Theoretical and experimental development of a Tesla turbine model applied to decentralized generation through renewable sources

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Daut de Jesus Nogueira Peixoto Couras
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC
Texto Completo: http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=4892
Resumo: A presente dissertaÃÃo de mestrado trata do desenvolvimento teÃrico-experimental de um novo modelo da Turbina Tesla, tambÃm conhecida como turbina de discos, em que o foco da pesquisa foi estudar esse dispositivo de propulsÃo visando sua aplicaÃÃo em sistemas de geraÃÃo de energia distribuÃda a partir de fontes renovÃveis de biomassa. Um protÃtipo da turbina foi desenvolvido, em escala de laboratÃrio, para determinar os parÃmetros de projeto atravÃs de estudos teÃrico e experimental, a fim de interpretar os fenÃmenos presentes nos processos internos desse tipo de mÃquina de fluxo. A pesquisa foi direcionada à anÃlise dos efeitos do espaÃamento entre discos sobre o torque e a potÃncia, como uma funÃÃo da camada limite fluidodinÃmica do escoamento, correlacionando os regimes de velocidades de escoamento Ãs propriedades do fluido de trabalho. A metodologia para cÃlculo das eficiÃncias isentrÃpicas e exergÃticas à estabelecida a partir de dados experimentais e da anÃlise teÃrica por simulaÃÃo (apoiada pelo software ANSYS-CFX), a qual determina o perfil de distribuiÃÃo de pressÃo dentro da cÃmara de expansÃo, caracterizando as linhas de escoamento e os gradientes de pressÃo. Complementarmente, uma anÃlise modal dos sinais de vibraÃÃo da turbina foi realizada, estudando o comportamento dinÃmico da estrutura com o propÃsito de detectar as freqÃÃncias naturais e investigando a influÃncia do espaÃamento dos discos sobre o nÃvel de vibraÃÃodesse dispositivo. Este estudo aponta a robustez e a versatilidade operacional desse tipo de turbina, pelo fato dela admitir ampla faixa de rotaÃÃo e por sua fÃcil adaptaÃÃo a geradores comerciais, sugerindo sua aplicaÃÃo em sistemas de geraÃÃo e co-geraÃÃo tanto para o meio rural como para a indÃstria.
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTheoretical and experimental development of a Tesla turbine model applied to decentralized generation through renewable sources Desenvolvimento teÃrico-experimental de um modelo de turbina Tesla aplicado à geraÃÃo descentralizada por fontes renovÃveis2009-08-31William MagalhÃes Barcellos49442910787http://lattes.cnpq.br/3063061710566545Roberto de AraÃjo Bezerra21500045349http://lattes.cnpq.br/1018968104854164 Paulo Alexandre Costa Rocha48077330363JoÃo Batista Furlan Duarte55844405072http://lattes.cnpq.br/2139814271237417 87794624304http://lattes.cnpq.br/3870418693763270 Daut de Jesus Nogueira Peixoto CourasUniversidade Federal do CearÃPrograma de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia MecÃnicaUFCBRRecursos naturais renovÃveisEnergia - fontes alternativas energia renovÃvel geraÃÃo distribuÃda de energia elÃtrica Renewable Energies Distributed Generation Performance AnalysisTesla TurbineENGENHARIA MECANICAA presente dissertaÃÃo de mestrado trata do desenvolvimento teÃrico-experimental de um novo modelo da Turbina Tesla, tambÃm conhecida como turbina de discos, em que o foco da pesquisa foi estudar esse dispositivo de propulsÃo visando sua aplicaÃÃo em sistemas de geraÃÃo de energia distribuÃda a partir de fontes renovÃveis de biomassa. Um protÃtipo da turbina foi desenvolvido, em escala de laboratÃrio, para determinar os parÃmetros de projeto atravÃs de estudos teÃrico e experimental, a fim de interpretar os fenÃmenos presentes nos processos internos desse tipo de mÃquina de fluxo. A pesquisa foi direcionada à anÃlise dos efeitos do espaÃamento entre discos sobre o torque e a potÃncia, como uma funÃÃo da camada limite fluidodinÃmica do escoamento, correlacionando os regimes de velocidades de escoamento Ãs propriedades do fluido de trabalho. A metodologia para cÃlculo das eficiÃncias isentrÃpicas e exergÃticas à estabelecida a partir de dados experimentais e da anÃlise teÃrica por simulaÃÃo (apoiada pelo software ANSYS-CFX), a qual determina o perfil de distribuiÃÃo de pressÃo dentro da cÃmara de expansÃo, caracterizando as linhas de escoamento e os gradientes de pressÃo. Complementarmente, uma anÃlise modal dos sinais de vibraÃÃo da turbina foi realizada, estudando o comportamento dinÃmico da estrutura com o propÃsito de detectar as freqÃÃncias naturais e investigando a influÃncia do espaÃamento dos discos sobre o nÃvel de vibraÃÃodesse dispositivo. Este estudo aponta a robustez e a versatilidade operacional desse tipo de turbina, pelo fato dela admitir ampla faixa de rotaÃÃo e por sua fÃcil adaptaÃÃo a geradores comerciais, sugerindo sua aplicaÃÃo em sistemas de geraÃÃo e co-geraÃÃo tanto para o meio rural como para a indÃstria.The current masterâs 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 turbineâs 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 flowâs 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 turbineâs 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 diskâs 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.Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgicohttp://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=4892application/pdfinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCinstname:Universidade Federal do Cearáinstacron:UFC2019-01-21T11:18:22Zmail@mail.com -
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