Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Couras, Daut de Jesus Nogueira Peixoto
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15917
Resumo: The current master’s dissertation treats the experimental and theoretical development of a new model of Tesla turbine, also known as disk turbine, in which the research focus was to study this propulsion device viewing its application in distributed energy generation systems from biomass renewable resources. A turbine’s prototype was developed, in laboratory scale, to determine the design parameters through the theoretical and experimental studies in order to interpret the phenomena present in the internal processes of this kind of flux machine. The research was directed toward the effect analysis of the gap between disks on the torque and the power, as a function of the flow’s fluidynamic boundary layer, correlating the flow velocity regimes with the working fluid properties. A methodology for isentropic and exergetic efficiency calculation is taken from experimental data and theoretical analyses through simulation (supported by the software ANSYS-CFX), which determines the pressure distribution profile inside the expansion chamber, characterizing flow lines and pressure gradients. Complementarily, a modal analysis of turbine’s vibration signals is performed, studying the dynamic behavior of the structure with the purposes of detecting the natural frequencies and investigating the influence of the disk’s gap on the vibration level of this device. This study points out the robustness and the operational versatility of this kind of turbine by the fact of it allows a wide rotation range and by its easy adaptation to commercial generators, suggesting its application into generation and co-generation systems for the rural area as well as for the industry.
id UFC-7_89907672c313c9673c37ee7763f7354b
oai_identifier_str oai:repositorio.ufc.br:riufc/15917
network_acronym_str UFC-7
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository_id_str
spelling Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveisTheoretical and experimental development of a tesla turbine model applied to decentralized generation through renewable sourcesEngenharia mecânicaRecursos naturais renováveisEnergia - Fontes alternativasEnergia renovávelGeração distribuída de energia elétricaThe current master’s dissertation treats the experimental and theoretical development of a new model of Tesla turbine, also known as disk turbine, in which the research focus was to study this propulsion device viewing its application in distributed energy generation systems from biomass renewable resources. A turbine’s prototype was developed, in laboratory scale, to determine the design parameters through the theoretical and experimental studies in order to interpret the phenomena present in the internal processes of this kind of flux machine. The research was directed toward the effect analysis of the gap between disks on the torque and the power, as a function of the flow’s fluidynamic boundary layer, correlating the flow velocity regimes with the working fluid properties. A methodology for isentropic and exergetic efficiency calculation is taken from experimental data and theoretical analyses through simulation (supported by the software ANSYS-CFX), which determines the pressure distribution profile inside the expansion chamber, characterizing flow lines and pressure gradients. Complementarily, a modal analysis of turbine’s vibration signals is performed, studying the dynamic behavior of the structure with the purposes of detecting the natural frequencies and investigating the influence of the disk’s gap on the vibration level of this device. This study points out the robustness and the operational versatility of this kind of turbine by the fact of it allows a wide rotation range and by its easy adaptation to commercial generators, suggesting its application into generation and co-generation systems for the rural area as well as for the industry.A presente dissertação de mestrado trata do desenvolvimento teórico-experimental de um novo modelo da Turbina Tesla, também conhecida como turbina de discos, em que o foco da pesquisa foi estudar esse dispositivo de propulsão visando sua aplicação em sistemas de geração de energia distribuída a partir de fontes renováveis de biomassa. Um protótipo da turbina foi desenvolvido, em escala de laboratório, para determinar os parâmetros de projeto através de estudos teórico e experimental, a fim de interpretar os fenômenos presentes nos processos internos desse tipo de máquina de fluxo. A pesquisa foi direcionada à análise dos efeitos do espaçamento entre discos sobre o torque e a potência, como uma função da camada limite fluidodinâmica do escoamento, correlacionando os regimes de velocidades de escoamento às propriedades do fluido de trabalho. A metodologia para cálculo das eficiências isentrópicas e exergéticas é estabelecida a partir de dados experimentais e da análise teórica por simulação (apoiada pelo software ANSYS-CFX), a qual determina o perfil de distribuição de pressão dentro da câmara de expansão, caracterizando as linhas de escoamento e os gradientes de pressão. Complementarmente, uma análise modal dos sinais de vibração da turbina foi realizada, estudando o comportamento dinâmico da estrutura com o propósito de detectar as freqüências naturais e investigando a influência do espaçamento dos discos sobre o nível de vibraçãodesse dispositivo. Este estudo aponta a robustez e a versatilidade operacional desse tipo de turbina, pelo fato dela admitir ampla faixa de rotação e por sua fácil adaptação a geradores comerciais, sugerindo sua aplicação em sistemas de geração e co-geração tanto para o meio rural como para a indústria.Barcellos, William MagalhãesBezerra, Roberto de AraújoCouras, Daut de Jesus Nogueira Peixoto2016-03-31T16:06:33Z2016-03-31T16:06:33Z2009info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCOURAS, D. J. N. P . Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis. 2009. 145 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15917porreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-08-25T17:30:27Zoai:repositorio.ufc.br:riufc/15917Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-09-11T18:58:11.988709Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis
Theoretical and experimental development of a tesla turbine model applied to decentralized generation through renewable sources
title Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis
spellingShingle Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis
Couras, Daut de Jesus Nogueira Peixoto
Engenharia mecânica
Recursos naturais renováveis
Energia - Fontes alternativas
Energia renovável
Geração distribuída de energia elétrica
title_short Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis
title_full Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis
title_fullStr Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis
title_full_unstemmed Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis
title_sort Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis
author Couras, Daut de Jesus Nogueira Peixoto
author_facet Couras, Daut de Jesus Nogueira Peixoto
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Barcellos, William Magalhães
Bezerra, Roberto de Araújo
dc.contributor.author.fl_str_mv Couras, Daut de Jesus Nogueira Peixoto
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia mecânica
Recursos naturais renováveis
Energia - Fontes alternativas
Energia renovável
Geração distribuída de energia elétrica
topic Engenharia mecânica
Recursos naturais renováveis
Energia - Fontes alternativas
Energia renovável
Geração distribuída de energia elétrica
description The current master’s dissertation treats the experimental and theoretical development of a new model of Tesla turbine, also known as disk turbine, in which the research focus was to study this propulsion device viewing its application in distributed energy generation systems from biomass renewable resources. A turbine’s prototype was developed, in laboratory scale, to determine the design parameters through the theoretical and experimental studies in order to interpret the phenomena present in the internal processes of this kind of flux machine. The research was directed toward the effect analysis of the gap between disks on the torque and the power, as a function of the flow’s fluidynamic boundary layer, correlating the flow velocity regimes with the working fluid properties. A methodology for isentropic and exergetic efficiency calculation is taken from experimental data and theoretical analyses through simulation (supported by the software ANSYS-CFX), which determines the pressure distribution profile inside the expansion chamber, characterizing flow lines and pressure gradients. Complementarily, a modal analysis of turbine’s vibration signals is performed, studying the dynamic behavior of the structure with the purposes of detecting the natural frequencies and investigating the influence of the disk’s gap on the vibration level of this device. This study points out the robustness and the operational versatility of this kind of turbine by the fact of it allows a wide rotation range and by its easy adaptation to commercial generators, suggesting its application into generation and co-generation systems for the rural area as well as for the industry.
publishDate 2009
dc.date.none.fl_str_mv 2009
2016-03-31T16:06:33Z
2016-03-31T16:06:33Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv COURAS, D. J. N. P . Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis. 2009. 145 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009.
http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15917
identifier_str_mv COURAS, D. J. N. P . Desenvolvimento teórico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geração descentralizada por fontes renováveis. 2009. 145 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009.
url http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15917
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron:UFC
instname_str Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron_str UFC
institution UFC
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository.mail.fl_str_mv bu@ufc.br || repositorio@ufc.br
_version_ 1813029016694685696