Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélites

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Viesser, Egemael
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/247554
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2023.
id UFSC_0a70df2bc83d9da2c79308d0faa23563
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/247554
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélitesEngenharia mecânicaEnergia elétricaNanossatélitesTermoeletricidadeDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2023.A geração de energia elétrica é uma necessidade fundamental para todo tipo de veículo espacial, incluindo os nanossatélties. Atualmente, o principal componente utilizado para gerar energia elétrica nestes dispositivos é o painel solar. No entanto, devido à limitação de área para instalação e a baixa eficiência do painel solar, outras tecnologias podem ser empregadas para melhorar a capacidade de geração elétrica em nanossatélties. Este trabalho apresenta um estudo experimental com associações de dois dispositivos: os tubos de calor e geradores termoelétrico (TEG), para potencialização da geração de energia elétrica em nanossatélites. Propõe-se a avaliação do desempenho destes dispositivos para diferentes configurações de posicionamento e acoplamentos em um nanossatélite do padrão Cubesat 1U. Além disso, propõe o estudo de viabilidade do emprego de um tubo de calor cobre/água comercial para aplicação em nanossatélites. Em paralelo a este estudo, foi desenvolvido uma câmara vácuo térmica para emular as condições espaciais e qualificar experimentos construídos. Com os dados do perfil de irradiância solar do FloripaSat desenvolvido pela UFSC foi possível simular dentro de uma câmara vácuo térmica o comportamento de um painel solar, tubo de calor TEG. Como resultado, a associação do tubo de calor cobre/água à um painel solar aumentou a capacidade de geração elétrica em 23%. A relação energia gerada por massa para este caso foi de 10,05 mWh/g. Já a associação tubo de calor, TEG e painel solar não se mostrou promissora. O emprego do tubo de calor cobre/água adquirido mostrou-se viável para condições orbitais, mesmo operando em ambientes de temperaturas negativas, devido ao regime transiente e cargas térmicas impostas continuamente que acabam os tornando operacionais.Abstract: Electricity generation is a fundamental need for all types of space vehicles, including nanosatellites. Currently, the solar panel is the main component used to generate electricity in these devices. However, due to the limited area for installation and the low efficiency of the solar panel, other technologies can be used to improve the electricity generation capacity in nanosatellites. This work presents an experimental study with associations of two devices: heat pipes and thermoelectric generators (TEG), to enhance electricity generation in nanosatellites. It is proposed to evaluate the performance of these devices for different positioning configurations and couplings in a Cubesat 1U standard nanosatellite. In addition, it proposes the feasibility study of using a commercial copper/water heat pipe for application in nanosatellites. In parallel to this study, a vacum chamber was developed to emulate the space conditions and qualify constructed experiments. With data from the solar irradiance profile of FloripaSat developed by UFSC, it was possible to simulate the behavior of a solar panel, TEG, and heat pipe inside a vacum chamber. As a result, the association of the copper/water heat pipe to a solar panel increased the electrical generation capacity by 23%. The energy generated by mass ratio for this case 10,05 mWh/g. The combination of the heat pipe, TEG, and the solar panel was not promising. The use of the acquired copper/water heat pipe proved viable for orbital conditions, even in negative temperature environments, due to the transient regime and continuously imposed thermal loads that make them operational.Paiva, Kleber Vieira deUniversidade Federal de Santa CatarinaViesser, Egemael2023-06-28T18:26:39Z2023-06-28T18:26:39Z2023info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis125 p.| il., gráfs.application/pdf381162https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/247554porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-06-28T18:26:39Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/247554Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732023-06-28T18:26:39Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélites
title Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélites
spellingShingle Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélites
Viesser, Egemael
Engenharia mecânica
Energia elétrica
Nanossatélites
Termoeletricidade
title_short Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélites
title_full Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélites
title_fullStr Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélites
title_full_unstemmed Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélites
title_sort Análise experimental de dispositivos térmicos para ampliação energética em nanossatélites
author Viesser, Egemael
author_facet Viesser, Egemael
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Paiva, Kleber Vieira de
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Viesser, Egemael
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia mecânica
Energia elétrica
Nanossatélites
Termoeletricidade
topic Engenharia mecânica
Energia elétrica
Nanossatélites
Termoeletricidade
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2023.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-06-28T18:26:39Z
2023-06-28T18:26:39Z
2023
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 381162
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/247554
identifier_str_mv 381162
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/247554
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 125 p.| il., gráfs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652121811189760

Registros relacionados