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Abstract(s)
The use of technologies to obtain energy from renewable sources has developed extensively over time and some of them are consolidated, such as hydroelectric power plants and wind turbines. On the other hand, there are still areas with a lot to increase and that has great potential. One of the energy sources is water. Hydroelectric is one of the main renewable generators of. However, there are still areas of technology with a low degree of maturity, such as energy from marine currents and the generation of electricity through mini-turbines in river flows.
In this sense, this work presents a method based on the Blade Element Moment Theory to calculate the blade elements of a horizontal axis mini turbine, vary its geometry and allow a better e of power.
After the creation of a code in the Excel software and using parameters already calculated in another work, five different propellers were developed. Through the results obtained through the code, the modelling was carried out in the SolidWorks software. Then, it was possible to do the optimization of the chord of the blades, 3D print prototypes, and make the experimental comparison.
The results of the experimental tests carried out showed the influence of the tip speed ratio factor (λ) on the performance of an axial propeller and. These results are consistent with the literature that recommend values of λ based on the number of blades that make up a propeller. On the other hand, the importance of considering the number of blades that will make up a propeller when projecting the aerodynamic profile and how this affects its performance was demonstrated.
O uso de tecnologias que extraem energia de fontes renováveis tem se desenvolvido consideravelmente nos últimos anos, e algumas já se encontram bem implementadas, tais como hidroelétrica ou eólica. Por outro lado, ainda existem fontes renováveis com muito potencial para se desenvolverem, como é o caso da energia renovável obtida por correntes de água, cujas tecnologias existentes têm ainda um baixo grau de maturidade, tais como energia obtida por correntes marítimas ou em rios, com a geração de eletricidade através de mini turbinas. Nesse sentido, este trabalho apresenta um método baseado na Teoria do Momento dos Elementos de Lâmina para calcular os elementos de lâmina de uma mini turbina de eixo horizontal, para assim variar a sua geometria, permitindo obter maior potência. Após a criação do código no Excel e a utilização de parâmetros já calculados em outro trabalho anterior, foram desenvolvidas cinco hélices diferentes. Através dos resultados obtidos nos códigos, a modelagem foi realizada no SolidWorks, levando em consideração a otimização da corda das pás, possibilitando a impressão 3D e depois a comparação experimental. Os resultados dos testes experimentais mostram a influência da relação velocidade de ponta (λ) no desempenho de uma hélice axial e como esses resultados estão de acordo com a literatura que recomendam valores de λ com base no número de pás que compõem uma hélice. Por outro lado, foi demonstrada a importância de se levar em conta o número de pás que irão compor uma hélice ao projetar o perfil aerodinâmico e como isso afeta seu desempenho.
O uso de tecnologias que extraem energia de fontes renováveis tem se desenvolvido consideravelmente nos últimos anos, e algumas já se encontram bem implementadas, tais como hidroelétrica ou eólica. Por outro lado, ainda existem fontes renováveis com muito potencial para se desenvolverem, como é o caso da energia renovável obtida por correntes de água, cujas tecnologias existentes têm ainda um baixo grau de maturidade, tais como energia obtida por correntes marítimas ou em rios, com a geração de eletricidade através de mini turbinas. Nesse sentido, este trabalho apresenta um método baseado na Teoria do Momento dos Elementos de Lâmina para calcular os elementos de lâmina de uma mini turbina de eixo horizontal, para assim variar a sua geometria, permitindo obter maior potência. Após a criação do código no Excel e a utilização de parâmetros já calculados em outro trabalho anterior, foram desenvolvidas cinco hélices diferentes. Através dos resultados obtidos nos códigos, a modelagem foi realizada no SolidWorks, levando em consideração a otimização da corda das pás, possibilitando a impressão 3D e depois a comparação experimental. Os resultados dos testes experimentais mostram a influência da relação velocidade de ponta (λ) no desempenho de uma hélice axial e como esses resultados estão de acordo com a literatura que recomendam valores de λ com base no número de pás que compõem uma hélice. Por outro lado, foi demonstrada a importância de se levar em conta o número de pás que irão compor uma hélice ao projetar o perfil aerodinâmico e como isso afeta seu desempenho.
Description
Mestrado de dupla diplomação com Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Córdoba (UTN-FRC)
Keywords
Hydroelectric power Turbines Blade element Tip speed ratio