Power improvement of the Stirling Amazon engine using modeling tools
Brasil tiene un gran potencial de la biomasa, el cual puede ser utilizado para la generación de electricidad. Además, gran parte de su territorio está cubierto por bosques, que están habitados o que tienen regiones habitables, pero se enfrentan al problema de la escasez de energía (Wilke & Silva...
- Autores:
-
Vidal Medina, Juan Ricardo
González Pérez, Félix
Melian Cobas, Vladimir
Lora, Electo S.
- Tipo de recurso:
- Article of journal
- Fecha de publicación:
- 2016
- Institución:
- Universidad Autónoma de Occidente
- Repositorio:
- RED: Repositorio Educativo Digital UAO
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:red.uao.edu.co:10614/10665
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/10614/10665
- Palabra clave:
- Energía biomásica
Conversión de biomasa
Biomass energy
Biomass conversión
Biomasa
Generación distribuida
Modelado matemático
Motor Sterling
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Biomass
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Brasil tiene un gran potencial de la biomasa, el cual puede ser utilizado para la generación de electricidad. Además, gran parte de su territorio está cubierto por bosques, que están habitados o que tienen regiones habitables, pero se enfrentan al problema de la escasez de energía (Wilke & Silva, 2004). En este escenario, una alternativa como el motor Stirling se presenta como una buena opción para el suministro de energía en estas regiones aisladas. Por esta razón, el Núcleo de Excelencia en Generación Termo- Eléctrica y Distribuido (NEST), de la Universidad Federal de Itajubá, ha diseñado un prototipo de motor Stirling para proporcionar electricidad a las regiones aisladas de Brasil. Este artículo presenta los modelos matemáticos de los intercambiadores de calor (caliente, frío y regenerador) integrados en un modelo adiabático de segundo orden. El modelo general tiene en cuenta las pérdidas de caída de presión del fluido de trabajo y los gases de escape, así como las pérdidas térmicas en el regenerador (no ideal), la histéresis y las pérdidas debido a la transferencia de calor interna. Los resultados de este modelo matemático fueron comparados con los resultados del software PROSA ®, permitiendo mejoras que aumentan la potencia de salida del motor Amazonas en 3,3 kW y reducen el volumen muerto a 7330 cm3. |
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Vidal, J. R., Cobas, V. M., Lora, E. S., & González, F. (2017). Power improvement of the Stirling Amazon engine using modeling tools. El Hombre y la máquina, (48), 20-28 |
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Aliabadi, A. A., Thomson, M. J., Wallace, J. S., Tzanetakis, T., Lamont, W. & Di Carlo, J. (2009). Ef¿ciency and Emissions Measurement of a Stirling-Engine-Based Residential Microcogeneration System Run on Diesel and Biodiesel. Energy & Fuels, 23, 1032 – 1039 Bergman, T. L., Lavine, A. S., Incropera, F. P. & DeWitt, D. P. (1996). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 4ta ed. Nueva York: Pearson Bridgwater, A. (2003). Renewable fuels and chemicals by thermal processing of biomass. Chemical Engineering Journal, 91, 87 – 102 Cullen, B. & McGovern, J. (2010). Development of a theoretical decoupled Stirling cycle engine. Simulation Modelling Practice and Theory, 19, 4, 1227 – 1234 Hargreaves, C. (1991). The Philips Stirling Enine. Ámsterdam: Elsevier Publishing Company Hausen, H. (1929). Über die Theorie des Waermeaustausch in Regeneratoren. Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 73, 3, 173 – 200 Kuosa, M., Kaikko, J. & Koskelainen, L. (2007). The impact of heat exchanger fouling on the optimum operation and maintenance of the Stirling engine. Applied Thermal Engineering, 27, 1671 – 1676 Lundqvist, G. (1993). Stirling cycle heat pumps and refrigerators [doctoral thesis]. Suecia, Estocolmo, Institutionen för Mekanisk. The Royal Institute of Technology Martini, W. (1983). Stirling Engine Design Manual. United States: NASA, U. S., Department of Energy Organ, A. (1997). The Regenerator and the Stirling Engine. Nueva York: John Wiley & Sons Podesser, E. (1999). Electricity Production in Rural Villages with a Biomass Stirling Engine. Renewable Energy, 16, 1049 – 1052 Thombare, D. G. & Verma, S. K. (2008). Technological development in the Stirling cycle engines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12, 1 – 38 Timoumi, Y., Tliliun, I. & Nasrallahun, B. (2008). Design and performance optimization of GPU-3 Stirling engines. Energy, 33, 1100 – 1114 Urieli, I. & Berchowitz, D. (1984). Stirling cycle engine analysis. Bristol: Adam Hilger Ltd Walker, G. (1980). Stirling Engines. Oxford: Clarendon Press Wilke, H. & Silva, E. (2004). Desenvolvimento de um módulo combustor biomassa-motor stirling aplicado a sistemas de geração isolada e baseados em gerador de indução. In Anais do Enonro de Energia no Meio Rural. Campinas (SP) |
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Por esta razón, el Núcleo de Excelencia en Generación Termo- Eléctrica y Distribuido (NEST), de la Universidad Federal de Itajubá, ha diseñado un prototipo de motor Stirling para proporcionar electricidad a las regiones aisladas de Brasil. Este artículo presenta los modelos matemáticos de los intercambiadores de calor (caliente, frío y regenerador) integrados en un modelo adiabático de segundo orden. El modelo general tiene en cuenta las pérdidas de caída de presión del fluido de trabajo y los gases de escape, así como las pérdidas térmicas en el regenerador (no ideal), la histéresis y las pérdidas debido a la transferencia de calor interna. Los resultados de este modelo matemático fueron comparados con los resultados del software PROSA ®, permitiendo mejoras que aumentan la potencia de salida del motor Amazonas en 3,3 kW y reducen el volumen muerto a 7330 cm3.Brazil has a great potential of biomass that can be used for electric generation. Furthermore, much of its territory is covered by forests, which are inhabited or have habitable regions, but face the problem of power shortages (Wilke & Silva, 2004). In this scenario, an alternative such as the Stirling engine is presented as a good way of energy supply in those isolated regions. This is the reason, the Excellency Group in Thermo-electric and Distributed Generation (NEST, for its acronym in Portuguese) at the Federal University of Itajubá, has designed a Stirling engine prototype to provide electricity to isolated regions of Brazil. This paper presents mathematical models of heat exchangers (hot, cold and regenerator) integrated into second order adiabatic models. The general model takes into account the pressure drop losses in the working Àuids and exhaust gases, the thermal losses in the regenerator (not ideal), the hysteresis and losses due to internal heat transfer. The mathematical model, experimentally validated in the software PROSA ®, allowing improvements that increase the output power in the Amazon engine in 3,3 kW and reduce the dead volume to 7330 cm3application/pdf9 páginasspaUniversidad Autónoma de OccidenteDerechos Reservados - Universidad Autónoma de Occidentehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Power improvement of the Stirling Amazon engine using modeling toolsArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTREFinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Energía biomásicaConversión de biomasaBiomass energyBiomass conversiónBiomasaGeneración distribuidaModelado matemáticoMotor SterlingStirling engineMathematical modelingBiomassDistributed generation284820Vidal, J. R., Cobas, V. M., Lora, E. S., & González, F. (2017). Power improvement of the Stirling Amazon engine using modeling tools. El Hombre y la máquina, (48), 20-28El Hombre y la máquinaAliabadi, A. A., Thomson, M. J., Wallace, J. S., Tzanetakis, T., Lamont, W. & Di Carlo, J. (2009). Ef¿ciency and Emissions Measurement of a Stirling-Engine-Based Residential Microcogeneration System Run on Diesel and Biodiesel. Energy & Fuels, 23, 1032 – 1039Bergman, T. L., Lavine, A. S., Incropera, F. P. & DeWitt, D. P. (1996). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 4ta ed. Nueva York: PearsonBridgwater, A. (2003). Renewable fuels and chemicals by thermal processing of biomass. Chemical Engineering Journal, 91, 87 – 102Cullen, B. & McGovern, J. (2010). Development of a theoretical decoupled Stirling cycle engine. Simulation Modelling Practice and Theory, 19, 4, 1227 – 1234Hargreaves, C. (1991). The Philips Stirling Enine. Ámsterdam: Elsevier Publishing CompanyHausen, H. (1929). 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