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- Caracterização energética e ambiental de recuperadores de calor para lareirasPublication . Nunes, Manuel; Sousa, Nelson; Santos, Carlos Miguel Andrade; Lamarão, António Hugo; Major, VirgílioO presente projecto nasceu da colaboração entre a Área Departamental de Engenharia Mecânica (ADEM) da Escola Superior de Tecnologia/Universidade do Algarve (EST/UAlg) e a empresa Vale Montanha, Serviços de Engenharia Lda, com o objectivo de caracterizar recuperadores de calor para lareiras e respectivos combustíveis.
- Improvement on fuel characteristics of biomass and refused derived fuel with torrefactionPublication . Azpilicueta, Ander; Paudel, Pramod; Sousa, NelsonThe search for sustainable energy alternatives has been increasingly important, not only because the depletion of fossil fuels, but also due to the necessary reduction in the emission of greenhouse gases. The use of renewable energy has contributed to the mitigation of this problem, but this doesn’t always adapt to the requirements of energy demand. The energy of biomass, in particular by the combustion of vegetal biomass, is a form already in use and with broad application, from domestic heating equipment to thermoelectric power plants. An alternative energy source is the refuse derived fuels, RDF, which offer a double benefit, given they provide an energy resource and avoid the occupation of landfill space. However, the use of biomass or RDF has limitations, due to the fuel quality. As received, it presents low heating value, low adiabatic flame temperature and low density. The improvement of the properties of these fuels may be obtained by torrefaction. This is a low-temperature pyrolysis process, where the heating gradient, top temperature and process duration must be controlled. In this study, an experimental prototype was developed for torrefaction trials. During the torrefaction experiments the heating rate and maximum temperature were controlled, and were measured sample temperatures, mass decay and also the composition of the gases released. Later, the higher heating value, density and hydrophilicity of biomass and RDF samples, as received and with various stages of torrefaction, were measured, confirming the advantage of applying this thermal process in the improvement of the biomass and RDF fuel properties.
- Modeling biomass particle drying, devolatilization and combustion in a grate fired combustorPublication . Sousa, Nelson; Azevedo, João L.T.The paper presents the application of a numerical model to describe the evolution of a particle in a grate fired combustion system. Due to the particle dimensions, important temperature gradients exist inside the particles and reactions occur within the particles. A model using layers is used to describe the processes inside the particles. The biomass composition is expressed as fractions of moisture, unreacted biomass, char and ash. Biomass conversion is described by a competitive reaction model leading to the formation of light volatiles, tars and char. Tar is subject of secondary reactions inside the particles forming either light gases or char. Transport equations are solved for the gases within the particle including oxygen from the environment that reacts with gases or char. The model is applied to different heating rates leading to different amounts of tars and char in accordance with data from the literature. The model is also applied to simulate the combustion of a single trunk standing in a heated gas stream and comparisons are done for the temperature and mass loss.
- Thermal performance in a conventional fireplace and in an inset appliancePublication . Sousa, Nelson; Nunes, Manuel; Santos, Carlos Miguel AndradeThe objective of this study is to compare the performance of the equipment currently employed in the domestic heating with firewood, the conventional fireplace and the inset appliance with close firedoors. For such, it was followed the European Standard EN13229:2001/A2:2004. Efficiency and heat output is determined and the major heat losses that penalize the appliance performance are identified and calculated. Tests in laboratory were developed in two inset appliances, and tests in situ in one conventional fireplace. One of the appliances uses only staging as primary air, and the other only grate air In inset appliances, with a heat output near 10 kW, the average efficiency varies between 67% and 73%, while in a conventional fireplace that value lies at 30%. In all these devices the major losses take place as sensible heat in the flue gases, 23% to 30 % in inset appliances and above 50% in a conventional fireplace. The second most important heat loss happens by chemical losses in the flue gases. It takes values near 17% in a conventional fireplace and may be disregarded in an inset appliance.
- Study of biomass particle combustion model to use in multi-particle simulation codesPublication . Sousa, Nelson; Azevedo, João L.T.This paper presents an analyses of the modelling specifications required in the simulation of the conversion of a single biomass particle to be used in multi-particles computer simulation codes. It considers the transport and reaction of gases, the heterogeneous combustion and heat transfer within the biomass. The biomass conversion is described by a competitive reaction mechanism specifying the composition of the volatile species and tar properties. This approach can represent the influence of the heating conditions on biomass conversion and produce acceptable compositions for the final products. Tar decomposition is considered within the particle as well as combustion reactions for all combustibles: volatile, tar and char. The study of several approaches show the level of numerical approach required to simulate the thermal conversion of the biomass particle and further reactions such as tar decomposition and oxidation of the combustibles gases within the particle. The validation of the numerical code is accomplished with the conversion of a 50 mm trunk in a hot gas stream by measuring the mass loss and temperature along the combustion process. Parametric tests are carried out to investigate the conversion of tars and oxidation of gases within the particle and it is concluded that these can be neglected for particle diameters smaller than 20 mm with an error less than 1%. For combustible particles such as wood chips and pellets with 6 mm diameter, all intern gradients may be neglected.
- Caracterização energética e ambiental de recuperadores de calor para lareiras: manual de operações, resultadosPublication . Nunes, Manuel; Sousa, Nelson; Lamarão, António Hugo; Santos, Carlos Miguel Andrade; Broad, David; Stadler, Rudolf
- Caracterização energética e segurança na utilização de recuperadores de calor para lareirasPublication . Sousa, Nelson Manuel Santos; Nunes, ManuelOs recuperadores de calor para lareiras são dispositivos de aquecimento doméstico cuja utilização está em expansão. A sua correcta utilização, quer no que respeita à segurança quer ao desempenho energético requer a caracterização destes equipamentos. Desta necessidade nasceu o projecto RECUPERA realizado em parceria entre a EST–ADEM da Universidade do Algarve e a empresa Vale–Montanha L.da., fabricante destes equipamentos. Foram realizados ensaios segundo a norma europeia em vigor EN 13299:2001 dos quais se obteve a distribuição de temperaturas nos recuperadores e envolvente, potência média, carga de lenha recomendada, emissões de CO e rendimento térmico. O presente artigo tem por objectivo apresentar os resultados obtidos nos ensaios, descrevendo a metodologia seguida e comparando os custos de operação entre vários equipamentos de aquecimento doméstico alternativos.
- Paragens de autocarro inteligentes e inclusivasPublication . Rodrigues, Joao; Pires Rosa, Manuela; Viegas, Micael; Turner, Daniel; Veiga, Ricardo; Sousa, NelsonApresentam-se diferentes conceitos que determinam uma paragem inteligente e inclusiva, criando-se assim uma paragem de autocarros inovadora desde à geração da sua própria energia, tornando-a autossuficiente e sustentável, à integração na rede de autocarros para comunicação da quantidade de utilizadores à espera, até à criação de um ecrã interativo que se adapta às necessidades de qualquer utilizador através de uma inovadora framework desenvolvida no âmbito do projeto ACCES4ALL.
- Recupera Projecto 03/04 INOVAlgarve EST/ADEM Vale Montanha, LdaPublication . Nunes, Manuel; Sousa, NelsonNa sequência da política da UAlg e da EST de expandir os contactos e colaboração Universidade/Empresas da região, a Área Departamental de Engenharia Mecânica (ADEM) tem desenvolvido esforços quer na prestação de serviços com inúmeras empresas algarvias, quer no desenvolvimento de projectos de interesse comum. É neste último ponto que se insere o Projecto 03/04 - InovAlgarve RECUPERA – Caracterização Energética e Ambiental de Recuperadores de Calor para Lareiras desenvolvido através da parceria ADEM/Vale Montanha Lda. A empresa Vale Montanha, Serviços de Engenharia Lda. é uma empresa metalomecânica com sede em Portimão e especializada na fabricação de recuperadores de calor a lenha para lareiras [1]. Fundada em 1982 por um inglês que veio viver para o Algarve, fabrica actualmente cerca de 3000 aparelhos/ano principalmente para o mercado português mas pensando no mercado internacional nomeadamente o Norte Europeu. Neste contexto, a ADEM promoveu um acordo específico baseado no protocolo existente entre esta empresa e a Universidade. O acordo específico estabelecido permitiu avançar com a candidatura ao programa InovAlgarve financiado em 80% pelo FEDER sob a gestão da Comissão Coordenadora e do Desenvolvimento da Região do Algarve (CCDRAlgarve). Os restantes 20% foram financiados pela empresa Vale Montanha Lda. e pela ADEM.
- Modelo de escoamento e combustão de biomassa em grelhaPublication . Sousa, Nelson; Azevedo, João L. T.Este trabalho apresenta a formulação de um modelo de simulação de combustão de biomassa em grelha. O modelo inclui várias aproximações para cada um dos processos considerados, nomeadamente, o movimento dos sólidos já apresentado noutro artigo e o escoamento de gases através de meio granular, considerando a equação de Forchheimer. Para descrever a evolução das propriedades nos sólidos utiliza-se um modelo unidimensional para aproximar as partículas de combustível que é comparado com um modelo detalhado. Apresenta-se ainda o algoritmo em desenvolvimento para acoplar os diversos submodelos e a inclusão de balanços de energia e de massa com recção química.