Tubo de calor de cobre-água aplicado em motor Stirling
DOI:
https://doi.org/10.15392/2319-0612.2022.1876Palavras-chave:
Tubo de calor, Motor Stirling de Pistão Livre, MicrorreatorResumo
A geração de energia em locais remotos requer o avanço de tecnologias de geração de energia eficientes e duradouras. Uma solução possível é um microrreator, que usa tubos de calor para transportar calor de fissão de uma fonte nuclear até motores Stirling, que produzem energia. Nesse contexto, o projeto TERRA (TEcnologia avançada de reator rápido) conduzido pelo Instituto de Estudos Avançados (IEAv) desenvolveu um motor Stirling e tubos de calor de cobre-água para um estudo inicial de ambos os dispositivos acoplados. No entanto, antes de utilizar uma fonte nuclear, é necessário entender o comportamento térmico dos dispositivos, que utilizam uma fonte de aquecimento elétrica. Assim, o objetivo deste trabalho é testar experimentalmente se um tubo de calor de cobre pode transportar o calor necessário para acionar o motor Stirling de Pistão Livre. Para isso, foi necessário desenvolver um adaptador de cobre para conectar o tubo de calor ao motor. O tubo foi conectado ao motor e as temperaturas foram coletadas usando termopares do tipo T. Os resultados dos experimentos mostraram que o tubo de calor foi capaz de transportar 28 W para o motor Stirling, que funcionou continuamente. As temperaturas máximas do tubo de calor foram de 253°C no evaporador e o motor Stirling operou em 212°C na fonte quente. Portanto, foi demonstrado que o tubo de calor de cobre-água do IEAv é capaz de conduzir o calor necessário para acionar o motor Stirling do IEAv e produzir eletricidade. Os resultados servirão de base para a futura aplicação de uma fonte nuclear.
Downloads
Referências
GUIMARAES L. N. F.; RIBEIRO G. B.; FILHO F. A. B.; NASCIMENTO J. A.; PLACCO G. M.; FARIA S. M. Technology Development For Nuclear Power Generation For Space Application. In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, 2015, São Paulo. Proceedings Meeting on Nuclear Reactor Physics and Thermal hydraulics (ENFIR), Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Energia Nuclear (ABEN), 2015. p. 1-11.
REAY, D. A.; KEW, P. A. Heat pipes: theory, design and applications, 5th ed. Oxford: Else-vier's Science & Technology, 2006.
ZOHURI, B. Heat Pipe Design and Technology: Modern Applications for practical thermal management, 2nd ed. New York: Springer Publishing company, 2016.
GIBSON, M et al. Heat Pipe Powered Stirling Conversion for The Demonstration Using Flattop Fissions (DUFF) test. NASA/TM Report 216542, Washington, DC: NASA, 2013. 18 p.
GIBSON M.; POSTON D. I; MCCLURE P.R. The Kilopower Reactor Using Stirling Technol-ogy (KRUSTY) nuclear ground test results and lessons learned. In: AIAA PROPULSION AND ENERGY FORUM, 2018, Cincinnati. Proceedings […]. Reston: AIAA, 2018. p. 1-12
GIBSON M.; OLESON S.R.; POSTON D.I; MCCLURE P.R. NASA's Kilopower Reactor Development and the Path to Higher Power Missions. In: IEEE AEROSPACE CONFERENCE, 2016, Big Sky. Proceedings […]. Big Sky: IEEE Aerospace, 2016. p. 1-13.
SANTOS A C.; GUIMARÃES L. N. F.; LEITE V. S. F. O.; THEODORO R. Development of a free piston Stirling engine, In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, 2019, Santos. Proceedings Nuclear New Horizons: Fueling our future. Rio de Janeiro: Associação Brasileira De Energia Nuclear, 2019. p. 5123-5133.
THEODORO R.; SANTOS, A. C.; LEITE V. S. F. O.; GUIMARÃES L. N. F. Stirling engine as a thermo electric converter for space systems. In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, 2019, Santos. Proceedings Nuclear New Horizons: Fueling our future. Rio de Janeiro: Associação Brasileira De Energia Nuclear, 2019. p. 5135-5145.
EUPHRÁSIO F. P. A.; GUIMARÃES L. N. F. Procedures for analysis and construction of heat pipes in application to the TERRA project”, In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, 2019, Santos. Proceedings Nuclear New Horizons: Fueling our future. Rio de Janeiro: Associação Brasileira De Energia Nuclear, 2019. p. 5202-5214.
SANTOS A.C.; GUIMARÃES L. N. F.; LEITE V. S. F. O.; THEODORO R. Characterization of a coupled copper-water heat pipe with a Free Piston Stirling Engine. In: BRAZILIAN CONGRESS OF THERMAL SCIENCES AND ENGINEERING, 2020, Online conference. Proceedings […]. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas, 2020. p. 1-10.
SANTOS A.C.; GUIMARÃES L. N. F.; LEITE V. S. F. O.; THEODORO R. Effect of the inclination angle on the performance of 100 and 30 mesh screen copper water heat pipes for application in a Stirling engine. In: INTERNATIONAL CONGRESS OF MECHANICAL ENGINEERING, 2021, online conference. Proceedings […]. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas, 2021. p. 1-10.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Direitos autorais (c) 2022 Brazilian Journal of Radiation Sciences
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Declaro que o presente artigo é original, não tendo sido submetido à publicação em qualquer outro periódico nacional ou internacional, quer seja em parte ou em sua totalidade. Declaro, ainda, que uma vez publicado na revista Brazilian Journal of Radiation Sciences, editada pela Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, o mesmo jamais será submetido por mim ou por qualquer um dos demais co-autores a qualquer outro periódico. Através deste instrumento, em meu nome e em nome dos demais co-autores, porventura existentes, cedo os direitos autorais do referido artigo à Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, que está autorizada a publicá-lo em meio impresso, digital, ou outro existente, sem retribuição financeira para os autores.
Licença
Os artigos do BJRS são licenciados sob uma Creative Commons Atribuição 4.0 Licença Internacional, que permite o uso, compartilhamento, adaptação, distribuição e reprodução em qualquer meio ou formato, desde que você dê o devido crédito ao (s) autor (es) original (is) e à fonte, forneça um link para a licença Creative Commons, e indique se mudanças foram feitas. As imagens ou outro material de terceiros neste artigo estão incluídos na licença Creative Commons do artigo, a menos que indicado de outra forma em uma linha de crédito para o material. Se o material não estiver incluído no licença Creative Commons do artigo e seu uso pretendido não é permitido por regulamentação legal ou excede o uso permitido, você precisará obter permissão diretamente do detentor dos direitos autorais. Para visualizar uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
