Avaliação do potencial da ilmenita para produção de superfícies seletivas para coletores solares térmicos.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28263 |
Resumo: | O mundo caminha em ritmo acelerado no consumo de recursos naturais não renováveis ocasionando diversos problemas ecológicos. Neste contexto, fontes alternativas e renováveis de energia, como a energia solar, têm ganhado destaque, fortalecendo pesquisas envolvendo a utilização destas formas de energia a nível mundial. A conversão térmica solar é uma das formas mais simples de aproveitamento da energia do sol. Porém, existem limitações em sua aplicação, principalmente relacionadas a processos que exigem temperaturas mais elevadas. As superfícies seletivas são a alternativa mais recente e eficaz para melhoria do sistema termossolar. Diante desta realidade e visando o desenvolvimento regional, foi desenvolvida nesta pesquisa, uma superfície seletiva à base de ilmenita, minério de titânio abundante no estado da Paraíba. A matéria-prima foi inicialmente caracterizada por Difratometria de Raios-X (DRX), Fluorescência de Raios-X (FRX), Espectroscopia de Infravermelho Médio com Transformada de Fourrier por Transmitância (FTIR) e Análises Térmicas (TGA, DTA e DSC) para avaliação do potencial da ilmenita como material precursor de superfícies seletivas solares. O minério de titânio foi peneirado e sinterizado na metodologia de pastilhas e depositado em substratos de aço inoxidável 304 e alumínio. Os revestimentos produzidos nesta pesquisa, foram preparados via deposição por cátodo oco e caracterizados opticamente nas faixas ultravioleta, visível e infravermelho do espectro eletromagnético. Foi realizada também a avaliação microestrutural dos revestimentos por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e dados sobre os parâmetros de rugosidade dos filmes produzidos foram obtidos por Perfilometria Óptica. Assim, superfícies seletivas com alta absorbância solar, 86%, e baixa emitância térmica, 14%, foram obtidas validando o potencial da ilmenita para produção de superfícies seletivas para coletores solares térmicos. |
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Avaliação do potencial da ilmenita para produção de superfícies seletivas para coletores solares térmicos.Evaluation of the potential of ilmenite for the production of selective surfaces for solar thermal collectors.IlmenitaSuperfícies seletivasColetores solares térmicosEnergia solarTransferência de calorRadiação solarEspectroscopia em infravermelho médioTransformada de Fourier por transmitânciaDeposição em cátodo ocoIlmeniteSelective surfacesThermal solar collectorsSolar energyHeat transferSolar radiationMid-infrared spectroscopyFourier transform by transmittanceHollow cathode depositionEngenharia MecânicaO mundo caminha em ritmo acelerado no consumo de recursos naturais não renováveis ocasionando diversos problemas ecológicos. Neste contexto, fontes alternativas e renováveis de energia, como a energia solar, têm ganhado destaque, fortalecendo pesquisas envolvendo a utilização destas formas de energia a nível mundial. A conversão térmica solar é uma das formas mais simples de aproveitamento da energia do sol. Porém, existem limitações em sua aplicação, principalmente relacionadas a processos que exigem temperaturas mais elevadas. As superfícies seletivas são a alternativa mais recente e eficaz para melhoria do sistema termossolar. Diante desta realidade e visando o desenvolvimento regional, foi desenvolvida nesta pesquisa, uma superfície seletiva à base de ilmenita, minério de titânio abundante no estado da Paraíba. A matéria-prima foi inicialmente caracterizada por Difratometria de Raios-X (DRX), Fluorescência de Raios-X (FRX), Espectroscopia de Infravermelho Médio com Transformada de Fourrier por Transmitância (FTIR) e Análises Térmicas (TGA, DTA e DSC) para avaliação do potencial da ilmenita como material precursor de superfícies seletivas solares. O minério de titânio foi peneirado e sinterizado na metodologia de pastilhas e depositado em substratos de aço inoxidável 304 e alumínio. Os revestimentos produzidos nesta pesquisa, foram preparados via deposição por cátodo oco e caracterizados opticamente nas faixas ultravioleta, visível e infravermelho do espectro eletromagnético. Foi realizada também a avaliação microestrutural dos revestimentos por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e dados sobre os parâmetros de rugosidade dos filmes produzidos foram obtidos por Perfilometria Óptica. Assim, superfícies seletivas com alta absorbância solar, 86%, e baixa emitância térmica, 14%, foram obtidas validando o potencial da ilmenita para produção de superfícies seletivas para coletores solares térmicos.The world is moving at a fast pace in the consumption of non-renewable natural resources, causing several ecological problems. In this context, alternative and renewable sources of energy, such as solar energy, have gained prominence, strengthening research involving the use of these forms of energy worldwide. Solar thermal conversion is one of the simplest ways to harness the sun's energy. However, there are limitations in its application, mainly related to processes that require higher temperatures. Selective surfaces are the latest and most effective alternative for thermosolar system improvement. Given this reality and aiming at regional development, a selective surface was developed in this research, based on ilmenite, abundant titanium ore in the state of Paraíba. The raw material was initially characterized by X-ray Diffractometry (XRD), X-ray Fluorescence (FRX), Transmittance Fourrier Transform Medium Infrared Spectroscopy (FTIR) and Thermal Analysis (TGA, DTA and DSC) for evaluation of the potential of ilmenite as precursor material of selective solar surfaces. Titanium ore was sieved and sintered in the pellet methodology and deposited on 304 stainless steel and aluminum substrates. The coatings produced in this research were prepared via hollow cathode deposition and optically characterized in the ultraviolet, visible and infrared bands of the electromagnetic spectrum. Microstructural evaluation of coatings by Scanning Electron Microscopy (SEM) was also performed and data on the roughness parameters of the films produced were obtained by Optical Profilometry. Thus, selective surfaces with high solar absorbance, 86%, and low thermal emission, 14%, were obtained by validating the potential of ilmenite to produce selective surfaces for thermal solar collectors.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Ciências e Tecnologia - CCTPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICAUFCGAMORIM JÚNIOR, Wanderley Ferreira de.AMORIM JÚNIOR, W. F.http://lattes.cnpq.br/8131607733881361DUARTE, Raimundo Nonato Calazans.DUARTE, R. N. 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