de f?sforo. Para o tempo de oxida??o de 30 minutos, a R□ das regi?es dopadas com boro aumentou para (42 ? 2) Ω/□. No entanto, quando a oxida??o foi realizada durante 120 min este par?metro permaneceu similar ao valor anterior ? oxida??o. A maior efici?ncia das c?lulas industriais foi de 10,4 % com um fator de forma de 0,74, t?pico para metaliza??o por serigrafia. Para c?lulas de 4,16 cm?, a maior efici?ncia foi de 12,3%. O segundo processo desenvolvido foi focado na difus?o simult?nea de boro e f?sforo. Com a difus?o a 900 ?C durante 15 min, a maior efici?ncia foi de 10,5 %, muito pr?xima ao valor obtido com o processo de difus?o de boro e f?sforo separados. Na difus?o a 1000 ?C com dura??o de 30 min, a efici?ncia m?xima obtida com este processo foi 16 de 8,2%. No processo de co-difus?o a 820 ?C durante 15 min, a densidade de corrente de curto-circuito m?dia e a tens?o de circuito aberto foram ligeiramente maiores que o resultado para a co-difus?o a 900 ?C. No entanto, a melhor efici?ncia foi de 9,9%, limitada pelo fator de forma. Em resumo, contatou-se que a difus?o de boro a partir do dopante l?quido PBF20 em forno convencional limita o tempo de vida dos portadores minorit?rios e que o processo de difus?o simult?nea de boro e f?sforo permite fabricar c?lulas solares industriais de 10,5%.

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