Development of a rotary thermomagnetic motor for thermal energy conversion (2018)
- Authors:
- Autor USP: FERREIRA, LUCAS DIEGO RODRIGUES - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: MATERIAIS MAGNÉTICOS; SIMULAÇÃO DE SISTEMAS; MOTORES TÉRMICOS; ENERGIA TÉRMICA
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Motores termomagnéticos representam uma alternativa para a conversão de calor em energia mecânica, limitada apenas pela temperatura crítica da transição termomagnética (TC) dos materiais magnéticos. Ao usar materiais com TC próximo à temperatura ambiente, pode-se realizar a conversão da energia contida nas chamadas fontes pobres de calor, produzindo trabalho mecânico útil. Esta tese propõe o desenvolvimento de um motor termomagnético para operação com fontes de calor com temperaturas entre 343 e 353 K, e resfriamento à temperatura ambiente, utilizando a água como fluído de troca térmica, apresentando uma abordagem inovadora para dispositivos termomagnéticos. O motor foi projetado para produção de movimento rotativo de um eixo, per meio de um princípio similar ao de um motor de passo, no qual em vez de bobinas ativadas pela passagem de corrente elétrica, placas de material magnético sofrem uma mudança em seu estado de magnetização, devido à mudança de temperatura, causada pela troca de calor com a água. A análise do motor termomagnético proposto foi realizada com a adoção de uma abordagem integrada de simulações numéricas e validação experimental, dividindo a avaliação dos motores nos três principais fenômenos físicos envolvidos em seu funcionamento: a fonte de campo magnético, o processo de troca térmica envolvido na mudança de temperatura do material magnético, a dinâmica do sistema e produção de potência. Cada um destes sistemas foi modelado usando ferramentas computacionais. Os resultados obtidos foram então validados utilizando dados experimentais, obtidos a partir da construção e caracterização de uma bancada de testes para um motor termomagnético idealizado, e também para o motor termomagnético rotativo construído. Esta metodologia propiciou maior entendimento das funções críticas do motor desenvolvido, e possibilitou aindasua otimização, através do estudo dos modelos computacionais validados. Os parâmetros obtidos ajudaram a identificar componentes críticos para melhoria no projeto do motor rotativo construído, e servem também como guias gerais para projetos de motores termomagnéticos. Um dos componentes com elevado potencial de melhoria foi a adoção de uma estratégia de controle para a regeneração do calor nas placas de material magnético, o que possibilitou, nas simulações, uma melhoria até 2,7 vezes na eficiência.
- Imprenta:
- Data da defesa: 22.11.2018
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ABNT
FERREIRA, Lucas Diego Rodrigues. Development of a rotary thermomagnetic motor for thermal energy conversion. 2018. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2018. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-06052019-150249/. Acesso em: 12 maio 2024. -
APA
Ferreira, L. D. R. (2018). Development of a rotary thermomagnetic motor for thermal energy conversion (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-06052019-150249/ -
NLM
Ferreira LDR. Development of a rotary thermomagnetic motor for thermal energy conversion [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 12 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-06052019-150249/ -
Vancouver
Ferreira LDR. Development of a rotary thermomagnetic motor for thermal energy conversion [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 12 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-06052019-150249/
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