Dissertations / Theses: 'Coeficiente de transferência convectiva'

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Lima, Carlos Umberto da Silva. "Ebulição convectiva de refrigerantes halogenados escoando no interior de tubos horizontais de cobre." Universidade de São Paulo, 2000. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18135/tde-11072018-120902/.

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Abstract:

A presente pesquisa teve por objetivo o estudo da ebulição convectiva dos novos refrigerantes halogenados no interior de tubos horizontais de cobre. Uma busca na literatura pertinente ao assunto mostrou que a determinação do coeficiente de transferência de calor pode ser determinado por correlações que, aqui, foram classificadas como: 1- Estritamente Convectivas, 2- Superposição de Efeitos e 3- Estritamente Empíricas. Essas correlações mostraram-se inadequadas a generalizações. Uma bancada experimental foi concebida e construída, o que permitiu a obtenção de dados experimentais envolvendo uma ampla faixa de condições operacionais. Efeitos de parâmetros físicos como a velocidade mássica, fluxo de calor, temperatura de saturação e título, foram investigados. Os dados experimentais obtidos foram utilizados no desenvolvimento de uma correlação para o coeficiente de transferência de calor na ebulição convectiva que satisfizesse adequadamente esses dados obtidos para condições operacionais típicas de aplicações frigoríficas. A partir da análise efetuada foi proposto um modelo no qual foram introduzidos os adimensionais que envolvem os principais efeitos relacionados à mudança de fase. O modelo proposto apresentou resultados bastante adequados não apenas na correlação dos resultados experimentais obtidos na presente pesquisa como também em dados encontrados na literatura.
Present research has aimed at the study of convective boiling of recently introduced halocarbon refrigerants inside horizontal copper tubes. A comprehensive literature survey has revealed that the correlations for the convective boiling heat transfer coefficient can be divided into three main categories: (1) strictly convective; (2) superposition of effects; (3) strictly empirical. As a general rule these correlations are not fitted for generalizations. An experimental set up has been developed and constructed in order to raise data involving a relatively wide range of operational conditions. These data have been used to investigate effects of such parameters as heat flux, mass velocity, quality and evaporating temperature. In addition gathered data have been used in the development of a correlation for the heat transfer coefficient under convective boiling conditions typical of refrigeration applications. The model has been developed in terms of the main intervening non dimensional groups. The proposed equation correlated very well not only experimental data from present investigation but data obtained else where.

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Monnerat, Sandra Mourão. "Desidratação osmotica e secagem convectiva de maçã : transferencia de massa e alterações de estrutura celular." [s.n.], 2009. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/256446.

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Abstract:

Orientador: Florencia Cecilia Menegalli
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-08-13T18:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monnerat_SandraMourao_D.pdf: 2359962 bytes, checksum: 3df7969a948ecae9b1a169de42e7087a (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: No presente trabalho investigou-se a desidratação osmótica de maçãs (variedade Fuji), seguida ou não de secagem convectiva com ar quente. Foram determinados perfis de concentração de água e soluto(s) em amostras de maçãs cortadas ao meio e desidratadas osmoticamente em soluções aquosas binárias (30% e 50% de sacarose, p/p) e solução ternária (50% de sacarose e 10% de cloreto de sódio, m/m), sob agitação vigorosa e temperatura constante (27°C). As amostras imersas na solução osmótica durante 2, 4 e 8 h foram fatiadas a partir da superfície plana exposta. A densidade e os teores de água, açúcares totais e redutores e cloreto de sódio foram determinados em cada fatia. O modelo matemático que descreve o transporte de cada espécie estudada (água, sacarose e cloreto de sódio) se baseia na equação de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido. O modelo foi ajustado aos dados experimentais, através do método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson para determinar os coeficientes efetivos de difusão como uma função da concentração, utilizando coordenadas materiais e integrando simultaneamente as equações diferenciais de cada componente (água e sacarose ou água, sacarose e cloreto de sódio). Imagens de microscopia ótica de tecidos tratados osmoticamente, previamente pigmentados com o corante vital vermelho neutro, foram obtidas variando-se a concentração das soluções e o tempo de exposição. Os registros fotográficos retratam alterações da estrutura celular, que variam de acordo com a intensidade do processo de desidratação. A secagem convectiva com ar quente foi realizada em amostras de maçãs cortadas ao meio, frescas e previamente tratadas em solução aquosa de sacarose a 50% p/p durante 4 horas (27°C). Os perfis de umidade foram determinados a partir da superfície, após a exposição da face plana das metades das maçãs ao fluxo de ar quente (60°C ) durante 3, 6, 10 e 24 horas de secagem. O modelo matemático que descreve o transporte da água se baseia nas equações de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido e a concentração inicial não homogênea para o tecido previamente tratado. De maneira similar à desidratação osmótica, a difusividade de água na secagem também foi determinada em função da concentração, utilizando-se o método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson e coordenadas materiais. Obtevese um bom ajuste dos modelos matemáticos aos dados experimentais de desidratação osmótica e de secagem. A ordem de magnitude dos coeficientes obtidos para a desidratação osmótica foi uma ou duas vezes menor que de coeficientes de difusão binários de soluções puras de sacarose e de cloreto de sódio. No caso da secagem, o comportamento da difusividade mostrou dependência significativa com a concentração de água. O tecido fresco apresentou coeficientes superiores aos do tecido pré-tratado osmoticamente além de funcionalidades distintas para diferentes tempos de secagem (inferior e superior a 6 horas). O tecido tratado apresentou um comportamento mais estável da difusividade da água no material e foi descrito por uma única função. Este fato está relacionado com as mudanças estruturais ocorridas durante a secagem, mais severas para o tecido fresco em relação ao tecido tratado
Abstract: In this study it was investigated the osmotic dehydration of apples (Fuji variety) followed or not by convective drying with hot air. Concentration profiles were determined for water and solute(s) in samples of apples cut in half and osmotically dehydrated in binary aqueous solutions (30% and 50% sucrose, w/w) and ternary solution (50% sucrose and 10% sodium chloride, w/w) under vigorous stirring and constant temperature (27°C). The samples immersed in the osmotic solution for 2, 4 and 8 h were sliced from the exposed flat surface. The density and water, total and reducing sugars and sodium chloride contents were determined in each slice. The mathematical model that describes the transport of each species studied (water, sucrose and sodium chloride) is based on the continuity equation and on the of Fick's diffusion law and considers the tissue shrinkage. The model was fitted to experimental data through the finite difference implicit method of Crank-Nicolson, to determine the effective diffusion coefficients as a function of concentration, using material coordinates and integrating simultaneously the differential equations of each component (water and sucrose or water, sucrose and sodium chloride). Light microscopy images of osmotically processed tissues previously pigmented with the vital dye neutral red, were obtained, varying the concentration of solutions and time of exposure. The photographic records show changes in cellular structure, which vary with the intensity of the dehydration process. The convective air drying was carried out on samples of apples cut in half, fresh and treated in aqueous solution of sucrose to 50% w/w for 4 hours (27°C). The moisture profiles were determined from the surface, after exposure of the flat face of half of the apples to the flow of hot air (60 ° C) during 3, 6, 10 and 24 hours of drying. The mathematical model that describes the water transport is based on the continuity equation, the Fick's diffusion law, the tissue shrinkage and the nonhomogeneous initial concentration of the previously treated tissue. Similarly to the osmotic dehydration, the water diffusivity in drying was also determined in terms of concentration, using the finite difference implicit method of Crank-Nicolson and coordinated materials. It was possible to obtained a good fit of mathematical models to experimental data of osmotic dehydration and drying. The order of magnitude of the coefficients obtained for the osmotic dehydration was one or two times lower than diffusion coefficients of pure binary solutions of sucrose and sodium chloride. For drying, the behavior of diffusivity showed significant dependence with the concentration of water. The fresh tissue showed coefficients greater than the osmotically pre-treated tissue than it needs distinct functions for different times of drying (and less than 6 hours). The treated tissue showed a more stable behavior of the water diffusivity in the material and was described by a single function. This fact is related to the structural changes during drying, more severe for the fresh tissue than for the treated tissue
Doutorado
Doutor em Engenharia de Alimentos

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Moreira, Tiago Augusto. "Análise experimental da influência da adição de nanopartículas a água no coeficiente de transferência de calor para escoamentos monofásicos e ebulição convectiva em microcanais." Universidade de São Paulo, 2017. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-10032017-091729/.

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Abstract:

Dissipadores de calor baseados em microcanais são apresentados como solução para a remoção de fluxos de calor elevados em espaços restritos, pois proporcionam elevados coeficientes de transferência de calor quando comparados a canais convencionais. Tais trocadores também proporcionam elevadas razões entre a área superficial em contato com o refrigerante por unidade de volume do dissipador. Além dos microcanais, a utilização de nanofluidos também se apresenta como tecnologia com potencial de incremento do coeficiente de transferência de calor. Os nanofluidos consistem na adição de nanopartículas a um fluido base visando alterar suas propriedades de transporte termodinâmicas. Neste contexto, o objetivo do presente estudo é avaliar o coeficiente de transferência de calor para escoamentos monofásicos e ebulição convectiva de nanofluidos aquosos no interior de microcanais. Para isto, foram realizados experimentos em canais com diâmetro de 1,1 mm e comprimento de 200 mm para água deionizada, nanofluidos de alumina com diâmetros de 20-30 e 40-80 nm, nanofluidos de dióxido de silício com diâmetros de 15 e 80 nm, e nanofluidos de cobre com diâmetro de 25 nm. Estas soluções foram ensaiadas para concentrações volumétricas de nanopartículas de 0,001, 0,01 e 0,1, velocidades mássicas de 200, 400 e 600 kg/m2s e fluxos de calor de 20 a 350 kW/m2. A análise dos resultados revelou que a adição de nanopartículas a água deionizada proporciona o incremento do número de Nusselt para escoamentos monofásicos, principalmente na região inicial do tubo. Concluiu-se que os efeitos da adição de nanopartículas a um fluido base no coeficiente de transferência de calor durante a ebulição convectiva estão relacionados ao recobrimento da superfície com uma camada porosa. A deposição de nanopartículas com diâmetro inferior a 30 nm resultou na redução do coeficiente de transferência de calor e das instabilidades térmicas do escoamento em relação a água deionizada. O coeficiente de transferência de calor e as instabilidades térmicas não apresentaram variações significativas da deposição de nanopartículas com diâmetro superior a 40 nm. Por meio da análise da textura das superfícies recobertas e do critério de nucleação proposto por Kandlikar et al. (1997) concluiu-se que tal comportamento encontra-se associado aos efeitos do acabamento superficial na densidade de cavidades de nucleação ativas.
Microchannels based heat exchangers were introduced as a solution to high heat flux removal in restrict spaces due to their high heat transfer coefficients compared to heat exchangers based on conventional channels. The high ratio of surface are per volume is an additional advantage to microchannels in relation to conventional channels. Beside the microchannels technology, the nanofluids also present itself as a technique with potential to increase the heat transfer coefficient. Nanofluids consist of a solution containing nanoparticles dispersed in a base fluid with the goal to improve its thermodynamic and transport properties. In this context, the objective of the present study is to evaluate the heat transfer coefficient for single-phase flow and convective boiling of aqueous nanofluids inside microchannels. Experiments were performed for channels with internal diameter of 1.1mm and 200 mm long for DI-water, nanofluids containing alumina- (nanoparticles diameters of 20-30 and 40-80 nm), silicon dioxide (nanoparticles diameters of 15 and 80 nm), and copper (nanoparticles diameter of 25 nm). These solutions were evaluated for volumetric concentrations of 0.001, 0.01 and 0.1%, mass velocities of 200, 400 and 600 kg/m2s and heat fluxes from 20 to 350 kW/m2. The analysis of the results revealed that the addition of nanoparticles to DI-water causes an increment in the Nusselt number for single phase flows, especially at the inlet of the tube. The results for flow boiling indicated that the effects of adding nanoparticles to the base fluid are related to the deposition on the heating surface of a nanoparticles porous layer due to the boiling process. The deposition of nanoparticles smaller than 30 nm promoted a reduction of the heat transfer coefficient compared to DI-water on a clean surface, and thermal instabilities were minimized. For the deposition of nanoparticles larger than 40 nm these parameters did not presented significant variations in comparison to DI-water. A combined analysis of the surfaces finishing and the criterion of Kandlikar et al. (1997) for bubble nucleation revealed that such behaviors are correlated to the effects of the surface texture associated to the boiling process on the density of active nucleation cavities.

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Zago, João Vitor. "Comportamento térmico e hidrodinâmico da ebulição convectiva do HFE-7100 em microdissipador de calor baseado em microcanais /." Ilha Solteira, 2019. http://hdl.handle.net/11449/191408.

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Abstract:

Orientador: Elaine Maria Cardoso
Resumo: Dissipadores de calor compactos, baseados em microcanais, têm se mostrado um meio eficaz para o resfriamento de dispositivos de alta densidade de energia, tais como microprocessadores, além de proporcionarem redução de material utilizado para a fabri-cação e do inventário de fluido refrigerante necessário. Sistemas bifásicos que operam com fluidos refrigerantes proporcionam coeficientes de transferência de calor elevados para baixos valores de velocidade mássica e uma distribuição de temperatura mais uni-forme na superfície. O presente estudo teve por objetivo avaliar experimentalmente o desempenho de um dissipador de calor baseado em microcanais, em condições de ebuli-ção convectiva saturada do fluido HFE-7100. O dissipador, em cobre eletrolítico, possui 33 microcanais de seção retangular com dimensões de 10 mm de comprimento, 200 μm de largura, 500 μm de altura e espaçados 100 μm entre si. A eficiência térmica do dissi-pador foi avaliada utilizando como fluido de trabalho o HFE-7100 (fluido refrigerante com baixo ozone depleting potencial, ODP, e global warming potential, GWP). Dados experimentais para o coeficiente de transferência de calor (CTC) e perda de pressão fo-ram obtidos em condições de escoamento monofásico e bifásico saturados, para diferen-tes valores de velocidades mássicas. As condições testadas foram de fluxo de calor im-posto (footprint) variando de 50 a 700 kW/m², com velocidades mássicas do fluido entre 392 e 875 kg/m²s, obtendo coeficientes de transferên... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Microchannel-based heat sinks have been shown to be an effective way of cool-ing high-density energy devices such as microprocessors, as well as reducing the material used to manufacture the exchangers and the required refrigerant inventory. Two-phase flow systems that operate with refrigerant fluids provide high heat transfer coefficients with low mass flux values and more uniform temperature distribution on the surface. The present study aimed to evaluate experimentally the performance of a heat sink based on microchannels under saturated conditions of convective boiling of HFE-7100 fluid. The analyzed heat sink has 33 rectangular section microchannels measuring 10 mm length, 200 μm wide, 500 μm high and spaced 100 μm apart. The heat sink was evaluat-ed using HFE-7100 (low ozone-depleting potential, ODP, and global warming potential, GWP) as working fluid. Experimental data for the heat transfer coefficient and pressure drop were obtained under saturated single and two-phase flow conditions for different values of mass velocities. An experimental apparatus was assembled and validated for the accomplishment of testing. As experimental conditions, the heat flux was applied in a range from 50 to 700 kW/m², with mass flux from 392 and 875 kg/m²s, obtaining a heat transfer coefficient of 60 kW/m² and pressure drop up to 12 kPa. By decreasing the mass flux and the input of the subcooling the HTC increases; the pressure drop increases monotonically with the increase in the mass fl... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

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Tibiriçá, Cristiano Bigonha. "Estudo teórico-experimental da transferência de calor e do fluxo crítico durante a ebulição convectiva no interior de microcanais." Universidade de São Paulo, 2011. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-22092011-161901/.

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Abstract:

A pesquisa realizada tratou do estudo da transferência de calor e do fluxo crítico durante a ebulição convectiva no interior de canais de diâmetro reduzidos a partir de dados levantados em bancadas experimentais construídas para esta finalidade. Extensa pesquisa bibliográfica foi efetuada e os principais métodos disponíveis para previsão de coeficiente de transferência de calor, fluxo crítico e mapas de escoamento foram levantados. Os resultados obtidos foram parametricamente analisados e comparados com os métodos da literatura. Pela primeira vez para microcanais, resultados experimentais foram levantados por um mesmo autor em laboratórios distintos buscando verificar a tendência e comportamentos. Tal comparação tem sua importância destacada em face das elevadas discrepâncias observadas na literatura quando resultados de autores distintos, obtidos em condições similares, são comparados. Os resultados levantados foram utilizados na elaboração de modelos que consideram os padrões de escoamento observados em microcanais. A incorporação dos padrões permitiu o desenvolvimento de modelos mecanísticos para coeficiente de transferência de calor, fluxo crítico e critérios para a caracterização da transição entre macro e microcanais baseados na formação do padrão de escoamento estratificado e na simetria do filme líquido no escoamento anular.
This research comprises an experimental and theoretical study on flow boiling heat transfer and critical heat flux inside small diameter tubes based on data obtained in experimental facilities specially designed for this purpose. A broad literature review was carried out and the main methods to predict the heat transfer coefficient, critical heat flux and flow patterns were pointed out. The experimental results were parametrically analyzed and compared against the predictive methods from literature. For the first time, microchannels experimental results obtained by an unique researcher in distinct laboratories were compared and a reasonable agreement was observed. The importance of such a comparison is high-lighted for flow boiling inside microchannels due to the high discrepancies ob-served when results from independent laboratories obtained under similar experimental conditions are compared. Moreover, the experimental results obtained in the present study were used to develop correlations and models for the heat transfer coefficient and heat flux that takes into account the flow patterns observed in microchannels. The heat transfer coefficient and critical heat flux models were developed based on mechanistic approach. In addition, criteria to characterize macro to microchannel transition were proposed based in the occurrence of the stratified flow pattern and the liquid film symmetry under annular flow conditions.

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Luchesi, Vanda Maria. "Estudo teórico da condução de calor e desenvolvimento de um sistema para a avaliação de fluidos de corte em usinagem." Universidade de São Paulo, 2011. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18145/tde-22072011-152531/.

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Abstract:

Em decorrência ao grande crescimento e evolução dos processos de usinagem e a demanda para adequação ambiental, novos fluidos de corte tem sido aplicados. Uma comprovação de sua eficiência em refrigerar a peça, e a ferramenta melhorando a produtividade do processo ainda é necessária. O presente trabalho propõe o estudo e o desenvolvimento de um sistema para avaliar a eficácia de fluidos de corte em operações de usinagem. Inicia-se com uma abordagem matemática da modelagem do processo de dissipação de calor em operações de usinagem. Em seguida prossegue-se com uma investigação de diferentes maneiras de solução do modelo proposto. Experimentos práticos foram realizados no laboratório de Otimização de Processos de Fabricação - OPF. A partir dos dados obtidos foi realizada uma análise assintótica das equações diferencias parciais que governam o modelo. Finalizando, o modelo selecionado foi aplicado no fresamento do aço AISI 4340 endurecido usinado sob alta velocidade.
Due to the rapid growth and development of machining processes there has been a demand for environmental sustainability and news cutting fluids have been applied. A reliable assessment of their efficiency in cooling the workpiece, tools and improving productivity is still a requirement. The present thesis presents a theoretical study and a proposal of a system to assess the effectiveness of cutting fluids applied to machining operation. It begins using a mathematical approach to model the heat propagation during machining operations. Then, it continues with an investigation into different ways to solve the proposed theorical model. Machining experiments using realistic cutting operations were also conducted at the Laboratory for Optimization of Manufacturing Processes - OPF. From the experimental data, was carried out an asymptotic analysis of partial differential equations, which govern the mathematical model. Finally, the selected model will be applied to a milling operation using High Speed Machining (HSM) technique on hardened steel AISI 4340.

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Tapia, Daniel Felipe Sempértegui. "Análise experimental do efeito da geometria da seção transversal e do desempenho de fluidos de reduzido GWP na ebulição convectiva em canais de dimensões reduzidas." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-02022017-152135/.

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Abstract:

A presente tese trata da análise experimental do efeito da geometria da seção transversal do canal e do desempenho de refrigerantes de reduzido GWP (Global Warming Potential) durante a ebulição convectiva em canais de reduzidas dimensões. A tese inclui ainda um estudo extenso e crítico da literatura sobre métodos de previsão da perda de pressão e do coeficiente de transferência de calor, e sobre estudos experimentais em canais não-circulares e de refrigerantes com reduzido GWP na ebulição convectiva em canais de dimensões reduzidas. Resultados para o coeficiente de transferência de calor e perda de pressão durante a ebulição convectiva foram obtidos para canais com geometrias de seção circular, quadrada e triangular para o refrigerante R134a. Nos testes utilizou-se canais com perímetros internos similares obtidos a partir da conformação de um tubo com diâmetro interno igual a 1,1 mm. No caso do canal circular, dados foram também levantados para os HFOs R1234ze(E) e R1234yf e o hidrocarboneto R600a, fluidos com reduzido GWP. Ensaios foram executados para amplas faixas de fluxos de calor e velocidades mássicas, temperaturas de saturação de 31 e 41°C e títulos de vapor entre 0 e 0,95. Aspectos relacionados aos efeitos da geometria e do fluido refrigerante foram minuciosamente investigados através da análise paramétrica dos resultados. Com base na comparação do banco de dados coletado com os métodos de previsão disponíveis na literatura, constatou-se que estes proporcionam previsões satisfatórias apenas para condições experimentais especificas. Portanto, novos métodos de previsão da perda de pressão e do coeficiente de transferência de calor foram desenvolvidos com base nos dados levantados no presente estudo. Os métodos propostos preveem satisfatoriamente o banco de dados do presente estudo e resultados independentes disponíveis na literatura. Adicionalmente, com base nos resultados levantados, verificou-se que dissipadores de calor baseados em multi-microcanais com canais de seção triangular apresentam desempenho superior comparados a dissipadores com canais quadrados e circulares.
The present thesis concerns an experimental study on the effects of cross-sectional geometry and low GWP refrigerants on the thermal-hydraulic performance for convective boiling inside micro-scale channels. Experimental results for heat transfer coefficient and pressure drop gradient during convective boiling were obtained for circular, square and triangular channels for the fluid R134a. The evaluated channels present the same external perimeter and equivalent diameters of 1.1, 0.977 and 0.835 mm, respectively. In the case of the circular geometry, experimental results were also acquired for the HFOs R1234ze(E) and R1234yf and the hydrocarbon R600a (isobutane), which are fluids with low GWP and null ODP. Experiments were performed for a wide range of heat fluxes and mass velocities, saturation temperatures of 31 and 41°C and vapor qualities up to 0.95. The experimental data were carefully analyzed and discussed based on a parametrical analysis focusing on the effect of the cross-sectional geometry and the working fluid. Subsequently, the experimental data were compared against the most quoted predictive methods from literature. In general, it was verified that none of the predictive methods were able to accurately capture the experimental trends of the overall database. So, new predictive methods for the pressure drop and heat transfer coefficient were developed based on the broad database obtained in the present study. The proposed methods provided satisfactory results not only for the experimental database used for its development, but also for independent databases collected in the literature. Additionally, based on the data obtained in the present study and a performance analysis taken into account pressure drop, heat transfer coefficient and the channel packing factor, triangular cross sectional geometry is recommended for heat sinks.

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Porto, Eduardo Figueiredo. "Verificação dos valores dos coeficientes de convecção do ar no exterior de edifícios no estado da Paraíba." Universidade Federal da Paraíba, 2007. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/9113.

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Abstract:

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-07-18T13:27:53Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2894407 bytes, checksum: 993603497277207e108988a17bd6d3b2 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-07-18T13:27:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2894407 bytes, checksum: 993603497277207e108988a17bd6d3b2 (MD5) Previous issue date: 2007-03-05
This research investigated and analysed the characteristics and peculiarities of wind flowing that take place in the state of Paraiba in order to verify the local values for the air coefficients of external convection (hc’s), based in non-dimensional numbers like Prandlt, Reynolds and Nusselt, and empirical correlations as suggested by Hilpert. These correlations are widely used and the results demonstrate that the verified values significantly differ from the ones currently recommended by the Brazilian norms concerning the thermal performance of buildings and the basic parameters of projects for central air-conditioners. The results highlighted the need to review these coefficients and take into consideration the interrelationship between the standards of local ventilation and construction regulations when calculating the thermal conditioning of buildings in order to minimize environmental impact and improve energy performance of buildings, which will reduce costs.
Este trabalho investigou e analisou as características e as condições de escoamento dos ventos que ocorrem no estado da Paraíba, a fim de determinar valores locais para os coeficientes de convecção do ar externo (hc’s), com base nos números adimensionais de Prandlt, Reynolds e Nusselt, e correlações empíricas com as sugeridas por Hilpert, que são largamente utilizadas, cujos resultados demonstraram que os valores verificados diferem significativamente dos valores atualmente recomendados palas Normas Brasileiras referentes ao desempenho térmico de edificações, e aos parâmetros básicos de projeto de centrais de ar-condicionado, conduzindo à necessidade de se reverem tais coeficientes e considerarem as inter-relações entre o padrão de ventilação local e o de ocupação do solo, quando do cálculo de acondicionamento térmico de edifícios, para se minimizar os impactos ambientais, otimizar o desempenho energético de edificações, aumentando a economia de energia reduzindo custos.

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Lima, Ivan Noville Rocha Correa. "Estudo experimental da transferencia de calor no escoamento bifasico intermitente horizontal." [s.n.], 2009. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/264629.

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Abstract:

Orientador: Antonio Carlos Bannwart
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Instituto de Geociencias
Made available in DSpace on 2018-08-14T16:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_IvanNovilleRochaCorrea_M.pdf: 2854489 bytes, checksum: fec392ec12651861ca4547ea5ce279c9 (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: O presente trabalho tem por objetivo central a medição experimental do coeficiente de transferência de calor bifásico no padrão gás-líquido horizontal intermitente, por ser este um padrão muito comum nas operações de produção de petróleo. Para alcançar esse objetivo, foi construído um aparato experimental consistindo de uma seção de testes alimentada por uma mistura pré-aquecida de ar e água, a diferentes pares de vazões e temperaturas de entrada. Para realizar a troca térmica, o tubo foi circundado por uma jaqueta de água gelada submetida a diversas vazões e temperaturas de entrada, formando, com o tubo central, uma seção de troca térmica de correntes paralelas. A metodologia experimental consistiu em medir a taxa de transferência de calor do fluido interno para o fluido externo e, a partir da diferença média de temperatura entre o fluido quente e a parede, determinar o coeficiente de transferência de calor entre o fluido quente e a parede, para cada elenco de condições de operação. O procedimento foi realizado tanto para os ensaios em escoamento monofásico como para o escoamento bifásico. Os resultados para o coeficiente de transferência de calor do fluido quente foram comparados às correlações e aos modelos existentes e apresentaram resultados satisfatórios.
Abstract: The main objective of the present work is the experimental measurement of the two-phase heat transfer coefficient in the intermittent horizontal gas-liquid flow pattern. This flow pattern is very common in oil production pipelines. In order to reach this objective, an experimental apparatus was built, consisting of a test section fed with an air-water mixture pre-heated at different pairs of inlet flow rates and temperatures. In order to realize the heat transfer, the pipe was surrounded by a jacket containing cold water under various inlet flow rates and temperatures, forming with the central pipe a heat transfer section of parallel current. The experimental methodology consisted of measuring the heat transfer rate from the internal to the external fluid, and from the average difference of the temperature between the hot fluid and the pipe wall, determine the heat transfer coefficient between the hot fluid and the pipe wall for each cast of operating condition. The procedure was carried through for both single phase and two-phase tests. The results of the heat transfer coefficients between the hot fluid were compared with some correlations and existing models and presented satisfactory results.
Mestrado
Explotação
Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

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Souza, Edilson Guimarães de [UNESP]. "Análise experimental e numérica de convecção forçada em arranjo de obstáculos dentro de canal." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2010. http://hdl.handle.net/11449/88857.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-20Bitstream added on 2014-06-13T19:47:44Z : No. of bitstreams: 1 souza_eg_me_ilha.pdf: 959550 bytes, checksum: b4784dbcc883b1be2d0c6b7cce83f54b (MD5)
Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA)
O objetivo deste trabalho é a análise numérica e experimental de escoamento viscoso, incompressível, permanente, com transferência de calor, em um canal estreito contendo um arranjo de obstáculos retangulares. A análise experimental envolveu determinação de coeficiente de transferência de calor médio bem como o número de Nusselt médio e medidas de temperatura em esteira térmica para comparação com os resultados obtidos por simulação numérica. Para a análise numérica usamos o programa comercial de mecânica dos fluidos e transferência de calor computacional ICEPAK®. Verificamos que quanto mais adentro o obstáculo estiver no arranjo maior é a transferência de calor por convecção forçada. Determinamos coeficientes de transferência de calor médio e número de Nusselt médio (com incerteza entre 6 e 15%) e verificamos que o efeito da posição diminui à medida que a velocidade aumenta. Concluímos também que ambos os modelos de turbulência utilizados, k-ε padrão e k-ε RNG, foram incapazes de predizer o efeito da posição apropriadamente. Entretanto, o modelo k-ε RNG apresentou melhor comportamento, pois o seu uso resultou em soluções com valores de temperatura intermediários aos experimentais
The purpose of this work is the study of the numerical and experimental viscous incompressible steady flow with heat transfer into a narrow channel containing a rectangular array of obstacles. The experimental approach involves determining the coefficient of heat transfer and temperature measurements in thermal wake for comparison with the results obtained in numerical simulations. For the numerical analysis we use the commercial program of fluid mechanics and heat transfer computational ICEPAK™. We confirmed that in the last lines of the array the biggest is the heat transfer by forced convection. We determined the average heat transfer coefficients (with uncertainty between 6 and 15%) and found that the effect of the position decreases as flow speed increases. We use in the simulations the k-ε turbulence model and the k-ε RNG turbulence model. We conclude that both turbulence models used were unable to predict the effect of the position properly. However, the k-ε RNG model showed better behavior. The numerical temperatures with this model were consistent to the experimental temperature

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Sebben, Simone Teresinha. "Transferencia convectiva de calor e massa em um duto preenchido com esferas compactadas." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 1990. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/157656.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico
Made available in DSpace on 2016-01-08T16:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 80420.pdf: 2848216 bytes, checksum: b800f379c5d611d7a8f8396fd8b8ee30 (MD5) Previous issue date: 1990
O presente trabalho é uma investigação numérica do problema da transferência simultânea de calor e massa em um duto preenchido com um meio poroso saturado. O meio poroso é constituído de esferas compactas e é submetido a um escoamento com convecção forçada. As paredes do duto são impermeáveis ao fluxo de massa e são aquecidas sob duas condições: temperatura constante e fluxo de calor uniforme. O problema hidrodinâmico é modelado através da lei de Darcy modificada, a qual computa efeitos de inércia, atrito com as paredes sólidas, efeitos viscosos e porosoidade variável. Inicialmente, o problema térmico na ausência de transferência de massa é analisado sob dois aspectos distintos. Numa primeira aproximação considera-se o fluído e o meio poroso em equilíbrio térmico local. Isto é, ambos com a mesma temperatura. Após, analisa-se a situação na qual o fluído troca calor tanto com as partículas como com as paredes do duto. O problema isotérmico da transferência de massa é avaliado e discutido a seguir. Quando o fluído tem seu conteúdo de umidade aumentado pela evaporação da água líquida presente na superfície das partículas e a sua temperatura é modificada devido as exigências do calor latente, as equações do transporte de calor e massa são acopladas e precisam ser resolvidas simultaneamente. Para este caso mostrou-se que, para a evaporação d'água no ar, a posição onde o ar satura é virtualmente indepedente do seu conteúdo de umidade inicial.

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Flores, Denise Temp. "Determinação do coeficiente de difusão unidimensional durante o decaimento da turbulência na camada limite convectiva." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2004. http://hdl.handle.net/10183/116975.

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Abstract:

O desenvolvimento de um modelo espectral para o decaimento da Camada Limite Convectiva é apresentado neste trabalho. A equação dinâmica para a densidade espectral de energia cinética é determinada a partir das equações de Navier-Stokes, nas quais o termo de produção de energia por efeito mecânico não será considerado. O termo de transferência inercial de energia é parametrizado a partir de um modelo sugerido por Pao. Para calcular o espectro inicial tridimensional da Camada Limite Convectiva foi usado uma formulação proposta por Kristensen, a qual permite calcular o espectro 3-D de um fluxo turbulento homogêneo mas não isotrópico conhecendo-se as suas componentes unidimensionais. Para calcular as componentes unidimencionais do espectro e do coeficiente de difusão durante o decaimento foi empregado um método matemático que considera uma função peso. Esta função peso informa como cada componente unidimensional participa na formação da função densidade espectral de energia. Finalmente, a componente vertical do coeficiante de difusão calculada a partir do modelo teórico foi comparada com dados de LES ( large eddy simulation) durante o decaimento da Camada Limite Convectiva.
The development of a spectral model for a decaying Convective Boundary Layer is considered in this work. The dynamical equation for the energy density spectrum function is obtained from r· avier-Stokes equation, in which shear and buoyancy terms were disregarded and turbulence was assumed to be homogeneous and non isotropic. The inertial energy transfer term is parametrized using a model suggested by Pao. To calculate this initial 3-D spectrum the mathematical formulation proposed by Kristensen was used, which allo,ved us to determine the 3-D spectrum of the homogeneous and non isotropic turbulent flow from a known one-dimensional (1-D) spectrum. To calculate the decaying one-dimensional spectrum and eddy diffusivity, a mathematical method using a weight function was utilized. This weight function gives information about how this one-dimensional component take part in the formation of the 3-D equation for the spectral density. Finally, the decaying vertical eddy diffusivity derived from the present theoretical model has been compareci with the generated from LES (large eddy simulation) data for a decaying Convective Boundary Layer.

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David, Humberto Delgado. "Transferência de oxigénio em dispersões aquoso-orgânico." Master's thesis, Instituto Politécnico de Tomar, 2013. http://hdl.handle.net/10400.26/5843.

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Abstract:

O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito da unidade curricular de Trabalho Final de Mestrado, integrante do Mestrado em Tecnologia Química do Instituto Politécnico de Tomar. Foi realizado nos laboratórios do Instituto Superior Técnico de Lisboa entre Fevereiro e Julho de 2013, na modalidade de estágio. O trabalho consistiu na determinação experimental do coeficiente volumétrico de transferência de massa do lado do líquido (kLa) em sistemas gás-líquido-líquido num tanque agitado, e visou avaliar o efeito da adição de uma fase orgânica e de um agente de superfície sobre o coeficiente de transferência de massa de oxigénio. Numa primeira etapa, de adaptação às práticas experimentais baseadas no método dinâmico de “salto de pressão”, procedeu-se à determinação do kLa num sistema tradicional gás-líquido (ar-água). Numa segunda etapa, e que consistiu numa evolução de trabalhos anteriores neste campo, avaliou-se o efeito da presença de uma fase orgânica,. Os ensaios foram realizados sob condições operacionais constantes: volume de fase líquida 9,8 L, caudal de gás de 5,2 L/min, velocidade de agitação de cerca de 400 rpm, e holdup da fase orgânica (ϕ) de 1 %. Numa terceira etapa, numa abordagem ainda nunca tentada, estudou-se o efeito da presença de um agente de superfície no sistema gás-líquido-líquido. Nos ensaios a concentração do agente de superfície Triton X-100 no tanque foi de cerca de 5,4x10-4 M. Verificou-se que a adição de uma mistura dodecano-heptano a uma dispersão ar-água nas condições testadas aumenta a transferência de oxigénio na gama de fração de heptano entre os 0 % e os 90 % e diminui para uma fração superior aos 90 % de heptano. Na gama em que a fase orgânica é rica em heptano a adição do Triton X-100 faz aumentar o kLa enquanto que para frações de heptano inferiores a 90%provoca a sua diminuição. As observações experimentais reforçam a importância do coeficiente de espalhamento nos sistemas gás-líquido-líquido.

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Fernandes, Filho Francisco. "Coeficiente de transferencia de calor gas-solido em leito fixo de particulas." [s.n.], 1991. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/264792.

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Abstract:

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-07-14T01:38:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandesFilho_Francisco_M.pdf: 3827378 bytes, checksum: c17c34eb1071eda81bf2bd58bb2fc064 (MD5) Previous issue date: 1991
Resumo: O trabalho apresenta um estudo sobre a transferencia de calor gás-solido em leito fixo, em condições onde não ocorrem transferencia de massa e reações químicas, com a determinação experimental dos coeficientes de troca térmica e sua dependências comos parâmetros que caracterizam as partículas, o leito e o regime de escoamento...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital
Abstract: The work presents a study on heat tranfer between gas and solid phases for fixed beds in the absence of mass transfer and chemical reactions. Mathematical models presented in the literature were analyzed concerning to the assumptions made on axial dispersion in the fluid phase and intraparticle thermal conductivity...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations
Mestrado
Mestre em Engenharia Mecânica

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Goss, Júnior Gil. "Transferência de calor e queda de pressão durante a condensação convectiva do R-134a em microcanais paralelos." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2012. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/95758.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011
Made available in DSpace on 2012-10-26T05:40:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296885.pdf: 40572193 bytes, checksum: 8f28a3ccae701693f9214b6d17b6597d (MD5)
Condensadores constituídos de microcanais são considerados uma boa solução tecnológica em resposta à crescente demanda por sistemas compactos, que garantam a redução de custos de materiais e o uso de menor quantidade de fluidos refrigerantes. O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento termo-hidráulico da condensação convectiva do R-134a no interior de oito microcanais paralelos, arranjados horizontalmente, com diâmetros de 0,8 mm. O comportamento do coeficiente de transferência de calor por convencção, h, e da queda de pressão por atrito, obtidos experimentalmente, é analisado em função de diferentes variáveis, como título de vapor, xv, fluxo de calor, q'', velocidade mássica, G, e temperatura do fluido, Tf. As condições de teste são as seguintes: 0,55 < xv < 1; 7,3 bar < p < 9,7 bar; 28 oC < Tf < 38oC; 17 kW.m-2 < q'' < 53 kW.m-2 e 230 kg.m-2.s-1 < G < 445 kg.m-2.s-1. O resfriamento da superfície de condensação é obtido por meio de três resfriadores do tipo Peltier (RPs), cuja calibração é considerada uma inovação do presente trabalho. Os resultados mostram que o título de vapor, o fluxo de calor e a velocidade mássica exercem importante influência sobre o h, enquanto que a queda de pressão por atrito é função direta da velocidade mássica e da temperatura do escoamento. Uma conclusão importante do trabalho é que a queda de pressão em microcanais é bem estimada com o uso de formulações desenvolvidas para escoamentos bifásicos adiabáticos em canais de grandes diâmetros. Já para a transferência de calor, os resultados mostram que a previsão dos h's requerem modelos semi-empíricos ou correlações para escoamentos em condensação no interior de microcanais.

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Leite, Maria de Fátima Silva. "Estudo comparativo entre coeficientes de difusão verticais na simulação da dispersão de poluentes em uma camada limite convectiva." reponame:Repositório Institucional da UFES, 2014. http://repositorio.ufes.br/handle/10/1691.

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Abstract:

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-11-24T18:15:48Z No. of bitstreams: 1 ESTUDO COMPARATIVO ENTRE COEFICIENTES DE DIFUSÃO VERTICAIS NA SIMULAÇÃO DA DISPERSÃO DE POLUENTES EM UMA CAMADA LIMITE CONVECTIVA.pdf: 1674681 bytes, checksum: 111c79f422763f889235b823c0db31cd (MD5)
Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-08T11:34:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ESTUDO COMPARATIVO ENTRE COEFICIENTES DE DIFUSÃO VERTICAIS NA SIMULAÇÃO DA DISPERSÃO DE POLUENTES EM UMA CAMADA LIMITE CONVECTIVA.pdf: 1674681 bytes, checksum: 111c79f422763f889235b823c0db31cd (MD5)
Made available in DSpace on 2016-01-08T11:34:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ESTUDO COMPARATIVO ENTRE COEFICIENTES DE DIFUSÃO VERTICAIS NA SIMULAÇÃO DA DISPERSÃO DE POLUENTES EM UMA CAMADA LIMITE CONVECTIVA.pdf: 1674681 bytes, checksum: 111c79f422763f889235b823c0db31cd (MD5) Previous issue date: 2014
FAPES
O presente trabalho apresentou simulações para a dispersão de poluentes na Camada Limite Convectiva (CLC) com uma solução semi-analítica tridimensional estacionária, obtida através da resolução da equação de difusão-advecção. A equação foi resolvida combinando as técnicas ADMM (Advection Diffusion Multilayer Method), baseada na discretização da CLC em subcamadas, onde em cada subcamada a equação de difusão-advecção é resolvida pela técnica da Transformada de Laplace e, GITT (Generalized Integral TransformTechnique), um método híbrido que resolve uma ampla classe de problemas diretos e inversos. A nova técnica é então denominada GIADMT (Generalized Integral Advection Diffusion Multilayer Technique). O objetivo foi comparar e analisar alguns coeficientes de difusão vertical, e verificar sua aplicabilidade na equação de concentração tridimensional obtida pelo método GIADMT. Foi apresentada a comparação entres coeficientes de difusão vertical (Kz) adequados à atmosfera em condições instáveis. Os resultados obtidos foram confrontados com os dados experimentais de Copenhagen (Gryning e Lick, 1984; Gryning et al., 1987; Gryning e Lick, 2002), a fim de verificar o desempenho do modelo perante as diferentes parametrizações da turbulência atmosférica. As comparações apontaram melhores resultados ao empregar a parametrização sugerida por Degrazia et al. (2001) [A].
This work presents simulations for the pollutant dispersion in the Convective Boundary Layer (CBL) with a stationary three-dimensional semi-analytical solution, obtained by solving the advection-diffusion equation.The equation was solved by combining the techniques ADMM (Advection Diffusion Multilayer Method), based on the discretization of CLC in sublayers, each sublayer where the advection-diffusion equation is solved by the Laplace transform technique and GITT (Generalized Integral Transform Technique), a hybrid method that solves a broad class of direct and inverse problems. The new technique is then called GIADMT (Generalized Integral Advection Diffusion Multilayer Technique). The objective was to compare and analyze some of vertical diffusion coefficients, and their applicability in the three-dimensional concentration equation obtained by GIADMT method. Comparison entres appropriate to the atmosphere in unstable conditions vertical diffusion coefficients (Kz) was presented. The results were compared with experimental data of Copenhagen (Gryning and Lick, 1984; Gryning et al, 1987; Gryning and Lick, 2002) in order to verify the performance of the model under the various parameterizations of atmospheric turbulence. The comparisons showed better results when employing the parameterization suggested by Degrazia et al. (2001) [A].

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Matos, Inês Fonseca Carvalho de. "Caracterização experimental do coeficiente de transferência de calor por convecção em sistemas nano-fluídicos." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2015. http://hdl.handle.net/10773/16556.

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Abstract:

Mestrado em Engenharia Mecânica
A intensificação da transferência de calor em sistemas industriais e de consumo, assim como o uso racional de energia, são preocupações cada vez mais comuns em engenharia. Para dar resposta aos desafios atuais, uma nova classe de fluidos de transferência de calor tem vindo a ser desenvolvida, impulsionada pelos avanços da nanotecnologia nos últimos anos. Estes novos fluidos, denominados nanofluidos, são suspensões de partículas de escala nanométrica, dispersas num fluido convencional. A literatura é unânime na identificação do seu potencial enquanto fluidos de permuta, devido às suas propriedades termofísicas superiores às dos fluidos convencionais. Contudo, a sua aplicação prática em sistemas térmicos permanece por realizar, essencialmente devido à escassez de estudos experimentais capazes de simular a transferência de calor em condições reais. Neste sentido, foi realizado um trabalho experimental de caracterização do coeficiente de transferência de calor por convecção de sistemas nano-fluídicos, sujeitos a escoamentos laminares em desenvolvimento num tubo circular horizontal. O estudo desenvolvido centrou-se na caracterização de nanofluidos contendo nanotubos de carbono (CNT), uma vez que estas nanopartículas possibilitam a produção de dispersões estáveis e duradouras, além de possuem elevadas propriedades termofísicas. Para o efeito, foram desenvolvidas metodologias de preparação e estabilização de nanofluidos contendo CNT, tendo sido também caracterizadas as suas propriedades termofísicas. O trabalho experimental conduzido consistiu na observação do comportamento de nanofluidos com concentrações de 0,25% e 0,5% de CNT, quando sujeitos a diferentes escoamentos e temperaturas de ensaio. A análise paramétrica dos resultados possibilitou avaliar a variação do coeficiente de transferência de calor por convecção dos nanofluidos sob as diferentes condições experimentais, e estabelecer comparações com os valores registados para o fluido base sob as mesmas condições de ensaio. Com a realização desta dissertação foi possível estabelecer relações entre as diversas variáveis envolvidas na transferência de calor por convecção, e que influenciam o desempenho dos nanofluidos, nomeadamente a concentração das nanopartículas, a temperatura, a velocidade e o número de Reynolds do escoamento, ao mesmo tempo que se procurou compreender os mecanismos envolvidos, tendo-se evidenciado a necessidade de realizar novos trabalhos experimentais no futuro que possibilitem corroborar a repetibilidade dos resultados obtidos.
The increase of heat transfer in industrial and consumer systems and the rational use of energy, are becoming common concerns in engineering. To address the current challenges, a new class of heat transfer fluids has been developed, driven by advances in nanotechnology in recent years. These new fluids, named nanofluids, are suspensions of nanoscale particles dispersed in a conventional fluid. The literature is unanimous in identifying their potential as exchange fluids due to their thermophysical properties superior to those of conventional fluids. However, its practical application in thermal systems remains unfulfilled, mainly due to the scarcity of experimental studies to simulate the heat transfer in real conditions. Therefore, an experimental study was conducted to characterize the convective heat transfer coefficient of nanofluidic systems, subjected to developing laminar flow in a horizontal circular tube. The study carried out focused on the characterization of nanofluids containing carbon nanotubes (CNT), since these nanoparticles enable the production of durable and stable dispersions, and have high thermophysical properties. For this purpose, the preparation and stabilization methodologies of nanofluids containing CNT have been developed, and their thermophysical properties were also characterized. The conducted experimental work was established by the observation of the nanofluids behavior with CNT concentrations of 0,25% and 0,5%, when subjected to different test flows and temperatures. The results of the parametric analysis allowed to evaluate the variation of the convective heat transfer coefficient of the nanofluids under different experimental conditions and the comparison with the base fluid values obtained under the same test conditions. With the development of this work it was possible to establish associations between the multiple variables involved in convective heat transfer, which influence the performance of the nanofluids, including the nanoparticle concentration, temperature, flow velocity and Reynolds number, while aiming to understand the involved mechanisms, which demonstrated the need for further experimental work in the future to enable the validation of the repeatability of the results.

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Barbieri, Paulo Eduardo Lopes. "Estudo teórico-experimental da ebulição convectiva do refrigerante R-134a em tubos lisos." Universidade de São Paulo, 2005. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18135/tde-31102005-152435/.

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Abstract:

Apresenta um estudo teórico-experimental da ebulição convectiva do fluido refrigerante R-134a no interior de tubos lisos. Os parâmetros físicos disponíveis para medida foram: pressão, temperatura, vazão de refrigerante e potência de aquecimento, os quais, juntamente com o registro fotográfico, foram utilizados para caracterizar os padrões de escoamento e as transições, investigando-se os efeitos do diâmetro do tubo, da velocidade mássica e do fluxo de calor sobre a perda de pressão e a transferência de calor. Os principais padrões de escoamento visualizados foram: o intermitente, o anular e o estratificado, nos quais constatou-se que, as transições são governadas, principalmente, pelos efeitos da velocidade mássica e do diâmetro do tubo. Dentre estes padrões de escoamento, o anular e o estratificado foram modelados analiticamente. O modelo para o escoamento anular foi utilizado na obtenção de correlações para o fator de atrito interfacial e para espessura do filme de líquido. O modelo para o escoamento estratificado foi dividido em duas partes, uma destinada a obter a configuração da interface, a qual se mostrou côncava e a outra destinada à determinação dos fatores de atrito líquido-parede e interfacial os quais foram correlacionados
The research reports a theoretical and experimental study of convective boiling of refrigerant R-134a in smooth tubes. Tests have been carried out to measure the following physical parameters at the test section: mass flow rate, pressure and pressure drop, refrigerant and surface temperatures and the electrical power. In addition to these parameters, a photographic study has been carried out from pictures taken at the test section exit in order to determine the flow regimes that intervene under the imposed operating conditions. Effects over the pressure drop and heat transfer of the mass flow rate, heat flux, quality, and tube diameter have been investigated. Three flow regimes have been found: the intermitent, the stratified and the annular. Flow regime transitions are apparently governed by the mass velocity and tube diameter. The annular and the stratified flow regimes have been semi-empirically modeled using a mechanistic approach. The annular flow model has been applied to develop correlations for two important physical parameters: the interfacial friction factor and the film thickness. Through the stratified model, the shape of the interface has been evaluated along with correlations for the liquid to wall and interface friction factors

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Magalhães, Madson Linhares. "Modelagem e simulação do processo de secagem convectiva utilizando modelo diferencial difusivo-convectivo resolvido pelo método numérico dos volumes finitos." reponame:Repositório Institucional da UFC, 2016. http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16512.

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Abstract:

MAGALHÃES, M. L. Modelagem e simulação do processo de secagem convectiva utilizando modelo diferencial difusivo-convectivo resolvido pelo método numérico dos volumes finitos. 2016. 61 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-25T16:57:16Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_mlmagalhães.pdf: 2353845 bytes, checksum: d32bdbf3f41c742fa6c9686af861b2ab (MD5)
Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-29T17:27:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_mlmagalhães.pdf: 2353845 bytes, checksum: d32bdbf3f41c742fa6c9686af861b2ab (MD5)
Made available in DSpace on 2016-04-29T17:27:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_mlmagalhães.pdf: 2353845 bytes, checksum: d32bdbf3f41c742fa6c9686af861b2ab (MD5) Previous issue date: 2016-03-22
The consumption of energy is a main factor that determines the viability of any industrial process. Thermal dehydration is responsible for a high consumption of energy. In developed countries, 9 to 25% of the energy consumption of the national industry is attached to thermal dehydration. Thus, studying the dehydration process shows itself very promisor. In biological products, dehydration has a specific importance, the product conservation. The organic matter of the product and its water create a propitious medium for microorganisms proliferation that will deteriorate the product, making the product inappropriate for consumption. In this work, the modeling and simulation of a convective dehydration process using a diffusive-convective differential model solved by the finite volumes numeric method for predicting the behavior of the mean moisture content during the dehydration, defining molecular mass transfer and convective coefficients, and drawing moisture profiles of the interior of the solid. To evaluate the influence of internal and external resistances, the mass transfer Biot number was obtained. The implementation of the models of this work were made in Python® using its scientific models for solving differential equations. This tool has been utilized because it is open source, has simple implementation when compared to other programming languages and has performance when performing simulations. As study of cases, experimental data of assisted convective dehydration by ultrasound of apple (Malus domestica L. var Royal Gala) cubes with 8 mm under the following operation conditions: 1, 2, 3 and 5 m/s for dehydration velocities, air flow temperature of 45ºC and 60ºC, presence and absence of ultrasound during the dehydration process and presence and absence of the pre-treatment with ultrasounds. The apple cubes of the experiments have 25 ±1g of mass. The dehydration has been performed until the removal of 80% of the initial mass of the cubes. The parameters, diffusivity and mass transfer coefficient, have been adjusted by Levenberg-Marquardt non-linear regression method. The results obtained in the simulations showed that the implemented model is very promisor, because it represents accurately the process. The values for diffusivity and mass transfer coefficient herein obtained were plausible. The influence of the air flow velocity, temperature and ultrasounds assistance and ultrasounds pre-treatments have been analyzed.
O consumo de energia é um fator determinante na viabilidade de qualquer processo industrial. A desidratação térmica é responsável por um alto consumo de energia térmica. Em países desenvolvidos, o consumo da energia da indústria nacional é atribuído, em média, entre 9-25% a desidratação térmica. Assim, o estudo do processo de secagem se mostra bastante promissor. Em produtos biológicos, a secagem tem uma importância específica, a conservação do produto, pois a matéria orgânica do produto e a água presente nele torna este um local propício para a proliferação de micro-organismos que irão deteriorar o produto, tornando-o inapropriado para consumo. Neste trabalho, realizou-se a modelagem e simulação do processo de secagem convectiva utilizando modelo diferencial difusivo-convectivo resolvido pelo método numérico dos volumes finitos para predizer o comportamento do conteúdo de umidade médio durante a secagem de cubos, definir os coeficientes de transferência de massa molecular e convectivo e encontrar os perfis do conteúdo de umidade no interior do sólido. Para avaliar a influência das resistências interna e externa, o número de Biot de Massa foi obtido. A implementação dos modelos deste trabalho foi realizada na ferramenta livre Python® utilizando seus módulos científicos de resolução de equações diferenciais. Esta ferramenta foi utilizada porque é livre, implementação simples, quando comparada com outras linguagens e possui alta performance nas simulações. Como estudos de caso, utilizaram-se dados experimentais da secagem convectiva assistida por ultrassom de cubos de maçã (Malus domestica L. var Royal Gala) com 8 mm de aresta nas seguintes condições operacionais: velocidades de secagem: 1, 2, 3 e 5 m/s; temperatura do ar de secagem: 45 °C e 60 °C; presença e ausência de ultrassom durante a secagem; presença e ausência de etapa de pré-tratamento com ultrassom. Os cubos de maçã dos experimentos tinham, em média, 25±1 g. A secagem foi realizada até que as amostras perdessem 80% da massa inicial. Os parâmetros, difusividade e coeficiente de transferência de massa, foram ajustados por regressão não linear pelo método de Levenberg-Marquardt. Os resultados obtidos nas simulações mostraram que o modelo implementado é promissor, pois representa bem o processo. Os valores obtidos da difusividade e coeficiente de transferência de massa foram plausíveis. Analisou-se a influência da velocidade do ar de secagem, da temperatura, da assistência do ultrassom no processo e da utilização de uma etapa de pré-tratamento com ultrassom no processo de secagem.

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Fank, Marivone Zanella. "Determinação do coeficiente de transferência de cargas nas fundações de silos verticais cilíndricos de base semi-V." Universidade Estadual do Oeste do Parana, 2010. http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/344.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marivone Zanela Fank.pdf: 3969409 bytes, checksum: 3e72c182efdf649754f3e36ca228df7d (MD5) Previous issue date: 2010-07-09
Engineering structures are designed according to the imposed stress. In the case of silos, there is not a Brazilian standard regulation to prescribe their projects and actions. This limitation leads designers to use the foreign standards requirements which, however, differ from one another. This paper shows the evolution of knowledge about the subject, and also aims to experimentally determine the load distribution on vertical cylindrical silos foundations, getting the load transfer coefficient to its bottom and ring, in order to contribute to a better understanding of load distribution for the improvement of these structures design. To conduct the study, four piles on a prototype silo ring located in the Industrial Park C. Vale - Cooperativa Agroindustrial Ltda in Palotina, Paraná, Brazil, were instrumented by using pressure cells. The cell readings were performed by automatic data acquisition during the phases of corn loading, unloading and storage. The results of this research allow the following conclusions: there is a difference between the transferred load and the 30% coefficient usually used in projects. This index showed consistent with the average loads in piles until the silo gets loaded with 50000 kN, which corresponds to 64% of full load. Thereafter, the transference coefficient raised, reaching 50%. Moreover, the observed loads on the instrumented piles were unevenly shown, in other words, the loading on the piles were different, reaching maximum loads of 800, 845, 520 and 600 kN, corresponding to coefficients of 47, 50, 30, and 35%, respectively. The different magnitudes of the loads on piles are associated with the measured values of the settlements, which were high in the foundations located on the tunnel alignment, exceeding 40 mm. Each individual pile behavior identifies the need for detailed coefficients analysis adopted in calculations to avoid structural problems.
As estruturas de engenharia são projetadas em função dos esforços impostos. No caso de silos, não há uma norma brasileira que prescreva sobre seus projetos e ações. Tal limitação leva os projetistas a utilizarem as prescrições de normas estrangeiras, as quais, no entanto, apresentam divergências. Este trabalho mostra a evolução do conhecimento acerca do tema e tem como objetivo determinar experimentalmente a distribuição de cargas nas fundações de silos verticais cilíndricos, obtendo o coeficiente de transferência do carregamento para o fundo e anel do mesmo, com o intuito de contribuir para uma melhor compreensão da distribuição das cargas e para um melhor dimensionamento destas estruturas. Para a realização do trabalho foram instrumentadas por meio de células de pressão quatro estacas sob o anel de um silo protótipo, localizado no parque industrial da C. Vale Cooperativa Agroindustrial Ltda, no município de Palotina, Paraná. As leituras das células foram realizadas por sistema automático de aquisição de dados durante as fases de carregamento, armazenamento e descarregamento dos grãos de milho. Os resultados obtidos nesta pesquisa permitem as seguintes conclusões: existe uma divergência entre a carga transferida e o coeficiente de 30% usualmente utilizado em projetos. Este índice se apresentou coerente com as cargas médias nas estacas até o silo estar carregado com 50000 kN, o que corresponde a 64% do carregamento pleno. A partir daí o coeficiente de transferência apresentou-se superior, chegando a 50%. Ainda, as cargas observadas nas estacas instrumentadas, mostraram-se de forma desigual, ou seja, o carregamento nas estacas foi diferenciado, atingindo cargas máximas de 800, 845, 520 e 600 kN, correspondentes a coeficientes de 47, 50, 30 e 35%, respectivamente. As diferentes magnitudes das cargas nas estacas estão associadas aos valores dos recalques medidos, os quais foram elevados nas fundações localizadas no alinhamento do túnel, ultrapassando 40 mm. O comportamento individual de cada estaca identifica a necessidade de analisar com mais critério os coeficientes adotados em cálculos a fim de evitar problemas estruturais.

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Petersen, Jefferson Ricardo Bilheri. "Determinação do coeficiente de transferência de calor em um aço ABNT/SAE 1045 através do Ensaio Jominy." Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 2012. http://hdl.handle.net/10923/3290.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438728-Texto+Completo-0.pdf: 2369501 bytes, checksum: 5a95c750cd0b1991376d6d6391c90d40 (MD5) Previous issue date: 2012
This work presents a numerical-experimental correlation of the factors that may influence the hardenability of SAE 1045 steel subjected to the Jominy end quench test at austenitizing temperature of 850 °C. This correlation was made by calculating the heat transfer coefficient and its phase‟s presents during the cooling of the specimen. These calculations were obtained based on thermal analysis of the test, through the cooling rates. A thermocouple was installed near from the edge of the specimen to obtain the cooling temperature curves. Based on these informations were estimated uncertainties of measurement temperature ± 23 °C for an evaluation of the reproducibility of the process, even an error of ± 10. 3 °C. During the Jominy test, should be considered parameters such as hydraulic pressure suitable austenitizing temperature with a tolerance of ± 6 °C, temperature and water flow. These parameters change the phase heat transfer, and also the flux density and therefore the heat transfer coefficient of heat. It was determined the variation of the heat transfer coefficient versus time h=f(t), and the average value is close to theorycal value, which is approximately 15. 3 kW/m2. K.
O trabalho aborda uma correlação numérico-experimental dos fatores que podem influenciar a temperabilidade de um aço SAE 1045 submetido ao Ensaio Jominy em uma temperatura de austenitização de 850°C. Tal correlação foi feita a partir do cálculo do coeficiente de transferência de calor e os modos presentes durante o resfriamento do corpo de prova. Estes cálculos foram obtidos com base na análise térmica do ensaio, através das taxas de resfriamento. Para isso, um termopar foi instalado em uma distância próxima da extremidade do corpo de prova a fim de obter as curvas de resfriamento. Com base nestes dados foi calculada a incerteza de medição de temperatura de ± 23 °C, para uma avaliação da repetibilidade do processo, chegando ao erro de ± 10,3 °C. Devem ser levados em consideração durante o ensaio Jominy parâmetros significativos como: pressão hidráulica adequada, temperatura de austenitização com tolerância de até ± 6°C, temperatura e vazão da água. Estes parâmetros alteram as condições de transferência de calor, e também a densidade de fluxo de calor e por conseqüência o coeficiente de transferência de calor. Foi determinada a variação do coeficiente de transferência de calor em relação ao tempo h = f(t), e seu valor médio está de acordo com o valor informado na teoria, que é de aproximadamente 15,3 kW/m²K.

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Toro, Cristian Alfredo Chávez. "Transferência de calor e perda de pressão durante a ebulição convectiva de hidrocarbonetos em um dissipador de calor baseado em multi-microcanais." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-03052017-160433/.

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Abstract:

A presente tese envolve um estudo experimental da ebulição convectiva no interior de um dissipador de calor baseado em multi-microcanais. Resultados experimentais para perda de pressão e coeficiente de transferência de calor foram levantados para os hidrocarbonetos R600a (isobutano), R290 (propano) e R1270 (propileno), fluidos com reduzido GWP (Global Warming Potential) e ODP (Ozone Depletion Potential) nulo. O desempenho termo-hidráulico destes fluidos foi avaliado em um dissipador de calor de cobre, contendo cinquenta canais paralelos com seção transversal retangular de 123x494 µm2 , 15 mm de comprimento e área de base de 15x15 mm2. Os experimentos foram realizados para fluxos de calor de até 400 kW/m2, velocidade mássica variando entre 165 e 823 kg/m2s, graus de sub-resfriamento do líquido na entrada da seção de testes de 5, 10 e 15°C e temperaturas de saturação de 21 e 25°C. Os dados experimentais foram amplamente analisados e discutidos, focando o efeito do fluido refrigerante. Oscilações dos sinais de temperatura e pressão foram analisadas parametricamente visando caracterizar efeitos de instabilidades térmicas. Adicionalmente, realizou-se análise comparativa de desempenho dos refrigerantes baseada na 2ª Lei da Termodinâmica. Os dados para hidrocarbonetos foram comparados com resultados de trabalhos prévios para o refrigerante R134a levantados na mesma seção de testes e utilizando a mesma bancada experimental. A partir destes dados, conclui-se que os hidrocarbonetos proporcionam coeficientes de transferência de calor superiores ao R134a. Em geral, o coeficiente de transferência de calor apresenta a seguinte ordem decrescente: R290, R1270, R600a e R134a. No entanto, o R290 necessitou superaquecimentos da parede superiores ao R1270 para iniciar o processo de ebulição. O refrigerante R1270 proporcionou perdas de pressão totais inferiores aos demais fluidos segundo a seguinte ordem decrescente: R600a, R134a, R290 e R1270. O refrigerante R1270 apresentou frequências de oscilação inferiores na temperatura da câmara de saída. Baseado na análise de desempenho da 2ª Lei da Termodinâmica, conclui-se que, as irreversibilidades devido ao processo de transferência de calor foram predominantes quando comparadas àquelas devido à perda de pressão. Através desta análise também constatou-se o melhor desempenho para o refrigerante R290.
The present thesis concerns an experimental study on flow boiling inside a microchannel array. Experimental results for two-phase pressure drop and heat transfer coefficient were acquired for the hydrocarbons R600a (isobutane), R290 (propane) and R1270 (propylene). These fluids present low Global Warming Potential (GWP) and null Ozone Depletion Potential (ODP). The cooling performance of these hydrocarbons were evaluated for a copper heat sink containing fifty parallel microchannels. The microchannels are rectangular with cross section of 123x494 µm2, 15 mm length and a footprint area of 15x15 mm2. The experimental evaluation was performed in a test facility located at the Laboratory of Thermal and Fluid Engineering of School of Engineering of São Carlos, University of Sao Paulo. The experiments were performed for heat fluxes up to 400 kW/m2, mass velocities from 165 to 823 kg/m2s, degrees of liquid subcooling at the test section inlet of 5, 10 and 15°C and saturation temperatures of 21 and 25°C. The experimental data were carefully analyzed and discussed focusing on the effects of the fluid on the heat sink thermal hydraulic performance. Fluctuations in the temperature and pressure were analyzed parametrically in order to evaluate thermal instability effects. Additionally, an exergy analysis was performed to evaluate the refrigerant efficiency during convective evaporation. Subsequently, the parametric effects and performance of hydrocarbons were compared with previous results for refrigerant R134a obtained in the same test facility and under the same experimental conditions. The refrigerant R290 provided heat transfer coefficients higher than R600a and R1270. However, R290 needed a degree of wall superheating for the onset of nucleate boiling higher than R1270. Based on the exergy analysis it was concluded that, the irreversibility associated to the heat transfer process are predominant compared with the irreversibility due to the pressure drop. According to the Second Law analyses it was also concluded R290 as the fluid providing the best performance.

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Miguel, Alaor Faria. "Instrumento de medição do coeficiente de transferência de calor por convecção da artéria hepática e da veia porta." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2006. http://repositorio.unb.br/handle/10482/6207.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2006.
Submitted by Larissa Ferreira dos Angelos (ferreirangelos@gmail.com) on 2009-11-09T22:37:47Z No. of bitstreams: 1 2006_Alaor Faria Miguel.pdf: 1451129 bytes, checksum: 21a97395699a154aad986d3d93dad2f5 (MD5)
Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-12-20T11:37:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Alaor Faria Miguel.pdf: 1451129 bytes, checksum: 21a97395699a154aad986d3d93dad2f5 (MD5)
Made available in DSpace on 2010-12-20T11:37:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Alaor Faria Miguel.pdf: 1451129 bytes, checksum: 21a97395699a154aad986d3d93dad2f5 (MD5) Previous issue date: 2006-08
Carcinoma hepatocelular é uma das doenças de maior prevalência em todo o mundo. Na ablação hepática por rádio-freqüência, o tumor é aquecido e exterminado mediante aplicação de rádio-freqüência por meio de eletrodos com objetivo de necrosar o tecido cancerígeno. Estudos têm mostrado que reincidências ocorrem após o tratamento e que essas reincidências ocorrem muito frequentemente próximo à artéria hepática e à veia porta. Isso ocorre porque há grande perda de calor por convecção próximo a estes vasos. Assim, esta dissipação de calor não permite o aquecimento adequado do tumor e o tumor volta a se desenvolver. Simulações têm sido realizadas no sentido de encontrar um método que cause aquecimento uniforme em toda extensão do tumor. Estas simulações necessitam do coeficiente de transferência de calor por convecção (h) nos vasos do fígado como um importante parâmetro para o desenvolvimento de novas geometrias de eletrodos mais eficientes. Atualmente não há um instrumento de medição de h nos grandes vasos do fígado. Este trabalho propôs, desenvolveu e testou um instrumento para medição deste parâmetro. Além disso, realizou medições in vitro num simulador mecânico e validou experimentalmente a equação deduzida analiticamente por Consiglieri et al. para determinar o valor de h. O instrumento de medição utilizou circuitos de controle e condicionamento de sinal, e um aquecedor flexível projetado para ser aplicado na superfície dos referidos vasos. O instrumento foi testado usando um simulador mecânico desenvolvido para reproduzir as condições de fluxo e de geometria da veia porta e da artéria hepática. Foi simulado um fluxo de 1,5 dm3/min que é o fluxo típico na veia porta. O valor médio de h encontrado usando o aparato experimental foi de 2743 ± 56 W/m2.K (p<0.05). O valor de h usando a equação de Consiglieri et al. foi de 2136 ± 83 W/m2.K (p<0.05). Concluimos que a equação desenvolvida por Consiglieri et al. concorda com os resultados experimentais e que os resultados obtidos sugerem que o instrumento pode ser usado para medir h em grades vasos. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT
Hepatocellular carcinoma is one of the most common malignancies worldwide. In radiofrequency hepatic ablation, the tumor is heated by means of radio-frequency electrodes, which heats the target tumor. The heat causes necrosis of the malignant tumor. Thus, if the procedure is successful it can cure the patient. Studies have shown that recurrences occur after the treatment and these recurrences occur frequently next to the hepatic artery and portal vein. The recurrences occur due to the high convective loss on these vases. Therefore, convective heat loss does not allow adequate heating of tumors. Simulations have been performed in order to develop a method to cause uniform heating of the tumor. These simulations need the convective heat loss (h) in the vessels of the liver as an important parameter to evaluate different electrode geometries in order to improve the method. Currently, there is no instrument for measuring h in large vessels of the liver. This work proposed, developed and tested an instrument for the measurement of this parameter. Moreover, this work developed a mechanical simulator and validated an equation developed by Consiglieri´s et al, which determines analytically the value of h. The measurement instrument consisted of circuits for controlling and conditioning the signals, and a flexible heater to be applied on the surface of the vessels. The instrument was tested using a mechanical simulator developed in order to reproduce the flow conditions and the geometry of large vessels in the liver. A flow of 1,5 dm3/min was simulated to mock the typical flow and geometry of the vessels. The average value of h using the experimental apparatus was 2743 ± 56 W/m2.K (p<0.05). The average value of h obtained using Consiglieri´s equation was of 2136 ± 83 W/m2.K (p<0.05). We concluded that the instrument can probably be used for measuring h in large vessels and that the Consiglieri´s equation agrees with experimental data.

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Muller, Carmen Maria Olivera. "Determinação do coeficiente de difusão de massa efetivo para o sistema capim-limão+CO2." [s.n.], 2002. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/254879.

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Abstract:

Orientador : Maria Angela de Almeida Meireles
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-07-31T15:55:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muller_CarmenMariaOlivera_M.pdf: 18535663 bytes, checksum: 6d7682b3a94afe7d68535e0fb5c9d2f3 (MD5) Previous issue date: 2002
Resumo: A extração com dióxido de carbono liquido tem-se tornado um processo de separação atrativo para a extração de óleos essenciais, devido às características que os fluidos, perto da região crítica apresentam, tornando elevadas as taxas de transferência de massa a temperaturas moderadas. Neste trabalho foi determinado o coeficiente de difusão de massa efetivo para o sistema capimlimão imbopogoncitratusStraupf)/dióxido de carbono. As medidas foram realizadas numa unidade de extração supercrítica que permitiu a montagem de um leito formado por partículas sólidas de mesh -24/+48. A densidade aparente do leito foi mantida constante, o sólido compactado foi tratado como um sólido homogeneo. O coeficiente de difusão de massa efetivo foi determinado para a isobárica de 180 bar nas temperaturas 15,20,25,30 e 35°C. A quantidade média da massa difundida em função do tempo foi ajustada a equação de balanço de massa para a fase fluida para leito fixo em estado estacionário. Testaram-se dois modelos encontrados na literatura: i) sólido semi-infinito (Fo < 0,05) e ii) sólido finito (Fo>0,05) ambos para coeficiente de difusão de massa efetivo constante; obtendo-se o melhor resultado para o modelo do sólido semi-infmito (Fo<0,05), obtendo-se valores do coeficiente de difusão efetivo na faixa de 1,83 a 2,46.10-9m2/s. Observou-se que o coeficiente de difusão de massa efetivo variou com a temperatura de extração obtendo-se os valores maiores a 15°C. A determinação da composição dos extratos foi feita através de cromatografia gasosa utilizando detetor de ionização em chama (CG-DIC) e a identificação dos compostos por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-E1'v1).Foram identificados 13 componentes que constiuem 95% do total sendo os principais: citral (neral + geranial), geraniol, undecanona, linalol, acetato de butila, 2-tridecanona.
Abstract: The exttaction with liquid carbon dioxide has become an atttactive process for the exttaction of essential oils, mainly due to the specific characteristics of the fluids near the critical region, that is high mass ttansfer rates higher at moderate temperature. In this work the effective mass-diffusion coefficient was determined for a system lemongrass (Cimbopogon citratusSttaupf)/ carbon dioxide. Measurements were accomplished in a supercritical exttaction unit which al1ow the setting of a bed formed by solid particles (mesh -24/+48). The bed apparent density was kept constant, the compacted solid was tteated as an homogeneous solid. The effective mass-diffusion coefficient was determined for the 180 bar isobaric for temperatures of 15, 20, 25, 30 e 35°C. The mean amount of mass ttansferred by diffusion as function of time was adjusted to the the steady state fluid phase mass balance equation. Two models found in the literature were tested: i) semiinfinite solid (Fo < 0.05) and ü) fmite-solid (Fo>0.05), both for constant effective mass-diffusion coefficient. The best result was obtained with the semi-infinite solid model. Values of the effective mass-diffusion coefficient ranged from 1.83 to 2.46.1O-9m2/ s. It was observed that effective mass-diffusion coefficient changed with temperature, higher values were obtained at 15°C. The determination of exttact composition was done by gas chromatography using flame ionization detector (GC-FID) and the identification of the substances by gas chromatographcoupled to a mass specttometer (GC-MS). Thirteen compounds were identified which constitute 95% of total, major ones were: cittal (neral + geranial), geraniol, undecanone, linalool, butylacetate, 2-thridecanone
Mestrado
Mestre em Engenharia de Alimentos

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Filho, Enio Pedone Bandarra. "Um estudo experimental da ebulição convectiva de refrigerantes no interior de tubos lisos e internamente ranhurados." Universidade de São Paulo, 2002. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18135/tde-25072016-152106/.

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Abstract:

A presente pesquisa trata de um estudo experimental da transferência de calor e da perda de carga de fluidos refrigerantes puros e suas misturas em mudança de fase convectiva no interior de tubos lisos e aqueles dotados de ranhuras internas. Para tanto, foi desenvolvido um equipamento experimental cujo componente básico é composto por um tubo horizontal, aquecido por intermédio de uma resistência elétrica do tipo fita, aderida à superfície externa do tubo. As condições de ensaio variaram numa ampla faixa, permitindo cobrir as condições verificadas na maioria das instalações frigoríficas. Os resultados experimentais foram agrupados em duas faixas de velocidades mássicas: elevadas (G > ou = 200 kg/s.m2), onde prepondera o padrão anular de escoamento, e reduzidas (G < 200 kg/s.m2), predominando o padrão estratificado. Os principais parâmetros que afetam o coeficiente de transferência de calor, tais como, velocidade mássica, fluxo de calor, tipo de refrigerante, temperatura de evaporação e diâmetro do tubo foram analisados. O desempenho termo-hidráulico, relativo ao efeito combinado da transferência de calor e da perda de carga dos tubos ranhurados, foi sensivelmente superior quando comparados aos tubos lisos. A análise dos resultados experimentais permitiu a proposição de correlações para a perda da carga, avaliada através do multiplicador bifásico, φL, e para coeficiente de transferência de calor, em tubos lisos e ranhurados. As correlações propostas se mostraram adequadas para aplicações práticas, proporcionando desvios reduzidos em relação aos resultados experimentais. Destacam-se as correlações obtidas para o multiplicador bifásico para tubos microaletados e para o coeficiente de transferência de calor para vazões reduzidas em tubos lisos. Diversos registros fotográficos dos principais padrões de escoamento foram levantados, tendo sido importante na análise e entendimento da mudança de fase.
Present research deals with an experimental study of the heat transfer and pressure drop of pure and mixtures of refrigerants undergoing convective boiling inside horizontal smooth and microfin tubes. An experimental apparatus has been developed and constructed whose main component is a horizontal tube electrically heated. Experimental results have been grouped into two mass velocity ranges: the one corresponding to mass velocities lower than 200 kg/s.m2, where the stratified flow pattern is dominant, and that for mass velocities higher than 200 kg/s.m2, where typically the annular flow pattern can be found. Effects over the heat transfer coefficient of physical parameters such as mass velocity, heat flux, diameter, saturation temperature, and refrigerant have been investigated and analyzed. It has been found out that the thermo-hydraulic performance of microfin tubes is better than that of the smooth ones. Empirical correlations have been proposed for both the two-phase flow multiplier and the heat transfer coefficient for different ranges of operating conditions as well as for smooth and microfin tubes. Results from the proposed correlations can be deemed adequate for practical applications given the limited dispersion obtained with respect to their experimental counterpart. Noteworthy are the results obtained from correlations for both the two phase flow multiplier for microfin tubes and the heat transfer coefficient for the lower range of mass velocities in smooth tubes. Finally, worth mentioning is the photographic essay developed in present research involving the flow patterns that occur under convective boiling of refrigerants in horizontal tubes.

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Souza, Franco Andrey Silverio de. "Análise de tubos de calor pulsantes de baixa temperatura com ênfase na estimativa do coeficiente de transferência de calor." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2012. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/94185.

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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010
Made available in DSpace on 2012-10-25T07:23:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 283030.pdf: 2799901 bytes, checksum: 91c21a69a0bde9a4b3e9e7ee8a00317c (MD5)
A utilização de tubos de calor pulsantes (TCPs) como dispositivos de controle térmico de equipamentos eletrônicos que operando acima da temperatura ambiente, tem sido objeto de investigações teóricas e experimentais. Todavia, até o presente, ainda não foram realizados estudos sobre o comportamento destes dispositivos em aplicações de baixas temperaturas. Neste contexto, o presente estudo tem como principal objetivo a investigação teórico-experimental do comportamento térmico de TCPs, em temperaturas típicas de refrigeração, utilizando o dióxido de carbono (CO2) como fluido de trabalho. Três experimentos foram realizados, sendo que no Experimento I o comportamento térmico de um TCP em circuito fechado, com múltiplas curvas foi avaliado em termos da variação da potência fornecida, da razão de enchimento do fluido de trabalho e do ângulo de inclinação. O máximo fluxo de calor transferido foi de 75 W, no modo de operação direto (condensador situado acima do evaporador), para razão de enchimento de 75% e ângulo de inclinação de 45. No Experimento II o desempenho do TCP foi avaliado em relação aos mesmos parâmetros do Experimento I, havendo porém um acréscimo significativo do número de curvas da serpentina e também uma redução do diâmetro interno do tubo. Estas mudanças tiveram como principal objetivo melhorar o desempenho do TCP de CO2 nos modos de operação horizontal e contra gravidade. Nesta configuração o máximo fluxo de calor transferido foi de 170 W, também no modo de operação direto, para razão de enchimento de 50% e ângulo de inclinação de 90 . O Experimento III foi idealizado de modo a permitir a obtenção dos parâmetros experimentais necessários para a estimativa do coeficiente de transferência de calor por convecção no interior do evaporador do TCP, permitindo a realização de análises comparativas entre o TCP e outros dispositivos de transferência de calor usados em refrigeração. Para tanto, é proposta uma metodologia cujo desenvolvimento pressupõe a formulação de um problema inverso de transferência de calor, cuja solução pode tornar-se instável devido aos erros de medição inerentes às grandezas experimentais. Como solução do problema inverso obtém-se inicialmente uma expressão analítica aproximada para o perfil de temperaturas ao longo da espessura de parede do tubo, partindo da solução da equação da difusão de calor. Esta expressão é posteriormente simplificada utilizando-se o conjunto de parâmetros experimentais. Complementarmente, é realizada uma análise de sensibilidade com o objetivo de avaliar a confiabilidade e a estabilidade das soluções obtidas a partir da metodologia proposta, em relação à presença de erros de medição inerentes aos parâmetros experimentais. Os erros máximos de estimativa do coeficiente de transferência foram menores do que 12%.

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Oliveira, Jéferson Diehl de. "Estudo experimental da transferência de calor e queda de pressão na ebulição do isobutano em um mini-tubo." Universidade do Vale do Rio dos Sinos, 2013. http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/3201.

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Abstract:

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-03-30T19:21:01Z No. of bitstreams: 1 Jéferson Diehl de Oliveira.pdf: 1682128 bytes, checksum: 754d96de0ab9ab919137513dac6fe705 (MD5)
Made available in DSpace on 2015-03-30T19:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jéferson Diehl de Oliveira.pdf: 1682128 bytes, checksum: 754d96de0ab9ab919137513dac6fe705 (MD5) Previous issue date: 2013-01-31
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Este trabalho apresenta um estudo experimental da transferência de calor e queda de pressão na ebulição convectiva do hidrocarboneto isobutano (R-600a) em um mini-tubo horizontal e circular de 2,6 mm de diâmetro interno. Também é analisada a influência do diâmetro sobre a queda de pressão em escoamento adiabático. No caso dos experimentos envolvendo a ebulição convectiva, os testes foram realizados com uma temperatura de saturação de 22 ºC, com uma pressão média de saturação de 323,5 kPa, com velocidade mássica variando entre 188 e 370 kg/(m²s) e fluxo de calor constante na seção de teste entre 28 e 134 kW/m². Os resultados obtidos experimentalmente foram comparados com resultados de correlações para a queda de pressão por atrito e o coeficiente de transferência de calor propostas por diferentes autores para ebulição em canais de pequeno diâmetro. Também foram observados os padrões de escoamento ao longo dos testes com o auxílio de uma câmera com alta velocidade de captura e relacionados com o fluxo de calor, título de vapor e o coeficiente de transferência de calor.
This work presents an experimental study of heat transfer and pressure drop in flow boiling of hydrocarbon isobutane (R-600a) in a horizontal and circular mini-tube with 2.6 mm of inner diameter. It is also analyzed the influence of diameter on the pressure drop in adiabatic flow. In the case of experiments involving flow boiling, the tests were performed at a saturation temperature of 22°C with a mean saturation pressure of 323.5 kPa, with mass velocity ranging between 188 and 370 kg/(m²s) and constant heat flux in the test section between 28 and 134 kW/m². The results obtained experimentally were compared with results of correlations for pressure drop due to friction and heat transfer coefficients proposed by different authors for boiling in channels of small diameter. It was also observed flow patterns along the tests with the aid of a camera with high speed capture and related with heat flux, vapor quality and heat transfer coefficient.

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Gonçalves, Bruno Batista. "Detalhando a solução unidimensional do método OQA com função coeficiente de redução constante aplicado ao transporte escalar interfacial turbulento." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-01092014-091040/.

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Abstract:

A adequada quantificação do transporte interfacial de escalares em escoamentos turbulentos é de interesse prático para os processos industriais e para a gestão dos problemas ambientais. O fenômeno é matematicamente complexo devido ao uso de equações governantes estatísticas não lineares e não fechadas. Neste estudo, analisam-se detalhes do método de Ondas Quadradas Aleatórias (OQA), o qual fornece uma quantificação estatística que permite fechar as equações e obter um perfil normalizado da grandeza de interesse para a transferência unidimensional turbulenta de escalares, que, num caso idealizado, depende de apenas dois parâmetros adimensionais, A e k (neste caso, k representa um coeficiente de transferência e A depende da interação entre os fenômenos de transporte molecular e turbulento). Simulações numéricas foram realizadas no intuito de se verificar a influência das derivadas de ordem superior para a função normalizada de concentração. A sensibilidade do modelo e a análise de aspectos intrínsecos ao mesmo foram também realizadas. Importante análise das condições de contorno empregadas foi desenvolvida com a inserção de um contorno adicional, com base física, no seio líquido. Como os estudos iniciais tinham se concentrado em exemplos de transferência de massa, uma extensão para o caso de transporte de calor foi considerada. Os resultados obtidos reproduzem o comportamento dos dados experimentais observados na literatura.
The adequate quantification of interfacial scalar transport in turbulent flows is of practical interest for industrial processes and in environmental problems. The phenomenon is mathematically complex due to the use of unclosed nonlinear statistical equations. In this study, we analyze details of the method of Random Square Waves (RSW), which provides a statistical quantification that allows closing the set of equations and getting the normalized scalar profile of the one-dimensional turbulent scalar variable, which, in an idealized case, depends on only two nondimensional parameters, k and A (in this case, k represents a transfer coefficient and A depends on the interaction between the molecular and turbulent transports). Numerical simulations were performed in order to verify the influence of the higher order of derivatives over the normalized concentration function. The sensitivity of the model to the relevant parameters and the analysis of its intrinsic parameters were also performed. An important aspect is the analysis of the boundary conditions, for which an additional condition was proposed and employed in the bulk liquid (with based on physical grounds). Because the initial studies have focused on examples of mass transfer, an extension to the case of heat transport was here considered. The results reproduce the behavior of experimental data reported in the literature.

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Nascimento, Francisco Júlio do. "Estudo teórico-experimental da transferência de calor e da perda de pressão em um dissipador de calor baseado em microcanais." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-14082012-113947/.

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Abstract:

A presente dissertação trata de um estudo teórico-experimental sobre escoamento monofásico e bifásico em um dissipador de calor baseado em microcanais. Este tipo de dissipador de calor tem sido usado para a intensificação da troca de calor em sistemas compactos e de alto desempenho. A intensificação da troca de calor promovida pelo escoamento em microcanais é acompanhada de um incremento na perda de pressão, portanto o estudo destes dois parâmetros é essencial para o entendimento dos fenômenos relacionados e fundamental para o desenvolvimento de ferramentas de projeto para dissipadores de calor baseados em microcanais. Inicialmente, um levantamento bibliográfico extenso sobre a ebulição convectiva em microcanais de reduzido diâmetro foi realizado. Este estudo da literatura trata de critérios de transição entre micro- e macro-escala, padrões de escoamento, métodos de previsão do coeficiente de transferência de calor e perda de pressão. Atenção específica foi dada a estudos de dissipadores de calor baseados em microcanais. Com base nesta análise da literatura, uma bancada experimental foi confeccionada para que dados experimentais de transferência de calor e perda de pressão pudessem ser levantados a partir de um dissipador de calor de microcanais. O dissipador de calor fabricado para este estudo é constituído de 50 microcanais retangulares dispostos paralelamente com 15 mm de comprimento, 100 µm de largura, 500 µm de profundidade e espaçados entre si de 200 µm. Experimentos foram executados para o R134a, velocidades mássicas de 400 a 1500 kg/m²s, título de vapor máximo de 0,35 e fluxos de calor de até 310 kW/m². Como conclusão deste trabalho observa-se perda de pressão elevada em relação aos valores fornecidos pelos métodos de previsão da literatura e um coeficiente de transferência de calor próximo ao estimado pelo modelo de três zonas proposto por Thome et al. (2004).
This study presents a theoretical and experimental investigation on single and two-phase flows in a microchannel based heat sink. Multi-microchannel heat sinks are able of dissipating extremely high heat fluxes under confined conditions. Such characteristics have attracted the attention of academia and industry and actually several studies are being carried out in order to evaluate and optimize such devices. Initially, an extensive investigation of the literature concerning convective boiling in micro-scale channels was performed. This literature review covers transitional criteria between micro- and macro-scale flow boiling, two phase flow patterns, heat transfer coefficient and pressure drop during convective boiling. Special attention was given to studies concerning microchannels based heat sinks. Based on this investigation, an experimental facility was built for performing heat transfer and pressure drop measurements during single-phase flow and flow boiling in microchannel based heat sinks. For this study, a microchannel based heat sink was also manufactured. The heat sink contains 50 rectangular parallel microchannels, 15 mm long, 100 µm wide by 500 µm deep and separated by 200 µm walls. Experiments were performed for R134a, mass velocity of 400-1500 kg/m²s, maximum vapor quality of 0,35 and heat fluxes up to 310 kW/m². The database obtained in the present study was compared against pressure drop and heat transfer coefficient prediction methods from the literature. It was found that no one method is accurate in predicting heat sink pressure drop while heat transfer coefficient results were accurately predicted by the 3-zone model proposed by Thome et al. (2004).

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Turini, Bruno Alves Figueroa. "Avaliação experimental do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede em regime de leito fluidizado borbulhante monitorado pelo método da frequência central gaussiana." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2541.

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Abstract:

Leitos fluidizados borbulhantes (LFBs) são bem conhecidos como sistemas eficientes para transferência de energia térmica em diversas aplicações industriais. Embora muitos trabalhos reportados na literatura tenham já relatado características do rendimento térmico de trocadores de calor gás-sólido em regime de LFB, evidencia-se pouca informação sobre o projeto destes sistemas voltados à sua avaliação experimental a partir do uso de técnicas de flutuações de pressão para o monitoramento do regime fluidodinâmico. Tendo em vista esta lacuna, o presente trabalho apresenta o procedimento para o dimensionamento de um trocador de calor tipo jaqueta inserido em uma coluna de leito fluidizado borbulhante construída em escala de laboratório, bem como a análise da avaliação experimental do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede do dispositivo durante o aquecimento de água. Como garantia da operação do sistema em regime de fluidização borbulhante, incluindo ainda a exploração de condições próximas à da mínima fluidização das partículas, aplica-se o método da frequência central gaussiana como ferramenta para a detecção da desfluidização a partir de medições de flutuações de pressão. Os dados experimentais foram analisados assumindo fluxo de calor uniforme (solução de segundo tipo) ou temperatura uniforme (solução de terceiro tipo) na parede interna da jaqueta d’água. Inicialmente, testes envolvendo vazões mássicas do líquido na faixa de 1,83 ± 0,01 kg/h a 4,46 ± 0,02 kg/h, foram realizados com velocidade de fluidização na razão uo/umf igual a 4. Posteriormente, testes experimentais na vazão mássica fixa de água de 3,62 ± 0,01 kg/h, foram realizados com partículas de diâmetro médio de Sauter de 194 µm e 359 µm e com ar de fluidização alimentado em razões uo/umf de 0,5 a 4,0. Em todos os ensaios deste estudo, o regime de escoamento da água na região anular do trocador de calor foi caracterizado como laminar e termicamente em desenvolvimento. Os resultados apontaram uma variação no coeficiente de transferência de calor suspensão-parede na faixa de 169,93 ± 7,52 W/m²K a 353,28 ± 29,78 W/m²K para solução de segundo tipo, e de 191,54 ± 8,55 W/m²K a 468,43 ± 39,27 W/m²K para solução de terceiro tipo, ao utilizar temperaturas do leito de 50 ºC e 70 ºC. A análise dos dados obtidos confirma que o uso das partículas mais finas e temperaturas maiores do leito promovem o incremento no valor do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede. Adicionalmente, os resultados verificaram a presença de um valor máximo do coeficiente de transferência de calor suspensão-parede na faixa de uo/umf analisada.
Bubbling fluidized beds (BFBs) are well known as efficient systems for thermal energy transfer in several industrial applications. Although many works have already pointed out the performance features of gas-solid BFB heat exchangers, more data about the design and operation of these devices are needed when using pressure fluctuation techniques for the hydrodynamics control. Considering this gap, the procedure for the design of a jacket-type heat exchanger placed in a bench scale bubbling fluidized bed column and the experimental assessment of its bed-to-wall heat transfer coefficient under several operating conditions are presented here. As a guarantee for operating the system under a bubbling fluidization regime, as well as in conditions close to the minimum fluidization, the central Gaussian frequency method is applied. By using this method, it is possible to identify the defluidization phenomenon from pressure fluctuations measurements. The experimental information was analyzed assuming uniform heat flux (solution of second type) or uniform temperature (solution of third type) in the inner wall of the water jacket. Initial tests were performed at fluidization velocity uo/umf ratio equal to 4, involving water mass flow rates in the range of 1.83 ± 0.01 kg/h to 4.46 ± 0.02 kg/h. Other experimental tests, this time involving water mass flow rate kept constant at 3.62 ± 0.01 kg/h, were carried out with particles of 194 and 359 μm in Sauter mean diameter and with fluidization air fed in uo/umf ratios changing from 0.5 to 4.0. In all tests of this study, the water flow regime in the annular region of the heat exchanger was identified as laminar and thermally developing. Results indicated that the bed-to-wall heat transfer coefficient varies in the range of 169.93 ± 7.52 W/m²K to 353.28 ± 29.78 W/m²K for the second type solution and from 191.54 ± 8.55 W/m²K to 468.43 ± 39.27 W/m²K for the third type solution, when using bed temperatures of 50 °C and 70 °C. The analysis of these results confirms that by using the finer particle or the higher bed temperature, the value of the bed-to-wall heat transfer coefficient tends to increase. In addition, results suggested that a maximum value of the bed-to-wall heat transfer coefficient can be obtained in the range of uo/umf ratio tested, which is in agree with previous works.

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Costa, Daniel Jadyr Leite. "Estudo da influência de macro-rugosidades do leito de um canal hidráulico sobre o coeficiente de reoxigenação superficial." Universidade de São Paulo, 2011. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-11052011-085142/.

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Abstract:

O parâmetro que determina o processo de transferência de oxigênio através da interface ar-água em escoamentos com superficie livre é o coeficiente de reaeração superficial, \'K IND.2\'. Existe um grande número de equações na literatura científica que realizam a previsão do coeficiente de reaeração, no entanto, a maioria dessas equações considera apenas algumas características hidráulicas do corpo de água como a velocidade e a profundidade, e ainda, como em sua maioria são de natureza empírica, acabam sendo adequadas para corpos de água específicos. Além destes dois parâmetros (velocidade e profundidade do escoamento), existem outros doze que são considerados importantes para estudos de reoxigenação em águas superficiais. É neste contexto que o objetivo deste trabalho foi estudar em condições de laboratório a influência da rugosidade do leito de um canal sobre o coeficiente de reaeração superficial. Além da rugosidade, foram variadas as condições de velocidade média do escoamento e profundidade da lâmina de água. A variação da rugosidade foi realizada através da implementação de obstáculos com geometria conhecida, dispostos transversalmente ao escoamento, e denominados como macro-rugosidades. Os resultados demonstraram evidências de que o coeficiente de reaeração superficial é controlado de forma significativa pela rugosidade do leito do canal. Foram desenvolvidos dois modelos matemáticos de natureza semi-empírica para a previsão do \'K IND.2\', os quais incorporam variáveis hidrodinâmicas e geométricas consideradas relevantes para o processo de transferência de massa na interface ar-água.
The parameter that determines the process of oxygen transfer through the air-water interface in flows with free surface is the superficial reaeration coefficient, \'K IND.2\'. There are a large quantity of equations in the cientific literature that perform the prevision of the reaeration coefficient; however, most of them consider only some of the hydraulic characteristics of water body; for example, the velocity and the depth. Most of these equations have empirical origin and are adequate just for a specific water body. In addition to these two parameters (velocity and depth of flow), there are another twelve important parameters in reoxygenation studies in superficial waters. In this context, the aim of this work was to study the influence of bed roughness of a channel on the superficial reaeration coefficient, under laboratory conditions. Besides the roughness, the conditions of mean velocity of the flow and depth of water were varied. The variation of roughness was done with implementation of obstacles with known geometry, arranged transversely to the flow direction, and called macro-roughness. The results have shown evidences that the surface reaeration coefficient is controlled significantly by the roughness of the channel bed. Two mathematical models of semi-empirical origin for the \'K IND.2\' prevision were developed, which incorporate hydrodynamic and geometric variables considered relevant in the process of mass transfer in air-water interface.

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Leão, Hugo Leonardo Souza Lara. "Análise experimental dos efeitos do fluido e da orientação do escoamento no desempenho de dissipadores de calor baseados na ebulição convectiva em microcanais." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-19082014-102054/.

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Abstract:

A pesquisa realizada envolveu a avaliação experimental dos efeitos do fluido e da orientação do escoamento no desempenho de um dissipador de calor baseado na ebulição convectiva em microcanais. Estes dissipadores de calor são usados como uma nova aplicação para a refrigeração dos novos dispositivos eletrônicos que geram altas taxas de calor. Efetuou-se inicialmente uma extensa pesquisa bibliográfica sobre o escoamento monofásico e a ebulição convectiva em microcanais e em multi-microcanais através da qual levantou-se os principais métodos de previsão do coeficiente de transferência de calor e da perda de pressão. Então, utilizando o aparato experimental desenvolvido durante o mestrado de Do Nascimento (2012) avaliou-se a transferência de calor e perda de pressão de um dissipador de calor baseado em multi-microcanais paralelos. O dissipador de calor avaliado possui 50 microcanais retangulares dispostos paralelamente com 15 mm de comprimento, 100 µm de largura, 500 µm de altura e espaçados de 200 µm. Ensaios experimentais foram executados para o R245fa, fluido de baixa pressão utilizado em ciclos frigoríficos de baixa pressão, e R407C, fluido de alta pressão usado para conforto térmico, temperatura de saturação de 25 e 31°C, velocidades mássicas de 400 a 1500 kg/m²s, graus de subresfriamento do líquido de 5, 10 e 15°C, título de vapor máximo de até 0,38, fluxos de calor de até 350 kW/m², e para 3 orientações diferentes do dissipador de calor, horizontal, vertical com os canais alinhados horizontalmente e vertical com escoamento ascendente. Os resultados obtidos foram parametricamente analisados e comparados com métodos da literatura. Coeficientes de transferência de calor médios de até 35 kW/m² °C foram obtidos. Resultados adquiridos para o R245fa e R407C foram inferiores aos levantados por Do Nascimento (2012) para o R134a utilizando o mesmo dissipador. O fluido R407C apresentou frequências e amplitudes de oscilações inferiores aos fluidos R134a e R245fa. Nenhum método para o coeficiente de transferência de calor e perda de pressão proporcionou previsões satisfatórias dos dados experimentais. O modelo Homogêneo com viscosidade da mistura bifásica dada por Cicchitti et al. (1960) apresentou as melhores previsões da perda de pressão, já para o coeficiente de transferência de calor, os métodos de Bertsch et al. (2009) e Liu e Winterton (1991) apresentaram as melhores previsões. O dissipador com sua base posicionada horizontalmente fornece coeficientes de transferência de calor superiores enquanto sua base na vertical e escoamento ascendente verificam-se perdas de pressão inferiores. Imagens do escoamento bifásico foram obtidas com uma câmera de alta velocidade e analisadas.
This study presents an experimental investigation on the effect of the fluid and the footprint orientation on the performance of a heat spreader based on flow boiling inside micro-scale channels. This heat spreader is used in an electronics cooling application with high-power density. Initially an extensive investigation of the literature concerning single-phase and two-phase flow inside a single microchannels and multi-microchannels was performed. In this literature review the leading predictive methods for heat transfer coefficient and pressure drop are described. The experimental study was carried out in the apparatus developed by Do Nascimento (2012). The heat sink evaluated in the present study is comprised of fifty parallel rectangular microchannels with cross-sectional dimensions of 100 µm width and of 500 µm depth, and total length of 15 mm. The fins between consecutive microchannels are 200 µm thick. Experimental tests were performed for R245fa, low-pressure fluid used in low pressure refrigeration cycles, and R407C, high-pressure fluid used for heat comfort, saturation temperature of 25 and 31°C, mass velocities from 400 to 1500 kg/m² s, degrees of subcooling of the liquid of 5, 10 and 15°C, outlet vapor quality up to 0.38, heat fluxes up to 350 kW/m², and for the following footprint heat sink orientations: horizontal, vertical with the microchannels aligned horizontally and vertical with upward flow. The results were parametrically analyzed and compared again the predictive methods from literature. Average heat transfer coefficients up to 35 kW/m² °C were obtained. The results for R134a from Do Nascimento (2012) for the same heat sink presented heat transfer coefficients higher than R245fa and R407C. The fluid R407C presented oscillation of the temperature due to thermal instability effects with lower frequency and amplitude lower than R134a, and R245fa. None predictive method provided satisfactory heat transfer coefficient and pressure drop predictions of the experimental data. The Homogeneous model with the viscosity given by Cicchitti et al. (1960) provided the best pressure drop prediction while the heat transfer coefficient was best predicted by Bertsch et al. (2009) and Liu and Winterton (1991). The horizontal orientation of the footprint provided the highest heat transfer coefficients while the vertical footprint orientation with upward flow the lowest pressure drops. Images of the two-phase flow were obtained with a high-speed camera and analyzed.

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Vidal, Vargas Janeth Alina 1983. "Determinação dos parâmetros de convecção- dispersão- transferência de massa em meio poroso usando tomografia computadorizada." [s.n.], 2015. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265818.

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Abstract:

Orientador: Osvair Vidal Trevisan
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-27T00:58:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VidalVargas_JanethAlina_D.pdf: 6980631 bytes, checksum: 2e858ba97bc5f6f4bb3b1a075776555f (MD5) Previous issue date: 2015
Resumo: O conhecimento dos fenômenos físicos envolvidos no transporte de fluidos no meio poroso é muito importante para o projeto e o sucesso dos processos de recuperação melhorada de petróleo. O deslocamento miscível é um dos métodos mais eficientes de recuperação melhorada de petróleo. O parâmetro mais relevante na eficiência do deslocamento miscível é a dispersão, que controla a evolução da zona de mistura dos dois fluidos e a propagação do fluido injetado. Neste trabalho é desenvolvido e avaliado um modelo matemático para o deslocamento miscível 1-D em meios heterogêneos. O modelo, referido como modelo de concentração total (MCT) é desenvolvido com base na equação de convecção-dispersão (ECD) considerando a interação entre a rocha e os fluidos. Os parâmetros fenomenológicos envolvidos no MCT são o coeficiente de dispersão, o coeficiente de transferência de massa, a porosidade efetiva do meio poroso no momento de deslocamento e a fração de soluto que é depositada ou retirada do meio poroso. Estes parâmetros podem ser determinados por meio de ajustes multiparâmétricos do modelo aos dados obtidos em laboratório. Para avaliar a aplicação do modelo MCT foram realizados dois experimentos A e B, cada um formado por 4 e 5 testes de deslocamento respectivamente. Os testes de deslocamento utilizaram duas salmouras e foram realizados empregando-se uma rocha carbonática. A evolução das concentrações ao longo do meio poroso foi medida por Tomografia Computadorizada de Raios-X (TC). A grande quantidade de dados dos perfis de concentração determinados a partir das imagens da TC do Experimento A foi analisada e ajustada utilizando-se o modelo MCT por meio do método metaheurístico de recozimento simulado (Simulated Annealing, SA). O procedimento de ajuste global, considerando todas as curvas do histórico de concentração, foi utilizado para a determinação dos parâmetros governantes dos fenômenos envolvidos. A quantidade de dados utilizados e a robustez do método permitiu um ajuste muito bom do modelo aos dados experimentais. Determinou-se um coeficiente de dispersão de aproximadamente 0,01cm2/s para vazão de 1 cm3/min e 0,05 cm2/s para vazão de 5 cm3/min. Foram avaliados também os parâmetros de transferência de massa e interação do fluido com o meio poroso. O Experimento B foi realizado com a finalidade de comprovar a deposição de soluto enquanto o fluido se deslocava através da amostra de rocha. No modelo MCT, este fenômeno foi quantificado por meio do parâmetro fr. Os perfis de concentração do Experimento B foram medidos na entrada, ao longo da amostra (rocha) e na saída. A partir desses perfis, foi realizado um balanço de massa para avaliar a fração de deposição de soluto (fr) formulada e determinada a partir do MCT. Os valores de fr obtidos foram de 0,2 a 0,4, que são valores coerentes com os resultados obtidos com o modelo MCT
Abstract: The knowledge of the physical phenomena involved in fluid transport in porous medium is very important for the design and successful execution of oil enhanced recovery processes. Miscible displacement is one of the most efficient recovery methods. Dispersion is a key phenomenon in miscible displacement. It controls the evolution of the mixing zone of both fluids and the propagation of injected fluid. The present study focuses on the development and evaluation of a mathematical model for the 1-D miscible and active displacement in an intrinsically heterogeneous porous media. The model, referred to as total concentration model (TCM), is developed based on the convection-dispersion equation (CDE) considering the interaction between rock and fluids. The phenomenological parameters involved in TCM are the dispersion coefficient, the mass transfer coefficient, the effective porosity of the porous medium at the time of the displacement and the amount of solute that is deposited or removed from the porous medium. These parameters may be better determined through multiparametric matching of the model to the data obtained in the laboratory. In order to evaluate the application of the TCM model, two sets of experiments (A and B), totaling 9 tests, were carried out. The tests were conducted with two brines displaced in carbonate rock samples. The concentration evolution along the porous medium was measured by X-Ray Computed Tomography (CT). The vast amount of data from the concentration profiles determined from the CT images from set A was analyzed and matched to the TCM model through the simulated annealing metaheuristic method (Simulated Annealing, SA). The global matching procedure, considering all curves in the concentration history, was used to determine the governing parameters for the involved phenomena. The amount of data used and the robustness of the method allowed a very good matching of the model to the experimental data. A dispersion coefficient of 0.01cm2/s for a 1 cm3/min flow rate; and 0.05 cm2/s for a 5 cm3/min flow rate was determined. The parameters of mass transfer and of the fluid interaction with the rock porous structure were also evaluated. Experiment B was carried out in order to double check solute deposition while flowing through the rock sample. In the TCM model, the phenomenon was quantified by the fr parameter. The concentration profiles of Experiment B were measured at the input, along the rock sample and at the output. From these profiles a mass balance was carried out to evaluate the fraction of solute deposited (fr) during the experiment. The determined values for fr were 0.2 to 0.4, figures that are consistent with the results obtained with the TCM matching procedure
Doutorado
Reservatórios e Gestão
Doutora em Ciências e Engenharia de Petróleo

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Mello, Richard Garcia Alves de. "Modelo de simulação e análise teórico-experimental de serpentinas resfriadoras e desumidificadoras de ar." Universidade de São Paulo, 2001. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18135/tde-07042017-105336/.

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Abstract:

Em sistemas frigoríficos de compressão a vapor, o evaporador é o equipamento responsável direto pela retirada de calor de ambientes refrigerados. Por esta razão, este componente é a fonte de investigação do presente estudo, o qual teve por objetivo principal a busca por alternativas para a melhoria de desempenho térmico em sistema frigoríficos. Isto posto, o trabalho foi desenvolvido em três frentes de estudo, as quais encontram-se interligadas entre si: desenvolvimento de programa de simulação de serpentinas resfriadoras; realização de ensaios para determinação das capacidades de trocadores de calor; e revisão bibliográfica circunstanciada do coeficiente de transferência de calor do lado do ar. O programa de simulação desenvolvido, o qual tomou como base o modelo proposto por Rich, mostrou-se ser uma ótima ferramenta de trabalho, tanto no meio acadêmico como no industrial. Como conseqüência da elaboração do programa, fez-se uso de correlações já existentes para determinação dos coeficientes de transferência de calor do lado do refrigerante, Bo Pierre, e do lado do ar, McQuiston, sendo esta última escolhida a partir de um sumário de correlações levantadas quando no estudo dos coeficientes de transferência de calor descritos acima. Para que o programa fosse validado como ferramenta de trabalho, foram realizadas simulações dos ensaios das serpentinas testadas e seus resultados confrontados. Tais resultados apresentam uma adequada concordância,possibilitando validar o programa. Os ensaios foram realizados segundo recomendações da norma ASHRAE 25/1992. Dos dados obtidos nos testes, também foi proposto uma correlação para o fator j-Colburn para superfícies secas; no entanto, tratou-se apenas de especular acerca de seu comportamento com as demais correlações, as quais obtiveram boa concordância.
In refrigerating systems of compression to vapour, the evaporator is the direct responsible equipment for remove of heat of cooling environments. In this way, the component is the source of investigation of the present study, which had for main objective the search for alternatives to improvement the performance thermal in refrigeration systems. The research was developed in three studies fronts, that are connected each other: development of program of simulation of cooling coils; tests to find the performance of heat exchange; and revision bibliographical of the coefficient of heat transfer of air. The developed simulation program, based in the Rich\'s model, it showed to be a good work tool, as in the academic, as in the industrial behaviour. As consequence of the elaboration the program, it was used existents correlations to calculation the coefficients of refrigerant heat transfer, Bo Pierre, and to air, McQuiston, the last one was choose from a correlation\'s summary. Same simulations were made to validated the program of the tested serpentines and the results were confronted. Such results presented an appropriate agreement that contributed to validate the program. The tests were accomplished according to recommendations of the norm ASHRAE 25/1992. One correlation was proposed for the factor j-Colburn for dry surfaces in base of the testes results; however, the purpose was to speculated its behaviour with the other correlations, which obtained good agreement.

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Beckerle, Bruno de Sá. "Estudo da transferência de calor e queda de pressão na ebulição do r-600a em mini canais paralelos." Universidade do Vale do Rio dos Sinos, 2015. http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/3644.

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Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-05-25T14:45:18Z No. of bitstreams: 1 Bruno de Sá Beckerle.pdf: 3991624 bytes, checksum: 500b993c0f3a1c3a8c3abae05ed51c5e (MD5)
Made available in DSpace on 2015-05-25T14:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruno de Sá Beckerle.pdf: 3991624 bytes, checksum: 500b993c0f3a1c3a8c3abae05ed51c5e (MD5) Previous issue date: 2015-01-05
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Este trabalho apresenta um estudo experimental da transferência de calor e queda de pressão na ebulição do isobutano, R-600a, em um tubo composto por 7 mini canais paralelos, cujo diâmetro hidráulico é de 1,47 mm. Os testes em ebulição foram realizados com uma temperatura de saturação de 22 ºC e pressão de saturação de 302 kPa, com velocidade mássica entre 50 e 200 kg/(m²s) e fluxos de calor na seção de testes entre 7 e 40 kW/m². Com os testes realizados verificou-se que o coeficiente de transferência de calor aumenta conforme o incremento do fluxo de calor e velocidade mássica, sendo que esta última tem maior influência para baixos títulos de vapor. O coeficiente de transferência de calor atingiu valores máximos próximos a 3.200 W/(m²K) para a condição de maior vazão e fluxo de calor. A queda de pressão aumentou com o incremento da velocidade mássica e título de vapor em todos os testes, enquanto que o fluxo de calor apresentou influência na queda de pressão apenas nas maiores velocidades mássicas. A perda de pressão por atrito representou até 93,7% da perda total. Também foram analisados os padrões de escoamento, sendo observados os padrões de bolhas isoladas, bolhas alongadas, intermitente e anular, sendo que o padrão de bolhas isoladas foi observado para baixos fluxos e títulos de vapor, e o padrão anular mostrou-se presente para títulos superiores a 0,13.
This work presents an experimental study of heat transfer and drop pressure in flow boiling of the isobutane, R-600a, in a 7 mini channel of 1,47 mm hydraulic diameter. The tests were performed a boiling with a saturation temperature of 22 °C and saturation pressure of 302 kPa, with a mass velocity between 50 and 200 kg/(m²s) and heat fluxes in the test section between 7 and 40 kW/m². In the tests, it was found that the heat transfer coefficient increases with increasing heat flux and mass velocity has more influence at low quality. The heat transfer coefficient achieved values around 3.200 W/(m²K) for the condition of greater flow and heat flux. The drop pressure was increase by increasing the mass velocity and quality in all tests, while the heat flow have any influence on the drop pressure to the greater mass velocity. The friction drop pressure represented to 93.7% of the total loss. As well analyzed the flow patterns, and observing the patterns of isolated bubbles, plugs/slugs, intermittent and annular, and that the pattern of isolated bubbles were observed for low quality and heat flux and the annular pattern was present for quality from 0.13.

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SILVA, JUNIOR Aluizio Freire da. "Desenvolvimento de ferramentas numéricas e computacionais para a descrição de transferência de massa em corpos cilíndricos: aplicação em desidratação osmótica e secagem complementar de banana." Universidade Federal de Campina Grande, 2015. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/779.

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Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-05-23T00:29:07Z No. of bitstreams: 1 ALUIZIO FREIRE DA SILVA JUNIOR – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2015.pdf: 8240920 bytes, checksum: 03c678880f1d1648e407849134c89aa4 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-05-23T00:29:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALUIZIO FREIRE DA SILVA JUNIOR – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2015.pdf: 8240920 bytes, checksum: 03c678880f1d1648e407849134c89aa4 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31
O presente trabalho tem como objetivo desenvolver ferramentas numéricas e computacionais tendo vista descrever processos difusivos em sólidos com formas cilíndricas. Para isto a equação de difusão, considerando os casos de um cilindro infinito e de um cilindro finito, foi discretizada via método dos volumes finitos com uma formulação totalmente implícita, admitindo uma condição de contorno do terceiro tipo. Para as soluções numéricas obtidas pelas discretizações, foram desenvolvidos softwares na plataforma Windows, utilizando a linguagem de programação Fortran. As soluções desenvolvidas foram validadas pela comparação com resultados fornecidos por soluções analíticas. Os testes realizados indicaram coerência nos resultados fornecidos pelas soluções numéricas. Além disso, a fim de obter os parâmetros físicos dos processos de transferência de massa, um otimizador foi desenvolvido e acoplado às soluções numéricas. Foram realizados testes com o otimizador desenvolvido tendo em vista analisar a capacidade deste em encontrar os valores ótimos de um processo de transferência de massa. Os testes indicaram que o otimizador tem capacidade para obter os parâmetros necessários ao estudo deste trabalho, conseguindo chegar a região que contém os valores ótimos para os parâmetros, mesmo quando considerados valores iniciais distantes destes valores ótimos. A partir dos dados obtidos em experimentos de desidratação osmótica de banana (cortada em pedaços de 10 mm) realizados em combinações de 40 e 70°C de temperatura e 40 e 60 °Brix de concentração, foram realizadas otimizações a fim de obter expressões para descrição das difusividades efetivas de água e sacarose e valores para o coeficiente de transferência convectiva de massa. Os resultados obtidos para as difusividades de água e sacarose estão de acordo com a literatura. Os valores fornecidos pelo otimizador para o coeficiente de transferência convectiva de massa indicaram uma condição de contorno do primeiro tipo. Foram realizadas otimizações a partir dos dados da secagem complementar das amostras osmoticamente desidratadas, e os resultados obtidos para a difusividade de água foram compatíveis com os encontrados na literatura. Foi concluído pelas otimizações que as altas concentrações da desidratação osmótica influenciaram a condição de contorno da secagem complementar.
This study aims to develop numerical and computational tools to describe diffusion processes in solids with cylindrical shapes. For this the diffusion equation, considering the case of an infinite cylinder and a finite cylinder, was discretized via finite volume method with a fully implicit formulation, assuming a boundary condition of the third kind. For the numerical solutions obtained by discretization, software has been developed on the Windows platform using the Fortran programming language. The solutions developed were validated by comparison with results provided by analytical solutions. The tests showed consistency in the results provided by the numerical solutions. Furthermore, in order to obtain the physical parameters of the mass transfer process, was developed an optimizer which was coupled with numerical solutions. Tests were performed with the optimizer developed in order to analyze the capacity of finding the optimal values of a mass transfer process. The tests indicated that the optimizer is able to obtain the parameters necessary for the study of this work, reaching the region containing the optimal values for the parameters, even when initial values were considered far from the optimal values. From the data obtained in banana (cut into pieces of 10 mm) osmotic dehydration experiments performed by combining temperature of 40 and 70 ° C and concentration of 40 and 60 ° Brix, optimizations were carried out to obtain expressions for describing the effective diffusivity of water and sucrose and values for convective mass transfer coefficient. The results obtained for the diffusivities of water and sucrose are in agreement with the literature. The values supplied by the optimizer for the mass convective transfer coefficient indicated a boundary condition of the first kind. Optimizations were carried out from the complementary drying data of osmotically dehydrated samples, and the results obtained for the diffusivity of water were consistent with those found in the literature. It was concluded by the optimizations that high concentrations of osmotic dehydration influenced the boundary condition of the complementary drying.

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Silva, Raquel da Cunha Ribeiro da 1981. "Estudo experimental e numérico da formação de Frost em torno de três cilindros com arranjo triangular." [s.n.], 2014. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265903.

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Abstract:

Orientadores: Carlos Teofilo Salinas Sedano, Kamal Abdel Radi Ismail
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-25T08:57:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RaqueldaCunhaRibeiroda_D.pdf: 3855986 bytes, checksum: dc3f065365a2224c57128ddbedffab68 (MD5) Previous issue date: 2014
Resumo: O fenômeno de formação de frost é encontrado em muitas aplicações comerciais e industriais de baixa temperatura. A camada de gelo que se forma em uma superfície fria cresce ao longo do tempo, tornando-se mais densa e por este motivo, a formação de frost em equipamentos é responsável pela queda no seu desempenho. O processo de formação de frost é um fenômeno transiente e complicado de avaliar, no qual os processos de transferência de calor e de massa ocorrem simultaneamente em um meio poroso. Neste trabalho apresentam-se medições experimentais da espessura de frost ao redor de cada um dos tubos de um arranjo triangular de cilindros verticais, realiza-se a estimação experimental de uma correlação empírica para a obtenção do número de Nusselt Global sobre o arranjo de tubos com formação de frost baseada nas medições experimentais feita numa seção de teste no interior de um túnel de vento do Laboratório de Armazenamento térmico e tubos de Calor da FEM. Para verificação é feita a estimação de uma correlação empírica para o Número de Nusselt Local em cada cilindro baseado em dados empíricos da literatura e um procedimento inverso de aproximação sucessiva utilizando a solução numérica unidimensional que simula o problema direto de formação de frost em geometria cilíndrica. O mesmo procedimento utilizando os dados experimentais deste trabalho. Encontra-se que os valores dos Números de Nusselt para as duas formas de estimação tem boa concordância. Comparações dos resultados numéricos e experimentais são realizadas e mostra-se boa concordância dos resultados das simulações numéricas para o crescimento da camada de frost utilizando ambas as correlações empíricas
Abstract: In practice, it is found the phenomenon of frost formation in a lot of commercial and industrial refrigeration applications. The layer of ice that it is formed in a cold surface grows over time, becoming more dense and bigger, and for that reason, this formation of frost in refrigeration equipment is responsible for performance decrease in this equipment. The formation of frost is a complicated and transient process, where different process of heat transfer and mass occurs simultaneously in a porous and fine layer. The convective and mass diffusive coefficients are difficult to determinate in fact of the complex physic phenomenon and the variation of the different properties that occurs over time like velocity, temperature, humidity and the geometry of this problem himself. In this work some experimental results of the frost thickness around every cylinder in a triangular arrangement of vertical cylinders are presented, an estimated experimental correlation in order to find Nusselt Global number in this triangular arrangement of cylinders is presented. This correlation is based in the experimental measurements in a wind tunnel situated in the Laboratory of Thermal storage and Fluids in FEM. In order to verify this correlation, another empiric correlation have been estimated in order to find the Nusselt number Global and Local in each cylinder. In this case, it is used data reported in the literature and an inverse method that approximates the numerical solution in one dimension that simulates this problem in cylindrical frost formation geometry. Then the same procedure has been made using the experimental results founded in this work. The different results of the two different correlations have an acceptable concordance. Different comparisons of the numerical and experimental results have been made for the frost growth always validating the results with the numerical simulations of the frost growth using both of the empirical correlations and comparing them with the experimental results that have been founded in this work and with other experimental results founded in the literature
Doutorado
Termica e Fluidos
Doutora em Engenharia Mecânica

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Kiyomura, Igor Seicho [UNESP]. "Efeito das superfícies nano e micro estruturadas sobre a ebulição nucleada." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2016. http://hdl.handle.net/11449/143876.

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Abstract:

Submitted by IGOR SEICHO KIYOMURA null (igorseicho@gmail.com) on 2016-09-12T14:07:49Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Igor Seicho Kiyomura.pdf: 3224196 bytes, checksum: d71f4ad45145d3dc7f441a0090d3b373 (MD5)
Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-09-14T19:13:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kiyomura_is_me_ilha.pdf: 3224196 bytes, checksum: d71f4ad45145d3dc7f441a0090d3b373 (MD5)
Made available in DSpace on 2016-09-14T19:13:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kiyomura_is_me_ilha.pdf: 3224196 bytes, checksum: d71f4ad45145d3dc7f441a0090d3b373 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Nas últimas décadas surgiu a necessidade de dissipar maiores quantidades de energia térmica, fato que acarretou no aumento do número de estudos em ebulição nucleada e convectiva com o objetivo de produzir trocadores de calor cada vez mais eficientes e compactos. A busca de produtos cada vez mais eficientes e compactos e a procura de novas técnicas para melhorar a transferência de calor, garantindo a integridade física do equipamento, continuam crescendo e a tendência é que continuará assim nos próximos anos. Uma das técnicas que está sendo amplamente pesquisada na comunidade cientifica é o uso de nanofluidos. Os nanofluidos foram desenvolvidos com o intuito de melhorar a condutividade e a difusividade térmica em relação aos fluidos tradicionais. Muitos experimentos com nanofluidos têm sido desenvolvidos nos últimos anos, mas ainda existem muitas divergências a respeito do efeito desses fluidos sobre o fenômeno de ebulição. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo a análise teórico-experimental do efeito de superfícies nanoestruturadas e da concentração do nanofluido, a ser depositado sobre a superfície aquecedora, sobre o coeficiente de transferência de calor em regime de ebulição nucleada. Para tanto, testes foram realizados para fluxos de calor que correspondem ao regime de ebulição nucleada da água deionizada, à temperatura de saturação (Tsat = 99 °C) e à pressão atmosférica (patm = 98 kPa), sobre superfícies aquecedoras de cobre com diferentes rugosidades. As superfícies nanoestruturadas foram produzidas por deposição de nanopartículas de maguemita, por meio do processo de ebulição da solução Fe2O3-água deionizada para diferentes concentrações mássicas previamente estabelecidas. As superfícies foram submetidas a ensaios metalográficos, de molhabilidade e de rugosidade permitindo a avaliação das modificações estruturais, topográficas e químicas das superfícies, antes e após os testes no regime de ebulição nucleada. Os resultados para o coeficiente de transferência de calor foram relacionados com as características geométricas e morfológicas das superfícies de teste, levando em consideração os aspectos relacionados à interação fluido/superfície, como, o ângulo de contato e a molhabilidade.
In the last decade, the necessity to dissipate large quantities of heat energy increased, thus leading to an increase on the number of studies in nucleate pool boiling and flow boiling with the aim of producing more compact and efficient heat exchangers. The search for increasingly efficient and compact products and for new techniques to improve the heat transfer, ensuring the physical integrity of the equipment, keep growing and it will remain so in the next years. One of the techniques being widely researched in the scientific community is the use of nanofluids. The nanofluids have been developed in order to improve the thermal conductivity and diffusivity compared to traditional fluids. Although many experiments with nanofluids have been developed in recent years, there are still many differences related to the effects of these fluids on the pool boiling phenomenon. In this context, this work aims to analyze the effects of nanostructured surfaces and different nanofluid concentrations, which are deposited on the heating surface, on the heat transfer coefficient during the nucleate boiling regime. Therefore, tests were performed to heat fluxes values corresponding to the nucleate boiling regime for deionized water, at saturation temperature (Tsat = 99 °C) and atmospheric pressure (patm = 98 kPa), on copper heating surfaces with different roughness values. The nanostructured surfaces were produced by maghemite nanoparticle deposition, which is achieved by boiling selected mass concentrations of a Fe2O3-deionized water nanofluid. Prior and after each boiling test, the characteristics of the test surfaces were evaluated by applying the metallographic, wettability and surface roughness tests. The results for the heat transfer coefficient were related to the geometrical and morphological characteristics of the test surfaces, taking into account the aspects of the flu-id/surface interaction such as, the contact angle and wettability.
FAPESP: 2014/07949-9

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Kiyomura, Igor Seicho. "Efeito das superfícies nano e micro estruturadas sobre a ebulição nucleada /." Ilha Solteira, 2016. http://hdl.handle.net/11449/143876.

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Orientador: Elaine Maria Cardoso
Resumo: Nas últimas décadas surgiu a necessidade de dissipar maiores quantidades de energiatérmica, fato que acarretou no aumento do número de estudos em ebulição nucleada e convectivacom o objetivo de produzir trocadores de calor cada vez mais eficientes e compactos. Abusca de produtos cada vez mais eficientes e compactos e a procura de novas técnicas paramelhorar a transferência de calor, garantindo a integridade física do equipamento, continuamcrescendo e a tendência é que continuará assim nos próximos anos. Uma das técnicas que estásendo amplamente pesquisada na comunidade cientifica é o uso de nanofluidos. Os nanofluidosforam desenvolvidos com o intuito de melhorar a condutividade e a difusividade térmicaem relação aos fluidos tradicionais. Muitos experimentos com nanofluidos têm sido desenvolvidosnos últimos anos, mas ainda existem muitas divergências a respeito do efeito dessesfluidos sobre o fenômeno de ebulição. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem comoobjetivo a análise teórico-experimental do efeito de superfícies nanoestruturadas e da concentraçãodo nanofluido, a ser depositado sobre a superfície aquecedora, sobre o coeficiente detransferência de calor em regime de ebulição nucleada. Para tanto, testes foram realizadospara fluxos de calor que correspondem ao regime de ebulição nucleada da água deionizada, àtemperatura de saturação (Tsat = 99 °C) e à pressão atmosférica (patm = 98 kPa), sobre superfíciesaquecedoras de cobre com dif... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: In the last decade, the necessity to dissipate large quantities of heat energy increased,thus leading to an increase on the number of studies in nucleate pool boiling and flow boilingwith the aim of producing more compact and efficient heat exchangers. The search for increasinglyefficient and compact products and for new techniques to improve the heat transfer,ensuring the physical integrity of the equipment, keep growing and it will remain so in thenext years. One of the techniques being widely researched in the scientific community is theuse of nanofluids. The nanofluids have been developed in order to improve the thermal conductivityand diffusivity compared to traditional fluids. Although many experiments withnanofluids have been developed in recent years, there are still many differences related to theeffects of these fluids on the pool boiling phenomenon. In this context, this work aims to analyzethe effects of nanostructured surfaces and different nanofluid concentrations, which aredeposited on the heating surface, on the heat transfer coefficient during the nucleate boilingregime. Therefore, tests were performed to heat fluxes values corresponding to the nucleateboiling regime for deionized water, at saturation temperature (Tsat = 99 °C) and atmosphericpressure (patm = 98 kPa), on copper heating surfaces with different roughness values. Thenanostructured surfaces were produced by maghemite nanoparticle deposition, which isachieved by boi... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

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Freitas, Reginaldo Paz de. "Estudo experimental e da simulação da secagem de sementes de cornichão (Lotus corniculatus L.) em leito fluidizado." Universidade Federal do Pampa, 2016. http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/2432.

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Abstract:

Submitted by Andrea Pereira (andrea.pereira@unipampa.edu.br) on 2018-02-26T19:04:10Z No. of bitstreams: 1 Dis Reginaldo Freitas 2016.pdf: 2436971 bytes, checksum: ddcd656cb689166b1aa02f1a145cd262 (MD5)
Approved for entry into archive by Vera Leite (vera.leite@unipampa.edu.br) on 2018-03-01T14:43:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dis Reginaldo Freitas 2016.pdf: 2436971 bytes, checksum: ddcd656cb689166b1aa02f1a145cd262 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-03-01T14:43:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dis Reginaldo Freitas 2016.pdf: 2436971 bytes, checksum: ddcd656cb689166b1aa02f1a145cd262 (MD5) Previous issue date: 2016-09-23
O estado do Rio Grande do Sul tem grande destaque em atividades pecuarista como economia regional. Isto implica em uma crescente necessidade da utilização de espécies de sementes forrageiras de estação fria nesta região. Dentre as sementes forrageiras mais adaptáveis ao clima frio tem-se o cornichão (Lotus corniculatus L.), uma leguminosa forrageira hibernal, muito versátil, com alta tolerância a acidez do solo a qual é utilizada em ampla escala no Rio Grande do Sul. A semente é o veículo que leva ao agricultor todo o potencial genético de uma cultivar com características superiores, e em seu caminho, pequenas quantidades de sementes são multiplicadas até que sejam alcançados grandes volumes de produção, no decorrer do qual a qualidade dessas sementes estará sujeita a uma série de fatores capazes de causarem perda de todo potencial genético. Diante de um mercado tão promissor, a obtenção de sementes de melhor qualidade ainda apresenta dificuldades que vão desde a fase de produção no campo, onde as sementes são colhidas precocemente em relação ao ponto de maturidade fisiológica devido ao processo de perda natural, até seu beneficiamento, onde o processo de secagem apresenta-se como uma etapa limitante que necessita de uma atenção muito especial para evitar perdas fisiológicas no produto final. A operação de secagem aplicada a sementes tem a finalidade de assegurar a conservação deste produto por meio da redução do seu teor de água. Neste caso, onde trata-se de materiais orgânicos, a redução no teor de água deve ser efetuada de maneira bem controlada, necessitando um estudo e analise da operação aplicada ao material, já que a mesma se for realizada de maneira descontrolada pode acarretar na perda do material. Na tecnologia de produção de sementes de alta qualidade a secagem é tida com uma das etapas de maior importância, pois permite a redução do teor de água em níveis adequados para o armazenamento e comercialização (12 a 15 % de umidade), preserva as sementes de alterações físicas e químicas induzidas pelo excesso de umidade, torna possível a manutenção da qualidade inicial durante o armazenamento e possibilita colheitas próximas da maturação fisiológica. A utilização do secador de leito fluidizado para aplicação da operação de secagem vem sendo objeto de investigações cientificas, pois este secador apresenta já reconhecidas vantagens que vão desde alta capacidade de secagem pela eficiente transferência de massa e de energia, até redução de tempo de secagem pela rapidez na remoção da umidade e a facilidade de controles. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo uma modelagem matemática e aplicação de simulação da secagem em leito fluidizado, seguida de testes aplicados experimentalmente através de ensaios realizados em um secador de leito fluidizado confeccionado para este trabalho. Foram realizados estudos de caracterização física e fisiológica das sementes; modelagem e simulação da secagem de sementes de cornichão (Lotus corniculatus L.) em leito fluidizado; confecção do aparato experimental de leito fluidizado que foi utilizado no processo de secagem das sementes de cornichão; caracterização fluidodinâmica do leito fluidizado; secagem das sementes de cornichão em secador de leito fluidizado; estudo do comportamento do modelo simulado e ajustes com a experimentação realizada; analise de sensibilidade paramétrica do modelo proposto, e estudo da influência dos parâmetros do processo de secagem, umidade final e coeficiente global de transferência de massa, sobre a germinação das sementes de cornichão. Os resultados do estudo de secagem ficaram na faixa de 9,00 a 10,22 % em relação a umidade final em base úmida. No que se refere a germinação os valores encontrados ficaram na ordem de 72 a 78 %. Para estas duas respostas a temperatura foi a variável de maior influência. O estudo da modelagem e simulação apresentou-se eficaz para a secagem das sementes de cornichão em leito fluidizado. O coeficiente global de transferência de massa influencia de maneira significativa os índices de germinação das sementes, sendo seu aumento prejudicial a fisiologia das sementes de cornichão (Lotus coniculatus L.).
The Rio Grande do Sul state has great prominence in pastoralist activities as a regional economy. This implies a growing need to use species of fodder seeds cool season in this region. Among the most adaptable forage seeds to the cold weather has the birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) a Winter forage legume, very versatile, with high tolerance to acid which is used in large scale in Rio Grande do Sul. The seed is the vehicle that leads to the farmer all the genetic potential of a cultivar with superior characteristics, and on their way, small amounts of seeds are multiplied until they are achieved high volume production, during which the quality of the seeds will be subject to a number factors capable of causing loss of the entire genetic potential. Faced with such a promising market, obtaining better quality seeds still has difficulties ranging from the production phase in the countryside where the seeds are harvested early in relation to the physiological maturation due to the natural loss process until its processing where the drying process is presented as a limiting step that requires particular attention to avoid losses in physiological final product. The drying operation applied to seeds aims to ensure the conservation of this product through reduction of water content. In this case where these are organic materials, reduction in water content must be performed in a well controlled manner requiring a study and analysis of operation applied to the material, since the same if performed in an uncontrolled manner may result in loss of material. In high quality drying seed production technology is taken with one of the most important steps, since it allows reducing the water content at appropriate levels for storage and marketing (12 to 15% humidity), preserves the seeds of physical and chemical changes induced by excess moisture, makes it possible to maintain the initial quality during storage and enables next harvest physiological ripeness. The use of fluidized bed dryer for implementation of the drying operation has been the subject of scientific investigation since this dryer has been recognized advantages ranging from high drying capacity for efficient mass transfer and energy until drying time reducing the speed of moisture removal and ease of controls. Given the above, this study aimed to mathematical modeling and drying simulation application in fluidized bed, followed by tests applied experimentally by tests carried out in a fluidized bed dryer made for this job. physical and physiological characterization studies were performed seeds; Modeling and Simulation of drying seeds birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) fluidized bed; making the fluidized bed experimental apparatus that is used in the drying process of the seed birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.); fluid dynamic characterization of the fluidized bed; Drying of the seeds birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) in a fluidized bed dryer; model behavior study simulated and adjustments to the trial held; analysis of parametric sensitivity of the model; study of the influence of the parameters of the drying process, the final moisture and overall mass transfer coefficient on the germination of seeds birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.). Drying study results were in the range from 9.00 to 10.22% over the final moisture on a wet basis. As regards the germination values found were in the range 72-78%. For these two answers the temperature was the most influential variable. The study of modeling and simulation showed to be effective in drying the seeds birdsfoot trefoil fluidized bed. The overall mass transfer coefficient influences significantly the levels of seed germination and increase its adverse physiology of seed birdsfoot trefoil (Lotus coniculatus L.).

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Donha, Riviane Maria Albuquerque. "Fungos micorrízicos arbusculares e nível de potássio no solo na absorção de 137césio e efeitos na resposta antioxidativa do feijoeiro." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64133/tde-16062014-141152/.

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Associações entre fungos micorrízicos arbusculares e plantas hospedeiras podem transferir césio (137Cs) para o vegetal. A mobilidade do césio (Cs+) nos solos e sua similaridade química com o potássio (K+) constituem a principal ameaça à contaminação da vegetação pelo radionuclídeo. Foi realizado experimento com plantas de feijão (Phaseolus vulgaris L.) variedade Iapar Tangará, com o objetivo de avaliar o coeficiente de transferência direta do 137Cs do solo para a planta, a absorção, o transporte e o acúmulo do radionuclídeo 137Cs nas folhas, caule e raízes das plantas, a produção de massa seca do feijoeiro, o diâmetro do caule das plantas, a peroxidação lipídica, avaliar as enzimas do sistema antioxidativo (catalase, ascorbato peroxidase, glutationa redutase e superóxido dismutase), o teor de clorofila em unidade SPAD, em função dos efeitos da: (I) inoculação ou não com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e (II) do nível de potássio em quatro tipos de solos: Nitossolo, Chernossolo, Argissolo e Gleissolo. O delineamento experimental foi o de blocos completos ao acaso, utilizando esquema fatorial de quatro tipos de solo x dois níveis de potássio x presença e ausência de micorrizas com três repetições, totalizando 48 unidades experimentais. Foi calculada a atividade específica do 137Cs no solo e na planta e, por fim, a determinação do coeficiente de transferência direta do 137Cs do solo para o vegetal. Nas plantas cultivadas em Argissolo, Chernossolo e Gleissolo, foi observada maior atividade específica de 137Cs nas raízes do feijão em relação às folhas e ao caule, na condição de baixo nível de potássio e ausência de inoculação de FMA. O coeficiente de transferência solo-planta do 137Cs e a atividade na planta foram maiores no Argissolo e Nitossolo, com baixo teor de potássio e sem a presença de FMA. Constatou-se interação entre os tipos de solo, teor de K e presença de FMA quanto à peroxidação de lipídeos, sendo que houve maior dano nas folhas das plantas cultivadas no Chernossolo, principalmente no tratamento sem aplicação de FMA e com baixo teor de K. Não foi observada interação entre os solos e a inoculação com FMA para a quantificação de peróxido de hidrogênio (H2O2) nas folhas, todavia, constatou-se efeito para os teores de K no solo. Quanto ao sistema enzimático antioxidativo, a atividade da catalase, glutationa redutase, ascorbato peroxidase e superóxido dismutase houve interação entre os tipos de solo, níveis de K e presença ou ausência de FMA. Maior atividade da superóxido dismutase (SOD) foi demonstrada nas plantas cultivadas no Argissolo, sem a presença de FMA, também independente dos teores de K. O aumento nos teores de K nos solos não impediu a transferência direta de 137Cs do solo para as plantas, porém, reduziu a absorção do nuclídeo pelo feijoeiro. O tipo de solo influenciou na disponibilidade de 137Cs às plantas de feijão e por sua vez, nas atividades das enzimas do sistema de defesa da planta. A inoculação com os FMA não foi efetiva para evitar a transferência e a absorção de 137Cs pelas plantas
Associations between arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and host plants might transfer cesium (137Cs) for the plant. The mobility of cesium (Cs+) in soils and their chemical similarity to potassium (K+) are the main threat to contamination of vegetation by radionuclide. Experiment with common bean (Phaseolus vulgaris L.) variety Iapar Tangara was conducted with the objective of evaluating the coefficient of direct transfer of 137Cs from soil to the plant, absorption, transport and accumulation of the radionuclide 137Cs in the leaves, stem and plant roots, the dry mass of bean stem diameter of plants, lipid peroxidation, evaluate the antioxidant system enzymes (catalase, ascorbate peroxidase, glutathione reductase and superoxide dismutase), the content of chlorophyll SPAD unit, due to the effects of: (I) or without inoculation with mycorrhizal fungi (AMF) and (II) the level of potassium in four types of soil: Nitosol Chernosol, Alfisol and Ultisol. The experimental design was a randomized complete block, factorial design using four soil types x two levels of potassium x presence and absence of mycorrhizae with three replications, totaling 48 experimental units. The specific activity of 137Cs in soil and plant and finally, the coefficient of 137Cs direct transfer from soil to plant was calculated. In plants grown in Alfisol and Ultisol Chernosol, higher specific activity of 137Cs in bean roots compared to the leaves and the stem was observed under the condition of low potassium and absence of AMF inoculation. The coefficient of soil-plant transfer of 137Cs activity and yield were higher in the Ultisol and Alfisol with low potassium and without the presence of AMF. Found an interaction between soil types, K content and the presence of AMF as to lipid peroxidation, and there was more damage on the leaves of plants grown at Chernosol, primarily in the treatment without application of AMF and low in K. No interaction between soil and AMF inoculation for quantification of hydrogen peroxide (H2O2) in the leaves was observed, however, it was found to effect the K in the soil. As for the antioxidant enzyme system, the activity of catalase, glutathione reductase, ascorbate peroxidase and superoxide dismutase was no interaction between soil types, levels of K and the presence or absence of AMF. Increased activity of superoxide dismutase (SOD) has been demonstrated in plants grown in Ultisol without the presence of AMF, independent of the levels of K. The increase of K in the soil did not prevent the direct transfer of 137Cs from soil to plants, however, reduced the uptake of the nuclide by bean. Soil type influenced the availability of 137Cs to bean plants and in turn, the enzyme activities of the plant defense system. Inoculation with AMF was not effective to prevent the transfer and uptake of 137Cs by plants

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SILVA, José Nazareno Santos da. "Projeto, construção e aferição de um dispositivo de solidificação unidirecional horizontal refrigerado à água." Universidade Federal do Pará, 2007. http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/5565.

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Abstract:

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T14:26:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoConstrucaoAfericao.pdf: 2476951 bytes, checksum: 8660f7f43264a3a0631eadc813f2484d (MD5)
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CEFET/PA - Centro Federal de Educação Tecnológica do Pará
O estudo das estruturas de solidificação em função dos parâmetros térmicos é de fundamental importância para o comportamento mecânico dos materiais metálicos. Assim, tais estruturas são bastante influenciadas pelas condições de extração de calor do sistema metal/molde durante o processo de solidificação. Considerando o exposto, o principal objetivo deste trabalho é projetar, construir e aferir um dispositivo capaz de representar o processo de solidificação unidirecional horizontal refrigerado à água onde o efeito da convecção solutal é considerado. A aferição do dispositivo de solidificação em questão foi realizada através da avaliação da unidirecionalidade dos grãos colunares por meio da caracterização das macroestruturas das ligas Al-4%Cu, Sn-5%Pb, Sn-15%Pb e Sn-20%Pb. Os resultados experimentais obtidos da posição da isoterma liquidus em função do tempo são comparados com aqueles fornecidos por um modelo numérico proposto na literatura. Finalmente, é realizada uma comparação entre os valores dos coeficientes de transferência de calor na interface metal/molde levantados no dispositivo construído, com aqueles obtidos por outros trabalhos desenvolvidos recentemente para o caso da solidificação unidirecional vertical ascendente e descendente.
The aim is about the solidification structures of thermal parameters is important to mechanic behaviour of the metallic materials. These structures are influenced by means of heat removal conditions of metal/ mould system during the solidification process. Despite of this, some mathematic models have been developed to appraise the structural and thermal variation mainly considering the upright unidirectional solidification process . This research plans to project, construct and check up one device in order to be able to represent the horizontal unidirectional solidification process cooled by water which considers the solute convection effects. To check up the solidification device, a comparative study was done between the representative experimental bend of metal´s thickness solidification related to time to Al-4%Cu, Sn-5%Pb, Sn-15%Pb e Sn-20%Pb alloys. The present results shows positive consonances. The unidirectional aspect of the heat removal constructed was estimate trough the macrostructure characterization of the studied alloys. Finally a comparative study is done between values of the interface metal/mold heat transfer coefficient obtained trough other newly works developed about ascendant and descendent unidirectional solidification process.

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Fragelli, Renan Luis [UNESP]. "Análise da capacidade de refrigeração dos nanofluidos de prata e hematita com enfoque na aplicação prática em porta-ferramentas refrigerado internamente." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2017. http://hdl.handle.net/11449/150017.

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Abstract:

Submitted by Renan Luis Fragelli null (renan.fragelli@gmail.com) on 2017-03-28T15:54:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado - Renan Fragelli.pdf: 5490064 bytes, checksum: 80c3b38563331cc9ef7e88ff192c5c8b (MD5)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Este trabalho surgiu a partir da necessidade de produzir avanços em projeto que trata do desenvolvimento de um porta-ferramentas refrigerado internamente através de um fluido em mudança de fase e, na tentativa de minimizar a alta temperatura na ferramenta de corte através desse sistema de circulação. A utilização de nanofluidos surgiu como uma alternativa para a otimização da transferência térmica entre fluido e ferramenta de corte. A pesquisa consiste em avaliar a influência da adição de nanopartículas de prata numa solução de etilenoglicol e água deionizada, e também, da adição de nanopartículas de hematita (Fe2O3) no fluido refrigerante R141b. Em ambos os casos, as nanopartículas possuíam formato esférico, diâmetro médio de 30nm e foram avaliadas em concentrações. Além disso, as duas soluções foram submetidas a um campo elétrico na região de transferência térmica para analisar a influência do efeito eletrohidrodinâmico e, por fim, considerando as propriedades magnéticas da hematita, este nanofluido foi testado sob influência de um campo magnético. Os testes mostraram que as nanopartículas realmente influenciaram as propriedades dos fluidos e, por consequência, a quantidade de calor transferido. O nanofluido Ag/ETG+H2O(l) (0,023 vol%) resultou num incremento de 11% no valor do coeficiente de transferência térmica convectivo (h) quando sujeito ao campo elétrico. Para o caso do nanofluido Fe2O3/R141b, o valor de h aumentou em 30,3%, porém, quando sob efeito do campo magnético ou elétrico, o coeficiente foi prejudicado, resultando num valor menor que o do controle. Ao final, tem-se a proposta de um possível modelo desse porta-ferramentas.
This work arose from the need to produce advances in design development of an internally cooled toolholder through a phase change fluid. In order to minimize the high temperature in the cutting tool by this circulation system, using nanofluids emerged as an alternative to optimize heat transfer between the fluid and the cutting tool. The research consists in evaluate the influence of addition of silver nanoparticles in an ethylene glycol and deionized water solution, and also the addition of hematite nanoparticles (Fe2O3) in the refrigerant R141b. In both cases, nanoparticles had spherical shape, diameter of 30nm, and they were evaluated in different concentrations. Moreover, both nanofluids were subjected to an electric field in the heat transfer region to evaluate the influence of electrohydrodynamic effect and, finally, considering the magnetic properties of hematite, this nanofluid was tested under the influence of a magnetic field. The tests have shown that the nanoparticles really influence the properties of the fluids and, therefore, the amount of heat transferred. The nanofluid Ag/ETG+H2O(l) also presented a positive influence of the electric field, further enhancing the value of the convective heat transfer coefficient (h) in 11% (0,039 vol%). In the case of Fe2O3/R141b nanofluid, the h value increased 30.3%. However, when the nanofluid was under magnetic or electric effect, the value of h was deteriorated, resulting in a lesser value than the control. As conclusion, a new toolholder prototype is presented.

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Mogaji, Taye Stephen. "Theoretical and experimental study on convective boiling inside tubes containing twisted-tape inserts." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-21102014-103453/.

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Abstract:

This research comprises an experimental and theoretical study on convective boiling inside tubes containing twisted-tape inserts. The demand for more compact and efficient thermal systems, in which the heat exchangers plays an important role, has led to the development and use of various heat transfer enhancement techniques. Among them twisted-tape insert as a swirl flow device is one of the most used. Twisted-tape inserts have been used for over more than one century ago as a technique of heat transfer enhancement applied to heat exchangers. However, the heat transfer augmentation comes together with pressure drop increment, impacting the pumping power and, consequently, the system efficiency. Moreover, until now it is not clear, the operational conditions under which the heat transfer coefficient augmentation by the use of twisted-tape inserts overcomes pressure drop penalty. In the present study, initially, extensive investigations of the literature concerning convective boiling inside plain tubes with and without twisted-tape inserts were performed. This literature review covers pressure drop, heat transfer coefficient and the leading frictional pressure drop gradient and heat transfer coefficient predictive methods during convective boiling inside tubes with and without twisted-tape inserts. Then, pressure drop and heat transfer coefficient results acquired in the present study were obtained in an experimental apparatus of 12.7 and 15.9 mm ID tubes during flow boiling of R134a for twisted-tape ratios of 3, 4, 9, 14 and tubes without inserts, mass velocities ranging from 75 to 200 kg/m2 s, saturation temperatures of 5 and 15°C and heat fluxes of 5 and 10 kW/m2. The experimental results were parametrically analyzed and compared against the predictive methods from literature. An analysis of the enhancement of the heat transfer coefficient and the pressure drop penalty is presented. Heat transfer coefficient increments up to 45% keeping the same pumping power and pressure drop penalty of about 35% were obtained by using twisted-tape relative to tubes without inserts. Additionally, through comparison of the present study experimental results with the predictive methods from the literature for heat transfer coefficient during two-phase flow inside tube containing twisted-tape inserts, it was verified that non of these methods predict satisfactory well the experimental results. However, a new method was develop for predicting the heat transfer coefficient during flow boiling inside tubes containing twisted-tape inserts based on the experimental results obtained in the present study. The predictive method takes into account the physical picture of the swirl flow phenomenon by including swirl flow effects promoted by the twisted-tape inserts. The proposed method predicts satisfactorily well the data obtained in the present study, predicting 89.1% of the experimental data within an error band of ± 30% and absolute mean deviation of 15.7%.
A presente pesquisa trata-se de um estudo teórico e experimental sobre a ebulição convectiva no interior de tubos com fitas retorcidas. A crescente demanda por sistemas térmicos mais compactos e eficientes, nos quais os trocadores de calor apresentam elevada relevância, tem motivado o desenvolvimento de inúmeras técnicas de intensificação de troca de calor, sendo que a utilização de fitas retorcidas é uma das técnicas mais adotadas. Fitas retorcidas são utilizadas como técnicas de intensificação de troca de calor há mais de um século. Entretanto o incremento da transferência de calor é acompanhado do aumento da perda de pressão, que por sua vez implica em aumento da potência de bombeamento, e consequentemente afeta a eficiência global do sistema. Adicionalmente, até os dias de hoje não há consenso sobre as condições operacionais em que o ganho com o incremento do coeficiente de transferência de calor é superior à perda devido ao aumento da perda de pressão. Neste estudo, inicialmente foi realizada uma extensa revisão da literatura sobre a ebulição convectiva no interior de tubos com e sem fitas retorcidas. Esta revisão aborda aspectos relacionados à perda de pressão e ao coeficiente de transferência de calor, juntamente com os métodos de previsão destes parâmetros. Foram realizados experimentos para determinação experimental de perda de pressão e coeficiente de transferência de calor, em aparato experimental contando com tubos horizontais com diâmetros internos iguais a 12,7 e 15,9 mm, para escoamento bifásico de R134a, razões de retorcimento iguais a 3, 4, 9, 14 e tubo sem fita, velocidades mássicas entre 75 e 200 kg/m²s, temperaturas de saturação iguais a 5 e 15°C, e fluxo de calor iguais a 5 e 10 kW/m². Os resultados experimentais foram analisados e comparados com estimativas segundo métodos disponíveis na literatura. Uma análise do aumento do coeficiente de transferência de calor e da perda de pressão friccional é apresentada. Foram verificados incrementos do coeficiente de transferência de calor de até 45% para a mesma potência de bombeamento, e aumento de perda de pressão de aproximadamente 35% para tubos com fitas retorcidas em relação aos tubos sem fita. Adicionalmente, através da comparação dos resultados experimentais com os métodos de previsão para coeficiente de transferência de calor, foi verificado que nenhuma metodologia apresentava previsões satisfatórias dos resultados. Portanto um novo método para previsão do coeficiente de transferência de calor durante ebulição convectiva no interior de tubos com fitas retorcidas foi desenvolvido com base nos resultados experimentais obtidos durante o presente estudo. O método proposto é função de parâmetros geométricos e do escoamento, e também de parâmetros físicos do escoamento rotacional induzido pela fita. A metodologia desenvolvida apresenta previsões satisfatórias dos resultados experimentais, prevendo 89,1% dos resultados experimentais com erro inferior a ± 30% e erro médio absoluto igual a 15,7%.

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Silva, Jaqueline Diniz da. "Estudo teórico e experimental da transferência de calor durante a condensação e perda de pressão no interior de minicanais para os refrigerantes R1234ze(E) e R32 com reduzido GWP." Universidade de São Paulo, 2017. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-10112017-133617/.

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Abstract:

Recentemente, observa-se o crescimento do número de trocadores de calor baseados em microcanais devido a necessidade de transferência de elevadas taxas de calor utilizando dispositivos compactos. Tubos de calor, trocadores de calor compactos para equipamentos eletrônicos e controle térmico de satélites, sistemas de condicionamento de ar para automóveis, escritórios e residências são exemplos de aplicações para condensação em canais de diâmetro reduzido. No entanto, na literatura encontra-se reduzido número de estudos experimentais tratando da condensação no interior de canais com diâmetros inferiores a 3 mm, os quais geralmente envolvem refrigerantes com elevado potencial de aquecimento global (GWP). Neste contexto, o presente estudo apresenta uma revisão crítica da literatura envolvendo critérios de transição entre padrões de escoamento, perda de pressão por atrito e coeficiente de transferência de calor durante a condensação no interior de canais convencionais e de micro-escala (minicanais). Levantou-se resultados para o gradiente de pressão por atrito e coeficiente de transferência de calor em aparato experimental localizado na Universidade de Pádua (Università Degli Studi di Padova) para os fluidos refrigerante R1234ze(E) e R32 (GWP de 550 e 6, respectivamente), temperatura de saturação de 40°C, fluxo de calor até 35 kW/m², grau de sub-resfriamento da parede entre 2 e 10 K, velocidade mássicas entre 55 e 275 kg/m²s e título de vapor de 0 a 1. Os dados foram levantados em seção de teste composta por 36 minicanais com diâmetro hidráulico de 1,6 mm e geometria retangular, com o efeito de resfriamento obtido através de água resfriada escoando em contra-corrente ao refrigerante. Os dados experimentais levantados para o gradiente de pressão por atrito e o coeficiente de transferência de calor foram comparados com métodos de previsão da literatura, concluindo que as correlações propostas por Jige, Inoue e Koyama (2016) fornecem as melhores previsões. O comportamento do coeficiente de transferência de calor foi analisado com foco nos mecanismos físicos predominantes durante a condensação. A partir desta análise concluiu-se o predomínio de efeitos de tensão superficial em velocidades mássicas reduzidas e de arrasto em velocidades mássicas elevadas. Este estudo também apresenta uma avaliação comparativa do desempenho dos refrigerantes R1234ze(E) e R32 em relação ao R134a (GWP de 1300) baseada na taxa de transferência de calor por unidade de potência de bombeamento e no potencial de transferência de calor, conforme o critério proposto por Cavallini et al. (2010). Esta análise revelou o desempenho superior para o refrigerante R32 seguido do R134a, com o R1234ze(E) apresentando o pior resultado, independentemente da velocidade mássica.
Recently, micro-scale channels are increasingly being used to combine high heat transfer rates and high degree of compactness. Condensation inside small diameter channels can be found in several applications such as heat pipes, thermal management of electronic equipments, spacecraft thermal control, automotive and residential air conditioning systems, heat pumps and refrigeration systems. However, despite of its importance, few studies concerning condensation inside minichannels (DH < 3 mm) involving low GWP (Global Warming Potential) refrigerants are found in the literature. In this context, initially, this study presents a critical review on the literature involving transition criteria on two-phase flow patterns for micro- and macro-scale conditions, frictional pressure drop and heat transfer coefficient during condensation inside channels. Experimental results for frictional pressure gradient and heat transfer coefficient obtained in apparatus located at the University of Padua (Università Degli Studi di Padova) are carefully analysed. The database includes results for the refrigerants R1234ze(E) and R32 (GWP of 550 and 6, respectively), saturation temperature of 40°C, heat flux up to 35 kW/m², fluid and wall temperature diference up to 10 K, mass velocity in the range of 55 to 275 kg/m²s and vapor quality between 0 and 1. The test section is composed of 36 rectangular minichannels with hydraulic diameter of 1.6 mm. The refrigerant is cooled by water flowing. From a comparison of experimental data for frictional pressure drop and heat transfer coefficient, and prediction methods available in literature, the methods proposed by Jige, Inoue e Koyama (2016) were ranked as the best ones. During the data analyses, focus was put on in order to relate the heat transfer coefficient behavior with the prevailing mecanisms during condensation. Based on this carefull analysis, the predominance of surface tension effects was pointed out under conditions of low mass velocities and condensation inside rectangular minichannels. On the other hand, for high mass velocities shear stress effects prevailed. Also, it has been presented a comparative evaluation of the performance of the refrigerants R1234ze(E), R32 and R134a (GWP of 1300) based on the following criteria: (i) heat transfer rate per unit of power pumping; and (ii) a penalty factor based on the heat transfer potential proposed by Cavallini et al. (2010). According to this evaluation, independently of the mass velocity, the refrigerant R32 was ranked as the one presenting the best performance, followed by R134a ranked as the second best. The refrigerant R1234ze(E) provided the worst performance among them all.

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Souza, Ester Carvalho de. "Comparação do desempenho nas características de resfriamento entre óleos vegetais e minerais." Universidade de São Paulo, 2013. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/88/88131/tde-04062014-094422/.

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Abstract:

No presente trabalho são relatados os resultados obtidos por meio de ensaios de caracterização para os diferentes tipos de óleos vegetais (algodão, canola, girassol, milho e soja), no estado novo e puro, tais como viscosidade, número de acidez, índice de iodo, índice de saponificação, cromatografia gasosa, curvas de resfriamento e coeficiente de transferência de calor. Esses mesmos ensaios foram realizados também com as amostras de óleo de soja com diferentes concentrações de aditivos antioxidantes. As diferentes formulações feitas com óleo de soja foram submetidas a um processo de envelhecimento acelerado (durante 72 horas), suas propriedades foram comparadas com as de dois óleos minerais utilizados para têmpera. O mesmo foi feito para os óleos vegetais, estes porém foram envelhecidos durante 48 horas. Pode-se então, comparar qual amostra sofreu menor oxidação durante um mesmo tempo de envelhecimento e, desta maneira, avaliar qual aditivo antioxidante obteve melhor desempenho, retardando o processo de oxidação no óleo de soja. Esses estudos também permitiram verificar qual, dentre os óleos vegetais, possui as melhores propriedades para ser utilizado no tratamento térmico de têmpera. Amostras do aço AISI 4140 foram temperadas nos diferentes óleos estudados, obteve-se a curva de dureza e as micrografias óticas para cada amostra temperada.
In this work, the results obtained from the characterization of different vegetable oils (cotton, canola, sunflower, corn and soybean) are reported. The oils were evaluated at \"new condition\" and \"pure\" by viscosity, acid and iodine number, saponification, gas chromatography, cooling curves and heat transfer coefficient. These same analyses were also performed on samples of soybean oil containing various concentrations of antioxidant. The various formulations prepared with soybean oil were accelerated aged for 72 hours and their properties were compared with two mineral oils used for quenching. Likewise, the vegetable oils were aged for 48 hours long. Therefore, it was possible to identify which sample exhibited the lower oxidation process at the same aging time and, thus, evaluate the antioxidant additive that promoted the improved oxidation performance for soybean oil. Also, these studies allowed verifying which of the vegetable oils had the best properties to be used as quenchants. Samples of AISI 4140 steel were quenched in different oils and the hardness curve and optical microscopy for each sample were obtained.

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Mamani, Williams Gonzales. "Estudo da condensação de refrigerantes halogenados e suas misturas com óleo de lubrificação no interior de micro canais." Universidade de São Paulo, 2001. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18135/tde-28032017-161357/.

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Abstract:

A presente pesquisa envolve um estudo teórico-experimental da transferência de calor e da perda de carga na condensação e no escoamento monofásico de fluidos refrigerantes halogenados no interior de lâminas com micro canais. Os ensaios consideram o fluido refrigerante puro R-134-a e a mistura quase azeotrópica R-410A. As lâminas estudadas envolvem micro canais de seção quadrada de Dh = 1,214 mm e de seção circular de Dh = 1,494 mm. Os ensaios de líquido subresfriado compreendem velocidades mássicas de 390 a 1360 Kg/sm2 para um temperatura de saturação de 40ºC e subresfriamento de 10ºC. Por sua parte, os ensaios foram realizados considerando um fluxo de calor constante de 5 kW/m2, títulos de vapor de 0,1 a 0,9, velocidades mássicas de 410 a 1135 kg/sm2, temperaturas de saturação de 40 a 50ºC e misturas óleo-refrigerante com concentrações de óleo em massa de 0,25 e 0,45%. Para cada condição de ensaio foram avaliados o coeficiente de transferência de calor e a queda de pressão por atrito na lâmina ensaiada. Os resultados para escoamento monofásico apresentaram consistência com relação às correlações típicas aplicáveis a transferência de calor e perda de carga para regime turbulento em tubos convencionais, apresentando, em média, valores de 12% superiores. Na maioria das condições de ensaios de condensação, segundo mapas de escoamento disponíveis na literatura, foi identificado o domínio do padrão estreitamento anular. Este comportamento foi aferido pelos resultados experimentais de perda de carga mostrando dependência quase exclusiva do parâmetro de Martinelli, e o mecanismo conectivo como principal mecanismo de transferência de calor, característico no padrão anular. Os resultados de condensação foram correlacionados a partir de abordagens empíricas em função do parâmetro de Martinelli e o conceito de velocidade mássica equivalente. Assim como, a partir de uma abordagem semi-empírica considerando um modelo anular que permite avaliar os mecanismos principais de transferência de calor e quantidade de movimento, avaliando a espessura do filme de líquido na parede do canal. Finalmente, os resultados experimentais e os obtidos a partir das correlações desenvolvidas são comparados com estudos disponíveis na literatura relativos a lâminas com micro canais.
This project involves a theoretical-experimental study of heat transfer and pressure drop in condensation and single phase flow of halogen refrigerants in microchannel tubes. The tests include the pure refrigerant R-134a and quasi azeotropic mixture R-410A. The microchannel tubes tested include one with square ports of Dh = 1,214 mm and other with circular port of Dh = 1,494 mm. The subcooled liquid tests considered the mass velocities of 390 to 1360 kg/sm2, the saturation temperature of 40ºC and subcooled of 10ºC. The condensing tests considered a constant heat flux of 5 kW/m2, vapor quality of 0,15 to 0,9, mass velocities of 410 to 1135 kg/sm2, saturation temperature of 40 to 50ºC and oil-refrigerant mixtures with oil mass concentrations of 0,25 and 0,45%. For each test condition was evaluated the coefficient of heat transfer and frictional pressure drop in the microchannel tube. The single phase results agree with typical correlations used in conventional tubes to evaluate the heat transfer and pressure drop in turbulent flow, even though the most of experimental date are 12% higher. The most of flow patterns in condensation were identified as annular using the flow patterns maps available on literature. This behavior was verified through pressure drop results, which show exclusive dependence on Martinelli Parameter. The heat transfer results show that the main heat transfer mechanism was convective, typical in annular flow. The results of condensation were correlated from empirical approachs using the Martinelli parameter and the equivalent mass velocity concept. And, also a semi-empirical approach modeling the annular flow to evaluate the mechanism of heat transfer through the liquid film around the wall of the tube. Finally, the experimental results and the results obtained through the models were compared with correlations referred to microchannels available on the literature.

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Cremonini, Guilherme Ernesto Serrat de Oliveira. "Aplicação do método inverso de condução de calor na avaliação de fluidos de resfriamento para têmpera." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-11052015-125002/.

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Abstract:

A têmpera dos aços envolve a austenitização de uma peça seguida por um resfriamento rápido para promover a formação de microestrutura martensítica. É necessário avaliar os meios de têmpera para manter o processo de têmpera sob controle. Os parâmetros mais importantes no processo de resfriamento são o coeficiente de transferência de calor e/ou o fluxo de calor entre o meio de têmpera e a peça a ser resfriada. Um dos métodos de se avaliar os meios de têmpera (meios de resfriamento) e saber o que está acontecendo dentro da peça durante o resfriamento do ponto de vista térmico é o problema inverso de condução de calor. O problema inverso de condução de calor consiste na determinação de parâmetros como fluxo de calor, taxa de resfriamento e temperatura em qualquer posição através da peça, assim como o coeficiente de transferência de calor. Esses parâmetros são obtidos a partir de medições de temperatura em um ou mais pontos dentro da peça. O escopo deste trabalho foi desenvolver um software baseado no problema inverso condução de calor para avaliar meios de resfriamento para têmpera. A validação deste código foi feita usando água, óleo de soja, óleo mineral e solução aquosa de NaNO3.
Steels quenching involves part austenitization followed by a fast cooling to promote martensitic microstructure formation. It is necessary to evaluate quenchants in order to keep the quenching process under control. The most important cooling process parameters are the heat transfer coefficient and/or the heat flux between the quenchant and the part to be cooled. One of the methods to evaluate quenchants (cooling media) and to know what is happening inside the part during the cooling in the thermal point of view is the inverse heat conduction problem. The inverse heat conduction problem consists in the determination of parameters like heat flux, cooling rate and temperature in any position across the part, as well as the heat transfer coefficient. These parameters are obtained from temperature measurements in one or more points inside the part. The scope of this work was to develop a software based in the inverse heat conduction problem in order to evaluate quenchants for quenching. The validation of this code was made using water, soybean oil, mineral oil and NaNO3 aqueous solution.

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Silva, Priscila Forgiarini da. "Estudo experimental da ebulição de hidrocarbonetos em tubo de multi mini canais." Universidade do Vale do Rio dos Sinos, 2017. http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/6834.

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Abstract:

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-12-13T12:59:28Z No. of bitstreams: 1 Priscila Forgiarini da Silva_.pdf: 2273220 bytes, checksum: 4943272627a06de991d941e1c6bfd457 (MD5)
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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares
Este trabalho apresenta um estudo experimental da transferência de calor e queda de pressão na ebulição do isobutano, R600a, e do propano, R290, em um tubo composto por sete mini canais paralelos, cujo diâmetro hidráulico é de 1,47 mm. Os testes em ebulição foram realizados com uma temperatura de saturação de 20 ºC, para ambos os fluidos refrigerantes e pressão de saturação de 300 kPa, para o R600a e de 840 kPa para o R290, com velocidades mássicas entre 35 e 170 kg/(m²s) e fluxos de calor na seção de testes entre 5,3 e 21 kW/m². De acordo com os testes realizados verificou-se que o coeficiente de transferência de calor, para ambos os fluidos refrigerantes, aumenta conforme o incremento do fluxo de calor e velocidade mássica. O coeficiente de transferência de calor atingiu valores entre 1 a 18 kW/(m²K) para o R290 e de 1 a 9 kW/(m²K) para o R600a. A queda de pressão aumentou com o incremento da velocidade mássica e título de vapor em todos os testes, enquanto que o fluxo de calor apresentou influência na queda de pressão apenas nas maiores velocidades mássicas. Observou-se que a queda de pressão por aceleração apresenta a menor parcela, enquanto que, a queda de pressão por atrito apresenta a maior parcela. Na comparação entre o R290 e o R600a, verificou-se que o isobutano apresenta maior queda de pressão. Também foram analisados os padrões de escoamento, sendo observados os padrões de bolhas isoladas, pistonado, agitado, anular ondulado e anular, sendo que o padrão de bolhas isoladas foi observado somente para o R290, e o padrão anular mostrou-se presente para títulos superiores a 0,4.
This work presents an experimental study of heat transfer and pressure drop in boiling of isobutane, R600a, and propane, R290, in a tube composed of seven parallel mini channels, whose hydraulic diameter is 1.47 mm. Boiling tests were performed with a saturation temperature of 20 ºC for both refrigerants and saturation pressure of 300 kPa for R600a and 840 kPa for R290, with mass velocities between 35 and 170 kg/(m²s) and heat flux in the test section between 5.3 and 21 kW/m². According to the tests performed it was verified that the heat transfer coefficient for both refrigerant fluids increases as the heat flux and mass velocity increase. The heat transfer coefficient reached values between 1-18 kW/(m²K) for the R290 and 1-9 kW/(m²K) for the R600a. The pressure drop increased with increasing mass velocity and vapor quality in all tests, while the heat flux showed influence on the pressure drop only at higher mass velocities. It was observed that the pressure drop by acceleration presents the smallest portion, while the friction presents the largest portion. In the comparison between R290 and R600a, it was found that isobutane showed a higher pressure drop. Flow patterns were also analyzed, with isolated bubble, piston, agitated, annular and annular bubble patterns being observed, and the isolated bubble pattern was observed only for R290, and the annular pattern was present for quality higher than 0.4.

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Santos, Silas Joaquim dos. "Modelo para análise de circuitos de resfriamento em circulação natural." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 1988. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1501.

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Abstract:

Este trabalho apresenta uma análise de termosifões e seus números adimensionais. O modelo matemático considera pressão constante, escoamento monofásico e incompressível. O modelo simula tanto termosifões abertos quanto fechados, modelando as fontes quentes como núcleos de PWR ou aquecedores elétricos e as fontes frias como trocadores de calor ou reservatórios. O programa computacional STRATS foi desenvolvido baseado neste modelo. Os resultados mostram uma boa concordância tanto com os resultados analíticos quanto com os dados experimentais apresentados na literatura.

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Dissertations / Theses on the topic 'Coeficiente de transferência convectiva'

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