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Previous issue date: 2016-12-05 / This work is the development of a prototype for Stirling engine which was designed with the
aim of understanding the machine mainly about the component parts, construction difficulties
and type of relevant parameters for its performance. Starting from geometric and
thermodynamic data from the prototype, with application of the Schmidt modeling, a digital
program was developed to calculate values such as power output and efficiency. The
prototype was also used to carryd out bench tests using a data acquisition system
implemented in electronics platform Arduino Uno. Using Hall-effect and temperature sensors,
following the steps of the algorithm proposed by Conner, it was possible to raise data as
temperature and revolutions per minute (rpm) for the flywheel coupled to the prototype shaft,
these variables made possible to estimate the power output and operational conditions such
as the gas temperature in compression and expansion spaces, etc. The comparison between
results from simulations and the bench tests demonstrated the great influence of prototype
construction data (volumes, source temperature, etc.) on the output power and the
performance of the equipment and also how far is the constructed device from the ideal model
proposed by Schmidt. The experiments have shown that the prototype can reach a rotation
speed up to 1.200 rpm at 159 degrees Celsius of external engine heat source, with output
power of 100 milliwatt. The prototype resulting from this research, although small, has
allowed the access to important information that can open paths to the construction of larger
Stirling engines and consequently with output powers closer to practical use. / Este trabalho consiste no desenvolvimento de um protótipo didático de motor Stirling, que foi
concebido com o intuito de compreender a máquina principalmente em relação as partes
componentes, as dificuldades construtivas e os tipos de parâmetros relevantes para o
desempenho. Partindo de dados geométricos e termodinâmicos do protótipo, com aplicação da
modelagem de Schmidt, elaborou-se um programa digital que permite calcular grandezas
como potência de saída e rendimento. Empregando o protótipo, foram também realizados
ensaios em bancada de laboratório, para os quais utilizou-se um sistema de aquisição de dados implementado na plataforma eletrônica Arduino Uno. Através do uso de sensores de
efeito Hall e de temperatura, seguindo os passos do algoritmo proposto por Conner, foi
possível levantar dados como temperatura e revoluções por minuto (rpm) do volante acoplado
ao eixo do protótipo, o que permitiu estimar sua potência de saída e as condições
operacionais, como a temperatura do gás nos espaços de compressão e expansão, etc. A
comparação entre a simulação computacional e os resultados dos ensaios em bancada
demonstrou a influência dos dados construtivos do protótipo (volumes, temperatura da fonte,
etc.) sobre a potência de saída e o rendimento do protótipo e também o quão distante está o
dispositivo construído do modelo ideal proposto por Schmidt. Os resultados obtidos pelos
ensaios mostraram que o protótipo alcança velocidade de rotação de até 1.200 rpm a uma
temperatura de 159 graus Celsius da fonte térmica externa ao motor, com potência de saída
de 100 miliwatt. O protótipo resultante desta pesquisa, apesar de pequeno porte, permitiu a
obtenção de informações importantes que podem abrir caminhos para a construção de
motores Stirling de maiores dimensões e consequentemente com valores de potências de
saída para utilização prática.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/6741 |
| Date | 05 December 2016 |
| Creators | Dias, Laura Vitória Rezende |
| Contributors | Alves, Antônio César Baleeiro, Guimarães, Geraldo Caixeta, Marra, Enes Gonçalves, Kitatani Júnior, Sigeo |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e da Computação (EMC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -5088589215393046129, 600, 600, 600, -7705723421721944646, -7281048703303895752 |
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