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Título: Estudo experimental sobre a influência de diferentes tipos de peletes de Acacia e Cytisus (spp.) na eficiência térmica de uma caldeira doméstica de 20 kW
Autor: Ferreira, Tânia Vanessa de Jesus
Orientador: Pinho, Carlos Manuel Coutinho Tavares de
Paiva, João Luís Monney de Sá
Palavras-chave: Peletes de Acacia e Cytisus
Eficiência térmica
Caldeira doméstica
Data de Defesa: 28-Out-2013
Editora: Instituto Politécnico de Viseu. Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu
Resumo: O presente trabalho teve como objetivo o estudo da influência de diferentes tipos de peletes de Cytisus multiflorus, Cytisus scoparius e Acacia dealbata no rendimento térmico de uma caldeira doméstica a peletes. Previamente, a caldeira foi testada recorrendo a peletes comerciais de Pinus pinaster, que foram utilizados como comparação com os peletes referidos anteriormente. Os peletes de Cytisus e Acacia foram produzidos especificamente para este trabalho, enquanto os de pinho foram adquiridos a duas empresas de produção de peletes (pinho A e pinho B), sendo atualmente comercializados em Portugal. Numa primeira fase, realizaram-se as várias etapas necessárias à produção dos peletes das espécies Cytisus e Acacia, sendo posteriormente efetuada a sua peletização. Foram realizados testes de qualidade aos peletes produzidos e aos peletes comerciais com vista à avaliação das suas características. De modo a ser possível a realização dos ensaios de queima foi necessário proceder à montagem da instalação experimental, que incluiu, para além da caldeira, vários componentes imprescindíveis nas medições necessárias durante os ensaios. Avaliou-se o desempenho da caldeira para os cinco tipos de peletes, em três cargas térmicas distintas: “reduzida”, “média” e “alta”. O rendimento térmico da caldeira foi determinado pelo método direto e avaliado durante a fase de regime estacionário. As emissões de poluentes (O2, CO, NOx e CO2) foram medidas na fase de arranque e também em regime estacionário. O aumento do caudal mássico de peletes levou a um aumento do rendimento térmico da caldeira e a uma diminuição das emissões de monóxido de carbono, constatando-se assim melhores condições de combustão na carga “alta”, quando comparada com as restantes. Em média, o rendimento térmico da caldeira foi muito semelhante com os cinco tipos de peletes. Relativamente às emissões, verificou-se que as emissões de CO foram extremamente elevadas na carga “reduzida” e em média, inferiores no caso dos peletes de pinho. As emissões de NOx foram significativamente superiores no caso dos ensaios realizados com as espécies Cytisus e Acacia, tendo-se verificado que estas emissões são muito dependentes do conteúdo de azoto dos peletes. Concluiu-se que o excesso de ar utilizado nas três cargas pré-definidas pelo fabricante era demasiado elevado pelo que, se estudou a influência da diminuição do excesso de ar no desempenho da caldeira no caso dos peletes de pinho A e giesta branca. Os resultados obtidos demonstraram que a diminuição do excesso de ar, para aproximadamente a mesma quantidade de combustível, permite um aumento do rendimento térmico da caldeira e uma significativa redução das emissões de poluentes.
ABSTRACT: The present work aimed at studying the influence of different types of pellets Cytisus multiflorus, Cytisus scoparius and Acacia dealbata in the thermal efficiency of a domestic boiler burning pellets. The boiler was previously tested using commercial Pinus pinaster pellets, which were used as reference. The Cytisus and Acacia pellets were produced specifically for the present work, whilst pine pellets (“pine A” and “pine B”) were purchased from two companies producing pellets currently being marketed in Portugal. Initially, the various steps required for the production of Acacia and Cytisus pellets species were undertaken to allow for the actual pelletization. Tests were conducted to evaluate pellets quality, both in-site produced and commercialized, as well as their characteristics. In order to be able to perform the combustion tests, an experimental setup that included, in addition to the boiler, various essential components for the measurements made during the tests, was prepared. The performance of the boiler for the five types of pellet, in three different thermal loads, “reduced”, “average” and “high”, was evaluated. Its thermal efficiency was determined through the direct method with measurements made at steady state. Pollutant emissions (O2, CO, NOx and CO2) were measured at startup and at steady state. When in “high” thermal load mode, increasing pellets mass flow rate led to better combustion conditions, diminishing carbon monoxide emissions and increasing thermal efficiency. On average, the boiler thermal efficiency was quite similar with the five types of pellets. Concerning emissions, CO levels were extremely high at “reduced” load and, on average, lower values were obtained when using pine pellets. NOx emissions were significantly higher for pellets made of Acacia and Cytisus; these emissions are mostly a consequence on the nitrogen content of those species. Excess air used in the three loads predefined by the manufacturer being too high, the effect in the boiler performance of decreasing the excess air when burning pellets made of “pine A” and white Cytisus was studied. The results revealed that decreasing excess air, for the same fuel mass flow rate, increases thermal efficiency and significantly reduces pollutant emissions.
Descrição: Mestrado em Engenharia Mecânica e Gestão Industrial
Peer review: yes
URI: http://hdl.handle.net/10400.19/1938
Aparece nas colecções:ESTGV - DEMGI - Dissertações de mestrado (após aprovadas pelo júri)

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