Sistema de secagem solar para frutos tropicais e modelagem da secagem de banana em um secador de coluna estática

In this study were projected, built and tested an electric solar dryer consisting of a solar collector, a drying chamber, an exhaust fan and a fan to promote forced hot air convection. Banana drying experiments were also carried out in a static column dryer to model the drying and to obtain parameters that can be used as a first approximation in the modeling of an electric solar dryer, depending on the similarity of the experimental conditions between the two drying systems. From the banana drying experiments conducted in the static column dryer, we obtained food weight data as a function of aqueous concentration and temperature. Simplified mathematical models of the banana drying were made, based on Fick s and Fourier s second equations, which were tested with the experimental data. We determined and/or modeled parameters such as banana moisture content, density, thin layer drying curves, equilibrium moisture content, molecular diffusivity of the water in banana DAB, external mass transfer coefficient kM, specific heat Cp, thermal conductivity k, latent heat of water evaporation in the food Lfood, time to heat food, and minimum energy and power required to heat the food and evaporate the water. When we considered the shrinkage of radius R of a banana, the calculated values of DAB and kM generally better represent the phenomenon of water diffusion in a solid. The latent heat of water evaporation in the food Lfood calculated by modeling is higher than the latent heat of pure water evaporation Lwater. The values calculated for DAB and KM that best represent the drying were obtained with the analytical model of the present paper. These values had good agreement with those assessed with a numeric model described in the literature, in which convective boundary condition and food shrinkage are considered. Using parameters such as Cp, DAB, k, kM and Lfood, one can elaborate the preliminary dryer project and calculate the economy using only solar energy rather than using solar energy along with electrical energy

Análise da relação desempenho/custo de alguns coletores solares comerciais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Experimental verification of a standard test procedure for solar collectors /

Includes bibliographical references.

Produção e análise do desempenho óptico e elétrico de filmes finos de SnO2:F para aplicações fotovoltaicas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

EXPERIMENTAL DEMONSTRATION OF LIGHT TRAPPING AND INTERNAL LIGHT SCATTERING IN SOLAR CELLS

Renewable energy technologies have long-term economic and environmental advantages over fossil fuels, and solar power is the most abundant renewable resource, supplying 120 PW over earth’s surface. In recent years the cost of photovoltaic modules has reached grid parity in many areas of the world, including much of the USA. A combination of economic and environmental factors has encouraged the adoption of solar technology and led to an annual growth rate in photovoltaic capacity of 76% in the US between 2010 and 2014. Despite the enormous growth of the solar energy industry, commercial unit efficiencies are still far below their theoretical limits. A push for thinner cells may reduce device cost and could potentially increase device performance. Fabricating thinner cells reduces bulk recombination, but at the cost of absorbing less light. This tradeoff generally benefits thinner devices due to reduced recombination. The effect continues up to a maximum efficiency where the benefit of reduced recombination is overwhelmed by the suppressed absorption. Light trapping allows the solar cell to circumvent this limitation and realize further performance gains (as well as continue cost reduction) from decreasing the device thickness. This thesis presents several advances in experimental characterization, theoretical modeling, and device applications for light trapping in thin-film solar cells. We begin by introducing light trapping strategies and discuss theoretical limits of light trapping in solar cells. This is followed by an overview of the equipment developed for light trapping characterization. Next we discuss our recent work measuring internal light scattering and a new model of scattering to predict the effects of dielectric nanoparticle back scatterers on thin-film device absorption. The new model is extended and generalized to arbitrary stacks of stratified media containing scattering structures. Finally, we investigate an application of these techniques using polymer dispersed liquid crystals to produce switchable solar windows. We show that these devices have the potential for self-powering.

Programa de simulação de sistemas de aquecimento Solar.

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um programa computacional que simula o desempenho térmico de um sistema de aquecimento solar de água com circulação forçada, adequado para uso em edificações. O programa trabalha realizando o balanço de massa e de energia no reservatório térmico a cada hora, tendo como valores de entrada dados do ano meteorológico típico da localidade selecionada e a vazão de água quente de consumo. Os componentes do sistema são o reservatório térmico de água quente com aquecedor auxiliar interno, o coletor solar e a bomba de circulação. A base de dados meteorológicos escolhida foi a do projeto SWERA, que contém arquivos no formato padrão TMY disponíveis na internet para um número considerável de cidades, incluindo diversas localidades brasileiras. Foi proposto um modelo de temperatura de água da rede de abastecimento relacionado com a temperatura do solo, dado disponível nos arquivos de entrada utilizados. O programa utilizou como referência para a validação dos modelos de cálculo resultados obtidos pelo programa comercial de simulação TRNSYS. Foram comparados resultados para os modelos de irradiação incidente em superfície inclinada, do coletor solar e do sistema completo. Para isto foram simulados sistemas localizados em quatro cidades distintas com climas diferentes. O tempo total usado nas simulações foi de um ano e os resultados das comparações dos valores resultantes foram considerados satisfatórios.

Sistemas solares térmicos por medida: avaliação de comportamento térmico a longo prazo

Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014

Análise de um sistema de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval

De modo a eliminar a propagação de fissuras ocorridas em condutas de evacuação de produtos da combustão de turbinas a gás utilizadas para propulsão naval, neste estudo é feita a avaliação de diferentes geometrias alternativas para a estrutura mencionada, assim como se avalia a possibilidade de substituição local, nas zonas críticas, do material actualmente utilizado na conduta por uma nova liga de alta resistência. A possibilidade de utilizar um novo aço inoxidável austenítico Cr-Mn, de alta resistência (ThyssenKrupp, 2009), está a ser estudada e alguns resultados experimentais efectuados a este material, obtidos a temperatura ambiente e a alta temperatura, são apresentados. Este trabalho pode ser dividido em duas partes principais. Uma primeira parte onde se apresenta a análise experimental realizada e uma segunda parte, que trata a simulação numérica da conduta por elementos finitos. Na análise experimental foram realizados ensaios de tracção uniaxial, ensaios de dureza e de caracterização geométrica do cordão de soldadura de ligações soldadas de tipo topo a topo entre o aço AISI 316L e o aço Cr-Mn. Alguns dos resultados experimentais obtidos em provetes soldados com combinações dos materiais de base, aço AISI316L e Cr-Mn, a 24ºC e 350ºC, são: a tensão de cedência do aço Cr-Mn é cerca de 66% e 35% mais elevada que a obtida para o aço AISI 316L, a 24 e 350ºC, respectivamente; a tensão de rotura é também 33% e 19% mais elevada que o aço AISI 316L, para as mesmas temperaturas. Os ensaios de dureza revelam valores médios que estão de acordo com as propriedades mecânicas obtidas à temperatura ambiente. Tendo como referência os resultados experimentais obtidos para as propriedades mecânicas dos materiais, assim como a distribuição de temperaturas e de pressão interna devido aos gases resultantes da combustão, foi feita a simulação numérica de diferentes geometrias da conduta, tendo sido determinado o nível das tensões presentes na superfície da conduta. A distribuição de temperatura e pressão introduzidas nas análises numéricas foram calculadas e verificada a sua validade por comparação com os resultados obtidos por (Cruz, 2009). Os resultados das análises numéricas sugerem que a alteração da geometria actual da conduta pode ser benéfica uma vez que as tensões principais máximas induzidas na estrutura podem diminuir mais de 26%, quando comparadas com as tensões termomecânicas induzidas na geometria actual da conduta.

Desempenho de um pavimento flexível solicitado por simulador de tráfego

Esta dissertação apresenta os resultados de uma análise experimental de um pavimento flexível solicitado por um simulador de tráfego linear. A pista experimental (com 20 m de comprimento e 3,5 m de largura) tem uma estrutura representativa de pavimentos existentes no Rio Grande do Sul: camada final de terraplenagem de argila laterítica, sub-base de macadame seco, base de brita graduada, camada de concreto asfáltico de 4 cm trincada e recapeamento, também em CBUQ, de 5 cm. A pista foi dividida em três regiões, sendo que em duas a camada trincada e o recapeamento foram ligados por mantas geotêxteis impregnadas de asfalto. O tráfego foi aplicado ao longo de duas faixas. A Faixa A, com 70 cm de largura, foi ensaiada entre setembro e dezembro de 1999, sendo aplicados cerca de 50.000 ciclos de carga de eixo de 100 kN e mais de 30.000 cargas de eixo de 120 kN. A Faixa B, com 100 cm de largura, foi ensaiada entre maio de 2000 e março de 2001, aplicando-se cerca de 345.000 ciclos de carga de eixo de 100 kN. Ao longo do período de ensaio foram medidas deflexões, bacias de deformação e deformações permanentes (afundamentos nas trilhas de roda e irregularidade longitudinal). Os parâmetros ambientais foram monitorados e mediram-se temperaturas do pavimento em duas profundidades da camada asfáltica. Os resultados do estudo explicitaram a influência marcante da temperatura do pavimento na deformabilidade plástica do concreto asfáltico. O aumento da temperatura e da carga de eixo na Faixa A também resultou em aumento das deflexões, sugerindo o início da fase de fadiga. Esse comportamento não foi observado na Faixa B, na qual o tráfego ocorreu em condições de temperatura controlada Não se observou reflexão de trincas, sequer na região sem camada intermediária. Entretanto, a extração de placas mostrou a eficiência do geotêxtil no desvio na direção de propagação das trincas, retardando a reflexão das mesmas através do recapeamento asfáltico. Também se observou que o geotêxtil confinou a fluência do concreto asfáltico na camada de recapeamento, evitando danos às camadas inferiores. Finalmente, propõe-se nesta dissertação modelos estatísticos de grande significância que permitem estimar a temperatura no interior do pavimento em função da temperatura do ar e da irradiação solar.

Viabilidades térmica, econômica e de materiais de um sistema solar de aquecimento de água a baixo custo para fins residenciais

An solar alternative system for water heating is presented. Is composed for one low cost alternative collector and alternative thermal reservoir for hot water storing. The collector of the system has box confectioned in composite material and use absorption coils formed for PVC tubes. The box of hot water storage was confectioned from a plastic polyethylene drum used for storage of water and garbage, coated for a cylinder confectioned in fiber glass. The principle of functioning of the system is the same of the conventionally. Its regimen of work is the thermosiphon for a volume of 250 liters water. The main characteristic of the system in considered study is its low cost, allowing a bigger socialization of the use of solar energy. It will be demonstrated the viabilities thermal, economic and of materials of the system of considered heating, and its competitiveness in relation to the available collectors commercially. Relative aspects will be boarded also the susceptibility the thermal degradation and for UV for the PVC tubes. It will be shown that such system of alternative heating, that has as main characteristic its low cost, presents viabilities thermal, economic and of materials

Estudo térmico de um sistema solar de aquecimento de água residencial para duas configurações de superfície absorvedora

It presents a solar collector to be used in a system for heating water for bathing, whose main characteristics are its low cost and easy manufacturing and assembly. The absorbing surface of the collector is formed by an aluminum plate with eight flaps where they lodge PVC pipes. The catchment area of solar radiation corresponds to 1.3 meters. The collector box was made of wood, is covered by transparent glass and thermal insulation of tire chips and expanded polystyrene (EPS). Absorber tubes were connected in parallel through the use of PVC fittings and fixed to the plate by the use of metal poles and rivets. The entire absorber received paint flat black for better absorption of sunlight. The system worked on a thermosiphon assembly and absorber of the collector has been tested in two configurations: with the tubes facing up, directly exposed to the impact of sunlight and facing down, exchanging heat with the plate by conduction. It was determined the most efficient configuration for the correct purpose. The solar collector was connected to a thermal reservoir, also alternative, low-cost forming the system of solar water heating. We evaluated thermal parameters that proved the viability of the heating system studied

Construção e analise de desempenho de um sistema de aquecimento solar de água utilizando placa de policarbonato como superfície absorvedora

It was studied a system for heating water to be used to obtain water for bathing at home, the absorbing surface of the collector is formed by one plate of polycarbonate. The polycarbonate plate has 6 mm thick, 1.050 mm wide and 1.500 mm long with an area equal to 1,575 m². The plate was attached by its edges parallel to PVC tubes of 32 mm. The system worked under the thermo-siphon and was tested for two configurations: plate absorber with and without isolation of EPS of 30 mm thick on the bottom surface in order to minimize heat losses from the bottom. The tank's thermal heating system is alternative and low cost, since it was constructed from a polyethylene reservoir for water storage, with a volume of 200 liters. Will present data on the thermal efficiency, heat loss, water temperature of thermal reservoir at the end of the process simulation and baths. Will be demonstrated the feasibility of thermal, economic and material pickup proposed for the intended purpose.

Análise das medidas de boa e má diversidade na construção de comitês de classificadores através de metaheurísticas de otimização multiobjetivo

Committees of classifiers may be used to improve the accuracy of classification systems, in other words, different classifiers used to solve the same problem can be combined for creating a system of greater accuracy, called committees of classifiers. To that this to succeed is necessary that the classifiers make mistakes on different objects of the problem so that the errors of a classifier are ignored by the others correct classifiers when applying the method of combination of the committee. The characteristic of classifiers of err on different objects is called diversity. However, most measures of diversity could not describe this importance. Recently, were proposed two measures of the diversity (good and bad diversity) with the aim of helping to generate more accurate committees. This paper performs an experimental analysis of these measures applied directly on the building of the committees of classifiers. The method of construction adopted is modeled as a search problem by the set of characteristics of the databases of the problem and the best set of committee members in order to find the committee of classifiers to produce the most accurate classification. This problem is solved by metaheuristic optimization techniques, in their mono and multi-objective versions. Analyzes are performed to verify if use or add the measures of good diversity and bad diversity in the optimization objectives creates more accurate committees. Thus, the contribution of this study is to determine whether the measures of good diversity and bad diversity can be used in mono-objective and multi-objective optimization techniques as optimization objectives for building committees of classifiers more accurate than those built by the same process, but using only the accuracy classification as objective of optimization

Estudo experimental de vigas de alvenaria estrutural sujeitas à flexão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)