Conceção e caracterização de um conjunto queimador-permutador de calor para um sistema de Micro–Cogeração

Abstract

O trabalho desenvolvido nesta tese insere-se no âmbito do projeto de I&DT Hebe que visa o desenvolvimento de uma caldeira de micro-cogeração, para uso doméstico, do tipo mural, a gás natural. O trabalho reportado refere-se a uma das tarefas desse projeto, designada por Projeto do Queimador. O objetivo final desta tarefa será a construção de um conjunto queimador-permutador de calor que cumpra os requisitos de funcionamento exigidos pelo sistema Hebe. Na fase de desenvolvimento do projeto em que esta dissertação decorreu, a equipa de investigação encontra-se focada na demonstração da prova de conceito do primeiro protótipo experimental Hebe. Este trabalho iniciou-se com uma pesquisa de mercado das soluções comerciais disponíveis para o cumprimento da função exigida ao conjunto queimador-permutador de calor, que se revelou infrutífera e que levou ao desenvolvimento de um projeto próprio para o referido conjunto. O trabalho aqui descrito refere-se às fases do desenho de conceção (definição do princípio de funcionamento), desenho de detalhe, acompanhamento do processo produtivo, montagem, teste e caracterização. É descrito em detalhe o processo de pesquisa e análise que levou à definição do princípio de funcionamento, as dificuldades técnicas que se puseram à sua construção, os diferentes aspetos da montagem, os testes de segurança e o modo como o sistema a eles respondeu e finalmente é apresentada uma caracterização detalhada do modo como a energia fornecida ao sistema é distribuída e utilizada.

The work described in this thesis is part of an R&D project called Hebe, which aims to development a wall type micro-CHP boiler for domestic use, using natural gas as fuel. This thesis refers to one of the tasks of the project, named “Projeto do Queimador”, in which the ultimate goal is to build a burner-heat exchanger set that meets the operational desires required by Hebe. This took place during the development phase of the project, in which the research team were focused in demonstrating the proof of concept of the first experimental Hebe prototype. Initially, a market survey of the available commercial solutions to fulfil the function requirements from the burner-heat exchanger was performed. This proved unsuccessful and led to the development of a project of said assembly. The work described here, refers to the phases of design (definition of the operating principles), detail design, monitoring of the production process, assembly, test and finally the characterization of the burner-heat exchanger. The research process and analysis that led to the definition of the operating principles is described in detail, as well as the technical difficulties that occurred in its construction, the different aspects of the assembly, the safety tests and how the system responded to them and finally, a detailed characterization of how the energy supplied to the system is distributed and used, is also presented.