Coxeración dun sistema gasificador nun invernadoiro
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| Data de Publicação: | 2018 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | spa |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10198/22816 |
Resumo: | Mestrado de dupla diplomação com a Universidade de A Coruña |
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Coxeración dun sistema gasificador nun invernadoiroGasificador DowndraftPerdas térmicas numa estufaDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasMestrado de dupla diplomação com a Universidade de A CoruñaEl sistema estudiado está compuesto por el gasificador Downdraft, un intercambiador de aire que refrigera el gas producido de 400 a 40ºC, un filtro de serrín (considerado adiabático el proceso de filtrado) y un motor de cuatro tiempos de una motocicleta Honda CG – 125 Titan. El estudio parte del balance energético realizado por una compañera del Instituto Politécnico de Bragança (Camila Fonseca Chaves), donde se obtenía para este sistema una eficiencia energética global del 22%. La energía mecánica final entregada por el motor se estimó entre 6,30 y 7,49 kW, mientras que las pérdidas térmicas suponían entre 24,5 y 28,08 kW, dependiendo de la calidad del gas producido. Atendiendo a estos datos, se propuso como finalidad del proyecto maximizar la eficiencia del sistema. La idea propuesta fue la de realizar un análisis preliminar de la posibilidad de aprovechar las pérdidas térmicas del invernadero en un sistema de calefacción para un invernadero. El invernadero propuesto, de una extensión de 300 m2, está localizado en la provincia de A Coruña, con un clima atlántico que no permite el desarrollo de especies estivales durante los meses fríos del año. Se estudian los parámetros climáticos de la localización para el posterior estudio de las necesidades de calefacción del invernadero. Para una temperatura media de 20ºC durante el día se requieren 20,58 kW durante 10 horas diarías, es decir, requiere un aporte diario de energía térmica de 246,96 kWh. Para mantener una temperatura de 15ºC durante la noche el invernadero demanda una potencia térmica de 10,54 kW durante las 14 horas restantes, es decir, un aporte térmico diario de 126,48 kWh. Según la primera ley de la termodinámica, el calor perdido por el gasificador será ganado por el aire del entorno, que será el aire interior del invernadero en caso de instalar el gasificador dentro del invernadero. Está instalación interna supone la vertida de los gases de escape del motor al interior del invernadero, por lo que deberá estudiarse su composición. El análisis de los gases de combustión se centra especialmente en el CO2, para valorar si supone una medida beneficiosa (fertilización carbónica) o si por el contrario supera los valores máximos de concentración para el cultivo, resultando dañino para el cultivo. La estimación realizada, ignorando la asimilación de CO2 de las plantas, cuantifica en 1303,39 – 1534,23 ppm la concentración de CO2 interior para un funcionamiento de entre 12,947 y 15,24 h. Además del calor, se obtiene una potencia eléctrica durante el funcionamiento del motor de 5,31 – 6,27 kW, dependiendo del PCI del gas de síntesis. Para las horas de funcionamiento establecidas se estima que el grupo generador (motor – alternador) pode producir 80,92 – 81,17 kWh de energía eléctrica para autoconsumo en la localidad de producción o puede ser vendida a la red eléctrica recibiendo una retribución económica.O sistema estudado está composto pelo gasificador Downdraft, um permutador de ar que refrigera o gás produzido de 400 a 40º C, um filtro de serrín (considerado adiabático o processo de filtrado) e um motor de quatro tempos de uma motocicleta Honda CG – 125 Titan. O estudo parte do balanço energético realizado por uma colega do Instituto Politécnico de Bragança [21], onde se obtinha para este sistema uma eficiência energética global de 22%. A energia mecânica final entregue pelo motor estimou-se entre 6,30 e 7,49 kW, enquanto que as pérdidas térmicas supunham entre 24,5 e 28,08 kW, dependendo da qualidade do gás produzido. Atendendo a estes dados, propôs-se como finalidade do projecto maximizar a eficiência do sistema. A ideia proposta foi a de realizar uma análise preliminar da possibilidade de aproveitar as pérdidas térmicas da estufa num sistema de calefacção para uma estufa. A estufa proposta, de uma extensão de 300 m2, está localizado na província da Corunha, com um clima atlântico que não permite o desenvolvimento de espécies estivais durante os meses frios do ano. Estudam-se os parâmetros climáticos da localização para o posterior estudo das necessidades de calefacção da estufa. Para uma temperatura média de 20º C durante o dia requerem-se 20,58 kW durante 10 horas diarías, é dizer, requer uma achega diária de energia térmica de 246,96 kWh. Para manter uma temperatura de 15º C durante a noite a estufa demanda uma potência térmica de 10,54 kW durante as 14 horas restantes, é dizer, uma achega térmica diário de 126,48 kWh. De acordo com a primeira lei da termodinâmica, o calor perdido pelo gasificador será ganho pelo ar circundante, que será o ar interior da estufa se o gasificador for instalado dentro da estufa. Esta instalação interna implica a descarga dos gases de escape do motor para a estufa, pelo que a sua composição terá de ser estudada. A análise dos gases de combustão é especialmente centrada no CO2, para avaliar se é uma medida benéfica (fertilização carbónica) ou se, pelo contrário, excede os valores máximos de concentração para a cultura, resultando em danos para a cultura. A estimativa feita, ignorando a assimilação de CO2 das plantas, quantifica em 1303,39 - 1534,23 ppm a concentração de CO2 no interior para uma operação entre 12,947 e 15,24 h. Para além do calor, obtém-se uma potência eléctrica de 5,31 - 6,27 kW durante o funcionamento do motor, dependendo do PCI do gás de síntese. Para as horas de funcionamento estabelecidas, o grupo xerator (motor - alternador) deve ser capaz de produzir 80,92 - 81,17 kWh de energia eléctrica para auto-consumo no local de produção, ou pode ser vendido na rede eléctrica com uma retribuição económica.The system studied is composed of the Downdraft gasifier, an air exchanger that cools the gas produced from 400 to 40ºC, a sawdust filter (the filtering process is considered adiabatic) and a four-stroke engine of a Honda CG - 125 Titan motorbike. The study is based on the energy balance carried out by a colleague from the Polytechnic Institute of Bragança (Camila Fonseca Chaves), where an overall energy efficiency of 22% was obtained for this system. The final mechanical energy delivered by the engine was estimated at between 6.30 and 7.49 kW, while thermal losses were between 24.5 and 28.08 kW, depending on the quality of the gas produced. Based on these data, the aim of the project was to maximise the efficiency of the system. The idea proposed was to carry out a preliminary analysis of the possibility of taking advantage of the thermal losses of the greenhouse in a greenhouse heating system. The proposed greenhouse, with an extension of 300 m2, is located in the province of A Coruña, with an Atlantic climate that does not allow the development of summer species during the cold months of the year. The climatic parameters of the location are being studied for the subsequent study of the heating needs of the greenhouse. For an average temperature of 20ºC during the day, 20.58 kW are required for 10 hours a day, that is, a daily input of thermal energy of 246.96 kWh is required. To maintain a temperature of 15ºC at night, the greenhouse requires a thermal power of 10.54 kW for the remaining 14 hours, i.e. a daily thermal input of 126.48 kWh. According to the first law of thermodynamics, the heat lost by the gasifier will be gained by the surrounding air, which will be the interior air of the greenhouse if the gasifier is installed inside the greenhouse. This internal installation involves the discharge of engine exhaust gases into the greenhouse, so its composition must be studied. The analysis of the combustion gases focuses particularly on CO2, to assess whether it is a beneficial measure (carbonic fertilisation) or whether it exceeds the maximum concentration values for the crop, resulting in damage to the crop. The estimate made, ignoring the CO2 assimilation of the plants, quantifies the concentration of CO2 inside the plant at 1303.39 - 1534.23 ppm for an operation of between 12.947 and 15.24 hours. In addition to the heat, an electrical power of 5.31 - 6.27 kW is obtained during the operation of the engine, depending on the PCI of the synthesis gas. For the established operating hours, the xerator group (engine - alternator) should be able to produce 80.92 - 81.17 kWh of electrical energy for self-consumption at the production site or it can be sold on the electricity grid for an economic fee.Ribeiro, Luís FrölénCalvo Rolle, José LuisBiblioteca Digital do IPBMuino Mallada, Adrian2020-10-27T09:59:57Z202020182020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10198/22816TID:202529231spainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-21T10:51:04Zoai:bibliotecadigital.ipb.pt:10198/22816Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T23:13:56.515053Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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