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Projeto e construção do forno de energia solar concentrado

Abstrato

Esta tarefa é sobre o design e desenvolvimento de um aquecedor solar centralizado. O objetivo básico da pesquisa é oferecer informações sobre o estilo e os princípios de funcionamento do forno solar. O projeto utilizou um concentrador parabólico e projetamos o aquecedor de forma cilíndrica com aço devido ao seu corpo e um capacete externo de bicicleta esportiva de cobre. Para melhorar a eficiência do forno através deste projeto, aletas minerais de cobre foram afixadas no interior para melhorar a transferência de calor dentro do forno. Após a fabricação e montagem, testamos o forno com e sem ataque e houve claramente uma diferença observada após as gravações feitas em um intervalo de 20 momentos. As temperaturas do ar interno registradas após 20 minutos foram de cinquenta e cinco sem luta e sessenta e cinco com nadadeiras. Durante a avaliação, a temperatura máxima registrada no forno foi de cerca de 173 (temperatura do ar) e 238 (temperatura de ponta fina), essas temperaturas são altas o suficiente para serem usadas em inúmeras aplicações domésticas, como preparação de alimentos.

fundo

A energia solar é sem dúvida a fonte mais antiga de energia. Realmente é basicamente a luz radiante e o calor do sol. No entanto, poderíamos rastrear todos os outros tipos de energia utilizados na Terra até o sol. Aproveitar a energia solar tem sido o objetivo de várias pesquisas por muitos anos. Acreditamos que os recursos para combustíveis estruturados fósseis, incluindo petróleo e carvão, são limitados e logo poderão desaparecer. Muitos cientistas trabalham para usar a energia solar para diferentes propósitos.

A história da energia solar é tão antiga quanto a humanidade e, ao longo dos dias passados ​​por duas gerações, essa energia foi progressivamente usada diretamente para produzir eletricidade ou em aplicações para satisfazer necessidades distintas da humanidade. Certamente uma dessas aplicações está na criação de fornos solares que podem ser usados ​​para muitos propósitos. Um forno solar é uma estrutura que utiliza energia solar concentrada para produzir grande calor, geralmente pertencente à indústria. Espelhos ou heliostatos parabólicos focalizam completamente a luz em um ponto focal. A temperatura no ponto focal pode muito bem atingir temperaturas muito altas e esse calor pode ser usado para gerar eletricidade, derreter metais e gerar hidrogênio, gás ou nanomateriais. Um forno solar utiliza refletores para canalizar e concentrar a energia solar, produzindo calor. Os tamanhos dos fornos solares podem variar de pequeno a enorme, dependendo das necessidades de calor preferidas. No passado, por volta do século VII, as pessoas usavam lupas de forma direta para gerar luz concentrada do sol e a usavam domesticamente na fabricação de madeira para pegar fogo na preparação de alimentos. No entanto, ao longo dos anos, modificações e melhorias na tecnologia neuro-científica levaram à disponibilidade de fornos solares mais sofisticados. O maior forno de energia solar fica em Odeillo, nos Pirineus Orientais, na França, inaugurado em 1970.

Objetivos

O objetivo principal deste projeto é projetar e construir um forno solar em funcionamento. O principal objetivo do projeto do forno solar será criar calor a partir da luz solar como fonte de energia de alta intensidade destinada a procedimentos de alta temperatura. Neste projeto, o objetivo é sempre produzir condições suficientemente altas para serem usadas na culinária de alimentos, para uso doméstico ou profissional. 1) 3 Limitações e Oportunidades Um meio viável de consertar essa tecnologia é aquele ao qual esse trabalho será limitado, produzindo faixas de temperatura altas o suficiente para causar combustível na madeira (carbonização) e também suficientemente eficiente para ajudar a cozinhar alimentos em casa. Os constituintes de um forno de energia solar serão bem documentados, pois as grandes vantagens econômicas dos fornos solares são enormes. No entanto, 1 restrição à sua criação é um alto custo inicial, embora, inversamente, uma vez iniciado, possa haver apenas muito poucos custos operacionais necessários para continuar. Ao trocar os fornos convencionais, como arco elétrico e altos-fornos, com um forno fotovoltaico funcionando com muito calor, as emissões de dióxido de carbono (CO2) e a ingestão de energia serão bastante reduzidas, o que pode melhorar muito a nossa sociedade. Este trabalho abordará o tópico do forno solar em detalhes, começando por fornecer informações sobre outros trabalhos de pesquisa sobre a revisão de literatura sobre o assunto, enumerando a estratégia, o design e os cálculos com este projeto e, depois disso, terminando com uma parte de conclusão e discussão.

Uma Breve História do Forno Solar

Um forno solar certamente não é realmente um forno, mas apenas sugere um sistema óptico que recebe radiação de energia solar por um entusiasta e o concentra em uma pequena região.Em um caso em que esse tipo de força radiante altamente centralizada é canalizada para uma cavidade, é possível obter altas temperaturas devido ao calor gerado. Na verdade, é realmente essa cavidade que é o forno e representa uma pequena parte de todo o sistema, portanto, não é extraviado, para chamar fornos solares: concentradores de energia solar.

Pensar em usar energia solar para produzir altas temperaturas não é novidade. Em 212 N. C. Arquimedes presumivelmente incendiou a marinha romana, concentrando os raios de equipe dos navios por meio de várias centenas de espelhos de avião. Nas gerações 17 e 18, tanto os espelhos de aumento quanto os contatos foram usados, e em 1772 Lavoisier criou um forno com uma lente coletor usando um diâmetro de cerca de 1,5 metro, no qual esse indivíduo quase atingiu o ponto de derramamento da platina (1773 a C). Após o trabalho de Lavoisier, até o início do século 20, os fornos fotovoltaicos foram completamente descartados. No entanto, em 1921, Straubel e seus colaboradores no Zeiss Business, na Indonésia, construíram o primeiro forno refletor moderno. Isso foi realizado com um espelho parabólico de copo de cerca de seis pés de diâmetro e comprimento central de 2 pés, em direção às temperaturas finais acima de 3000 ° C. Este tipo de caminho pavimentado para o uso de diferentes tamanhos de espelhos parabólicos. Straubel tinha um colaborador adicional na pessoa de W. Conn, ele construiu um forno de 10 pés que foi instalado no Rockhurst College, no Kansas, EUA. Este forno é feito de uma peça leve de liga de alumínio e ainda está operacional para a Convair em San Diego, que é usado para pesquisa de materiais em temperatura quente. Além disso, espelhos de holofotes com cerca de um metro e meio de altura são bons concentradores e estão funcionando em vários laboratórios nos Estados Unidos.

A maior instalação de fornos solares de vários tamanhos está localizada em Montlouis, nos Pirineus franceses. O professor FelixTrombe, cérebro do laboratório para o estudo da energia solar, possui seis fornos em operação e estes são fabricados com vitrines parabólicas de holofotes alemãs. Eles têm 6,5 dedos no diâmetro e também há certamente um forno significativo que pode ter 35 pés de diâmetro. O refletor de tamanho grande é construído com 3500 espelhos decorativos planos de tamanho menor, presos a um corpo de furto de forma parabólica. Para obter uma melhor focagem, cada espelho usado é dobrado por meios mecânicos e uma curvatura próxima a 4 pode ser alcançada com uma grande parábola. Um outro aquecedor maior foi produzido, com muito mais do que 100 dedos e após o design, seus componentes refletores foram testados. A força desta enorme instalação é de cerca de 1000kW. Além disso, o professor Guillemonat adotou Watts. O estilo de Conn e construiu um forno de seis e sete pés de diâmetro em Argel Fresh Orleans. A parábola neste forno foi realizada com 144 painéis de alumínio eletro refinado, criados com a curvatura necessária. Vários outros desempenhos notáveis ​​nesse campo incluem os da antiga Rússia soviética, na qual uma grande clínica de pesquisa de energia solar foi montada perto de Tachkent, no entanto, acabamos de ler os fornos de baixa temperatura e nenhuma declaração está presente sobre os fornos solares projetados especialmente para o calor. O aquecedor de Lavoisier não era a única pessoa construída para concentrar a energia do sol por meio de uma lente. Entre 1930 e 1932, o Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) construiu um forno de lentes de contato liderado por George Ellery Good e seu objetivo era atingir altas temperaturas para obter estudos espectroscópicos. Agora, esse aquecedor é adicionado ao telhado no departamento de astrofísica da Caltech, atualmente é utilizado para pesquisa de elementos de alta temperatura. Além disso, qualquer pessoa familiarizada com a disciplina de altas condições descobrirá que o desempenho de antigos fornos solares não é magnífico. É possível construir temperaturas dentro da faixa de 3000 ° C através de muitos métodos diferentes: incluem a inauguração? introdução aquecimento, fusão na atmosfera natural, aquecimento de resistência elétrico, chamas e assim por diante. No entanto, essas técnicas têm uma restrição, pois podem exigir um tipo específico de atmosfera em toda a amostra em estudo. Embora para os fornos solares, o suprimento de calor esteja na forma de um cone de energia de raios que pode ser denominado como calor real e isso não influi em nenhuma limitação ao tipo de atmosfera que circunda a amostra. Uma característica adicional interessante dos fornos solares é o fato de a temperatura obtida com a região focal ser concentrada e gerar um alto débordement de calor. Os fornos solares têm a característica excepcional de poder temperatura de um corpo de dentro para fora e isso é útil na fusão de substâncias refratárias que, por sua vez, reagem muito rapidamente com suprimentos de cadinhos a altas temperaturas.

O projeto do forno Caltech utiliza os dois excelentes recursos mencionados anteriormente.O projeto inicial é geralmente uma investigação de óxido de tório e óxido de zircônio altamente refratários, que podem ter condições de fusão de 3200 | C e 2700 | C, respectivamente. Que eles derretam esses tipos de composições no ar com o foco do forno e assumem uma atmosfera oxidante durante o derretimento. O segundo projeto está envolvido com construções de carrocerias de porcelana e é baseado em misturas de dióxido de titânio e zircônio, nas quais o ar é geralmente menor do que deveria. O forno de energia solar da Califórnia (Caltech) fornece dezenove lentes aprimoradas, com tamanho de cada dois pés, dispostas hexagonalmente e direcionadas à luz do sol.

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