Dissertations / Theses: 'Evaporadores'

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Avanço, Rafael Henrique. "Simulação numérica de evaporadores utilizados em aplicações frigoríficas." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-29102010-143455/.

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Abstract:

O presente trabalho trata do estudo do modelo computacional, EVSIM, que permite a simulação e caracterização da transferência de calor e massa entre o ar úmido externo e o refrigerante em evaporadores utilizados em sistemas frigoríficos e condicionadores de ar domésticos. O modelo é capaz de levar em conta a distribuição do refrigerante ao longo da serpentina mesmo em circuitos complexos. O desempenho do evaporador é calculado através de uma análise tubo a tubo. Os cálculos em cada tubo são baseados no cômputo da distribuição do ar, da vazão mássica do refrigerante e dos estados termodinâmicos determinados para cada tubo, assim como dos processos de transferência de calor e massa em cada tubo, respectivamente. A principal vantagem do modelo está na análise termodinâmica local, e na consideração dos mecanismos de transferência de calor e equações de estado para diferentes substâncias. Este trabalho acrescenta em relação ao código inicialmente desenvolvido, diferentes correlações de transferência de calor para escoamento bifásico. Os resultados de simulação obtidos são coerentes com resultados experimentais e de razoável confiabilidade.
This work concerns about a study of the computational model, EVSIM, which allows simulating and characterizing the heat and mass transfer between the humid air and the refrigerant in evaporators used in frigorific and domestic air-conditioning systems. The model is able to consider the refrigerant distribution through the coil even in complex geometrical designs. The evaporator thermal performance is calculated through a tube-by-tube analysis. The computation in each tube is based on the air distribution calculation, refrigerant mass flow rate and the thermodynamic states determination for each tube, as well as on the computation of the heat and mass transfer processes, respectively. The main advantage in this model is the ability in performing local thermodynamic analysis, and in the consideration of heat transfer mechanisms and state equations for different substances. This work brings, in relation to the original code, an update on heat transfer correlations for simulating a two-phase flow heat transfer process. The results obtained are coherent with experimental data and show a reasonable accuracy.

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Pussoli, Bruno Ferreira. "Análise e otimização de evaporadores de aletas periféricas." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2012. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/94234.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010
Made available in DSpace on 2012-10-25T07:50:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284573.pdf: 7894726 bytes, checksum: 58625ffe289b6118bfb4d16d1f9b3318 (MD5)
O presente trabalho apresenta uma análise teórica e experimental de um conceito alternativo de superfícies estendidas para trocadores de calor compactos. O evaporador de aletas periféricas é um trocador de calor de fluxo cruzado cuja superfície do lado do ar é formada por conjuntos de aletas radiais cujas bases são conectadas aos tubos e cujas pontas se conectam à aletas periféricas. Cada conjunto é composto por seis aletas radiais e seis aletas periféricas, formando uma estrutura hexagonal. A configuração das superfícies estendidas do lado do ar é composta por três níveis de aletas, cada qual caracterizado pelo comprimento da aleta radial. Cada conjunto é montado com uma defasagem de 30o com relação ao conjunto vizinho. Uma bancada experimental foi utilizada para avaliar a queda de pressão e a transferência de calor do lado do ar em 5 protótipos de evaporadores em função da vazão de ar e de características geométricas dos trocadores de calor, como tamanho de aletas, disposição espacial e comprimento do trocador. O aparato experimental é constituído de um túnel de vento e de um circuito de água para circulação interna dentro dos tubos. Um modelo teórico unidimensional baseado na teoria clássica de meios porosos foi desenvolvido para predizer o comportamento termo-hidráulico do trocador de calor. O modelo incorpora a geometria real das aletas no cálculo da porosidade do lado do ar. A permeabilidade do lado do ar é calculada de acordo com o modelo de Kozeny-Carman baseado na definição de diâmetro das partículas devida à Whitaker. As correlações de Whitaker (1972) e de Handley e Heggs (1968) para o número de Nusselt e de Ergun (1952) e de Montillet et al. (2007) para o fator de atrito foram implementadas no modelo e previram com uma concordância satisfatória os dados experimentais, com um erro máximo de 10% para a transferência de calor e 20% e 30% respectivamente para a queda de pressão. A determinação das dimensões ótimas do evaporador de aletas periféricas para uma taxa de transferência de calor especificada foi realizada para as situações-limite de temperatura de parede constante e de fluxo de calor constante com base em um cálculo da minimização da geração de entropia (devido à transferência de calor e atrito) no lado do ar.
This work presents a theoretical and experimental analisys of a novel compact heat exchanger surface geometry for refrigeration applications. The so-called peripheral finned-tube evaporator is a cross-flow heat exchanger whose air-side is composed by a hexagonal arrangement of open-pore cells formed by radial fins whose bases are attached to the tubes and whose tips are connected to the peripheral fins. Each fin arrangement is made up of six radial fins and six peripheral fins forming a hexagon-like structure. The air-side fin configuration is composed of three levels of fin arrangement, each characterized by the length of radial fin and mounted with a 30o offset from its neighboring level. An experimental apparatus was used to measure the air-side pressure drop and the heat transfer characteristics in 5 evaporators prototypes as a function of the air flow rate and the heat exchanger geometric parameters, such as the radial length of fins, distribution and evaporator lenght. The test facility consists of an open wind tunnel connected to a water loop. A one-dimensional theoretical model based on the theory of porous media has been developed to predict the thermal-hydraulic behavior of the heat exchanger. The model incorporates the actual fin geometry into the calculation of the air-side porosity. The air-side permeability is calculated according to the Kozeny-Carman model with the particle diameter definition due to Whitaker. The correlations due to Whitaker (1972) and Handley and Heggs (1968) for the Nusselt number and due to Ergun (1952) and Montillet et al. (2007) for the friction factor have been implemented in the model. They have predicted the experimental data with an acceptable level of agreement, showing a maximum deviation of 10% for the heat transfer and 20% and 30% for the pressure drop, respectively. The optimum overall dimensions of the peripheral finned-tube evaporator have been determined for the limiting cases of constant wall temperature and constant wall heat flux based on a minimization of the entropy generation (due to fluid friction and heat transfer) on the air-side for a given air heat transfer rate.

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Fidalgo, João Duarte Lopes da Silva Henriques. "Estudo comparativo de evaporadores de tubos e lamelas." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2008. http://hdl.handle.net/10773/3001.

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Abstract:

Mestrado em Engenharia Química
Neste trabalho estudam-se os principais equipamentos existentes, presentemente, nas áreas de evaporação inseridas numa unidade indústrial de produção de pasta pelo processo Kraft, discutindo-se a sua construção em lamelares e e tubulares. O trabalho compreende a identificação e caracterização dos evaporadores e da instalação de evaporação, discussão dos vários tipos de evaporadores, seu dimensionamento e uma análise económica do investimento. ABSTRACT: This work intends to study the main existing equipment in the evaporation area, within a Kraft pulp mill, considering different types of equipments. The work includes the identification and characterization of the battery of evaporators, the discussion of different types of equipment, the design and an economical analysis of the investment.

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Silva, Luciana Wasnievski da. "Caracterização da transferência de calor em evaporadores roll-bond /." Florianópolis, SC, 1998. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/77696.

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Abstract:

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.
Made available in DSpace on 2012-10-17T06:40:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:30:25Z : No. of bitstreams: 1 138087.pdf: 18052903 bytes, checksum: c187bda50f291f6a6aa77207c03dcc28 (MD5)

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Sporket, Frederico. "Análise teórico experimental dos evaporadores de uma bomba de calor." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2001. http://hdl.handle.net/10183/2392.

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Abstract:

Faz-se um estudo da construção de uma bomba de calor residencial de baixo custo utilizando um condicionador de ar do tipo janela. Com tal equipamento operando fora das condições de projeto é preciso fazer uma avaliação das novas condições de operação, onde os evaporadores passam a ser objetivo de estudo do presente trabalho. A análise foi conduzida de duas formas. Uma tomada de dados experimental, feita em duas épocas distintas do ano, nas condições mais severas de consumo, no inverno, e nas condições mais severas de temperatura, no verão. A outra, uma análise teórica, gerando dados que podem ser comparados com a literatura. Inicialmente, é feita uma avaliação do coeficiente de performance visando a competitividade do equipamento no que tange o custo operacional. Como objetivo principal é avaliada a troca de calor nos evaporadores e os parâmetros que a influenciam, bem como o comportamento do fluido refrigerante na entra e saída. Foi preciso desenvolver uma metodologia para trocadores aletados que apresentam mudança de fase já que esta não é vista com facilidade na literatura. Faz-se uso do método NUT e- , que é adaptado de forma a ser função somente dos dados psicrométricos do ar. Para a efetividade média externa e o coeficiente de convecção externo é utilizada a metodologia desenvolvida por Schmidt em 1949 Como resultados, observou-se que o coeficiente de performance fica na faixa dos equipamentos comercias (2,6 na média anual) e o custo operacional é competitivo com o uso do gás liquefeito de petróleo, em aquecedores de passagem. A efetividade do trocador e o coeficiente de convecção externo apresentam um valor baixo, atribuído a grande área de troca de calor externa. O coeficiente de contato, apresenta um valor alto se comparado ao coeficiente de convecção externo. Quanto ao fluido refrigerante, este apresenta condições normais nas saídas dos evaporadores e título baixo na entrada de um dos evaporadores. Também é observado que um dos evaporadores apresenta baixo uso efetivo, sendo o problema atribuído a baixa vazão de refrigerante.

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Amstalden, Leonardo Cesar. "Estudo da deposição de hesperidina em evaporadores da industria de citrus." [s.n.], 1996. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/255937.

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Abstract:

Orientador: Carlos A. Gasparetto
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-07-21T14:20:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amstalden_LeonardoCesar_D.pdf: 55964434 bytes, checksum: d31734be6f33fc99dde9e00791f5bc0d (MD5) Previous issue date: 1996
Resumo: Nesta pesquisa foi estudado o processo de incrustação de hesperidina nas superfícies dos tubos de evaporadores do tipo TASTE utilizados na produção de suco de laranja concentrado. Foi empregado um modelo baseado no princípio de que a incrustação é controlada por transferência de massa, calor e quantidade de movimento, e que é dependente de efeitos interfaciais. A partir desse modelo foi utilizado um algoritmo que simula o processo de incrustação. Determinaram-se experimentalmente as seguintes propriedades físico-químicos do suco de laranja e de hesperidina: reologia do suco; solubilidade, densidade e difusividade da hesperidina. Para a descrição reológica utilizaram-se os modelos de Ostwald-de Waelle, Casson e Mizrahi-Berk. Os resultados mostraram que, dentro da faixa de interesse prático da concentração de sólidos solúveis e de temperatura, os parâmetros desses modelos puderam ser descritos por equações do tipo Arrhenius e de regressão polinomial. A concentração de hesperidina em amostras de suco extraído no laboratório variou entre 71,7 e 87,6 mg/100 ml; nas amostras de suco industrial essa concentração variou entre 87,4 e 100,1 mg/100 ml. A concentração de saturação variou entre 111,9 mg/100 ml a pH 3,0 até 118,0 mg/100 ml a pH 3,5. Foi observado que a solubilidade da hesperidina no suco depende fortemente dos óleos essenciais, porém como eles são evaporados logo no início da concentração do suco, a solubilidade do flavonóide fica muito reduzida, favorecendo o processo de incrustação. A simulação do processo mostrou que a maior parte da hesperidina tende a incrustar no segundo e terceiro estágios do evaporador, onde as condições locais favorecem o processo de difusão.
Abstract: The fouling fonnation on heat transfer surfaces of "TASTE" evaporators, used for the production of concentrated orange juice, was studied in this research. The fouling model employed assumes that the process is controlled by mass, heat and momentum transfer phenomena, and also that it is dependent on interfacial effects. An algorithm, which simulates the fouling process, was utilized. The following physical¬chemical properties of orange juice and hesperidin were experimentally determined:juice rheology; hesperidin solubility, density and difusivity. The juice rheology was described through the models of Ostwald-de Waelle, Casson and Mizrahi-Berk. The results showed that, within the appropriate range of soluble solids concentration and temperature, the parameters of these models can be described by Arrhenius type and polynomial regression equations. The hesperidin concentration of juice samples prepared in the laboratory varied between 71,7 e 87,6 mg/100ml. For industrial juice samples this concentration varied between 87,4 e 100,1 mg/100ml. The hesperidin concentration that caused juice saturation with the flavonoid varied from 111,9 mg/100ml at pH 3,0 to 118,0 mg/100ml at pH 3,5. Experimental data showed a strong dependence of hesperidin solubility in juice form essential oils, but as they evaporate at the beginning of the concentration process, the flavonoid solubility becomes sharply reduced, favouring the fouling formation. Process simulation showed that most part of the hesperidin contents in the juice tend to deposit in the second and third stages of the evaporator, where local conditions favour the difusion process.
Doutorado
Doutor em Engenharia de Alimentos

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Oliveira, Valdemir Alves de. "Avaliação da confiabilidade dos evaporadores automotivos submetidos ao processo de rebrasagem." Universidade de Taubaté, 2011. http://www.bdtd.unitau.br/tedesimplificado/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=267.

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Abstract:

Esta avaliação buscou validar a técnica de retrabalho utilizada no processo de fabricação de evaporadores automotivos, onde a falha na operação de brasagem e tratamento térmico é um dos principais motivos para o alto índice de sucata. A técnica de retrabalho consiste em refazer a operação de brasagem e tratamento térmico nos evaporadores que apresentaram falhas no teste de estanqueidade. Os evaporadores foram submetidos ao processo de rebrasagem em forno de brasagem NOCOLOK e o tratamento superficial em forno de tratamento térmico e avaliados por meio de teste de estanqueidade, utilizando-se gás Hélio (He) à pressão de 16bar e ensaio metalográfico comparativo entre peças produzidas com o ciclo normal de brasagem e tratamento térmico e com o ciclo de rebrasagem, avaliando as modificações nas juntas brasadas. Os resultados obtidos nos 05 experimentos demonstraram que houve modificações significativas nas juntas brasadas após os evaporadores terem sidos submetidos ao processo normal de brasagem, seguido de mais 04 ciclos de rebrasagem e tratamento térmico. Portanto, para a fabricação dos evaporadores automotivos fica recomendado a execução de brasagem e no máximo uma rebrasagem, eliminando a possibilidade de execução de novas rebrasagens.
This evaluation sought the validation of the rework technique used in automotive evaporators manufacturing, where this failure on brazing operation is a main reason to high level of scrap. The rework technique consists in redoing the brazing operation and thermal treatment on evaporators which fail the leak test. The evaporators were subjected to rebrazing process in NOCOLOK furnace and surface treatment in thermal treatment furnace and evaluated through leak test device, using Helium (He) at 16bar of pressure and metallographic test to compare normally produced parts with rebrazing ones, evaluating the structural changes of the material. The results got from 05 experiments made showed that there were significant changes in the brazing joint, after the evaporators being subjected to the normal brazing process, followed by 04 more rebrazing cycles and thermal treatment. Therefore, for the automotive evaporators manufacturing the brazing execution is recommended and at the most a rebrazing, eliminating the possibility of execution of new rebrazing.

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Pimenta, Paulo Henrique Neves [UNESP]. "Modelo distribuído aplicado à análise de evaporadores do tipo tubo aletado." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2015. http://hdl.handle.net/11449/127954.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-29. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:12Z : No. of bitstreams: 1 000847749.pdf: 3178546 bytes, checksum: df9a1fe5199988861e46d4041fa84d9a (MD5)
Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para simular o escoamento e a transferência de calor entre o fluido refrigerante e ar externo em regime permanente e transiente ao longo de evaporadores de tubos aletados comumente usados em refrigeradores domésticos do tipo frost-free e sistemas de ar condicionado. O escoamento do fluido refrigerante é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão do escoamento no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar úmido que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia que governam o escoamento do refrigerante são resolvidas, respectivamente, para o cálculo da velocidade, da pressão e da entalpia específica do fluido refrigerante. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para obter sua distribuição de temperatura. O modelo necessita ainda de equações constitutivas para o cálculo dos: fatores de atrito, coeficientes de transferência de calor para o ar e para o refrigerante, do coeficiente transferência de massa para a água e das propriedades termofísicas do refrigerante, do ar e da água. As equações governantes são integradas numericamente usando o método de Euler e o sistema de equações algébricas resultante é solucionado pelo método de Newton-Raphson. O modelo pode ser usado para: (a) determinar os parâmetros de desempenho do evaporador, tais como: capacidade de refrigeração, temperaturas de saída do refrigerante e do ar, dentre outros, desde que as condições de operação e os parâmetros geométricos...
This work presents a numerical model to simulate the steady and transient flow and heat transfer between the refrigerant fluid and outside air along tube-fin evaporators commonly used in 'no-frost' household refrigerators. The refrigerant flow inside the tube is taken as one- dimensional and divided in a two-phase flow region and a superheated vapor flow region. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the airflow crossing the outside of the tubes are taken into account. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow region. The fundamental equations of mass conservation, momentum and energy conservation governing the refrigerant flow are solved in order to evaluate the velocity, pressure and specific enthalpy of the refrigerant fluid. The energy and mass (humidity) conservation equations for the air flow are solved in order to evaluate the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator, respectively. The energy conservation equation for the evaporator tube wall is also solved to obtain the wall temperature distribution. Furthermore, the model needs closer constitutive equations to calculate the friction coefficients, the refrigerant and air heat transfer coefficients, the water mass transfer coefficient and the refrigerant, air and water thermo-physical properties. The governing equations are integrated numerically using Euler's method and the resulting algebraic system of equations is solved by Newton-Raphson's method. The model could be used to: (a) determine evaporator performance parameters, such as: refrigeration load; outlet refrigerant and air temperatures; among others, since the evaporator operating conditions and dimensions are known. In this case a direct problem is solved from a set of inlet conditions for the refrigerant and also for the air; (b) determine the refrigerant mass flow rate along evaporator tubes, once its ...

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Novo, Ediman Dias. "Análise teórica do escoamento bifásico em evaporadores cilíndricos via transformada integral." Universidade Federal da Paraíba, 2003. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/5371.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1176098 bytes, checksum: f4af6c1315fb2c04cc38083433e1f89d (MD5) Previous issue date: 2003-02-28
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
In this work we analyze a heat exchanger type cylindrical evaporator usually employed on the domestic refrigerators. The internal flow occurs with a fluid in phase change process. Equations representing the problem under study are the equations of conservation of mass momentum and energy. The tool used to solve these differential equations is the generalized integral transform technique (GITT) produces hybrid solutions for both the hydrodynamic field as for the thermal field. The used model for the evaporator considers it as straight duct and with stratified flow where both phase liquid and vapor can flow with different too. To avoid mathematical complexity of modeling each phase separately is introduced the void fraction concept. The thermal and hydrodynamic fields are studied on the dimensional form and combine as a coupled problem. The thermal field is plotted against enthalpy.
Neste trabalho analisamos um trocador de calor do tipo evaporador cilíndrico, largamente utilizado em refrigeradores domésticos. O escoamento interno ocorre com um fluido em mudança de fase. As equações representativas do problema em estudo são as equações da conservação da massa, da quantidade de movimento e da energia. A ferramenta utilizada para solucionar estas equações diferenciais é a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT), que produz soluções híbridas tanto para o campo hidrodinâmico como para o campo térmico. O modelo considera que este evaporador é um tubo reto, com escoamento estratificado, onde ambas as fases, líquida e gasosa, podem escoar com velocidades diferentes. Para evitar a complexidade de se modelar cada fase separadamente é introduzido o conceito de fração de vazio. Os campos de velocidade e térmico são estudados na forma adimensional e formam um problema acoplado. O campo térmico é representado em função da entalpia.

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Pimenta, Paulo Henrique Neves. "Modelo distribuído aplicado à análise de evaporadores do tipo tubo aletado /." Ilha Solteira, 2015. http://hdl.handle.net/11449/127954.

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Abstract:

Orientador: André Luiz Seixlack
Banca: Elaine Maria Cardoso
Banca: Henor Artur de Souza
Resumo: Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para simular o escoamento e a transferência de calor entre o fluido refrigerante e ar externo em regime permanente e transiente ao longo de evaporadores de tubos aletados comumente usados em refrigeradores domésticos do tipo frost-free e sistemas de ar condicionado. O escoamento do fluido refrigerante é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão do escoamento no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar úmido que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia que governam o escoamento do refrigerante são resolvidas, respectivamente, para o cálculo da velocidade, da pressão e da entalpia específica do fluido refrigerante. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para obter sua distribuição de temperatura. O modelo necessita ainda de equações constitutivas para o cálculo dos: fatores de atrito, coeficientes de transferência de calor para o ar e para o refrigerante, do coeficiente transferência de massa para a água e das propriedades termofísicas do refrigerante, do ar e da água. As equações governantes são integradas numericamente usando o método de Euler e o sistema de equações algébricas resultante é solucionado pelo método de Newton-Raphson. O modelo pode ser usado para: (a) determinar os parâmetros de desempenho do evaporador, tais como: capacidade de refrigeração, temperaturas de saída do refrigerante e do ar, dentre outros, desde que as condições de operação e os parâmetros geométricos...
Abstract: This work presents a numerical model to simulate the steady and transient flow and heat transfer between the refrigerant fluid and outside air along tube-fin evaporators commonly used in 'no-frost' household refrigerators. The refrigerant flow inside the tube is taken as one- dimensional and divided in a two-phase flow region and a superheated vapor flow region. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the airflow crossing the outside of the tubes are taken into account. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow region. The fundamental equations of mass conservation, momentum and energy conservation governing the refrigerant flow are solved in order to evaluate the velocity, pressure and specific enthalpy of the refrigerant fluid. The energy and mass (humidity) conservation equations for the air flow are solved in order to evaluate the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator, respectively. The energy conservation equation for the evaporator tube wall is also solved to obtain the wall temperature distribution. Furthermore, the model needs closer constitutive equations to calculate the friction coefficients, the refrigerant and air heat transfer coefficients, the water mass transfer coefficient and the refrigerant, air and water thermo-physical properties. The governing equations are integrated numerically using Euler's method and the resulting algebraic system of equations is solved by Newton-Raphson's method. The model could be used to: (a) determine evaporator performance parameters, such as: refrigeration load; outlet refrigerant and air temperatures; among others, since the evaporator operating conditions and dimensions are known. In this case a direct problem is solved from a set of inlet conditions for the refrigerant and also for the air; (b) determine the refrigerant mass flow rate along evaporator tubes, once its ...
Mestre

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Suguimoto, Fábio Kenji [UNESP]. "Análise numérica de evaporadores do tipo Roll-Bond usados em refrigeradores domésticos." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2011. http://hdl.handle.net/11449/88896.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-22Bitstream added on 2014-06-13T19:30:01Z : No. of bitstreams: 1 suguimoto_fk_me_ilha.pdf: 2910417 bytes, checksum: 0c31904819edbccc5cd91079714d3574 (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para a simulação do escoamento e da transferência de calor, nos regimes permanente e transiente, ao longo de um evaporador do tipo roll-bond instalado no interior do gabinete de um refrigerador doméstico. Evaporadores roll- bond são amplamente utilizados na maioria dos refrigeradores domésticos no Brasil. A análise desse tipo de evaporador é de fundamental importância para a indústria de refrigeradores domésticos, uma vez que melhora o entendimento das trocas de calor envolvidas e, portanto, pode contribuir com a melhoria do desempenho do sistema. Divide-se o estudo em duas etapas: a modelagem do evaporador e a modelagem do gabinete. A análise do evaporador envolve o escoamento do fluido refrigerante no interior dos canais formados por duas chapas de alumínio justapostas, que formam a placa evaporadora. Tais canais são separados por filetes que atuam como uma aleta única, originando significativa transferência de calor por condução na placa evaporadora. As duas chapas de alumínio justapostas são consideradas como uma única placa plana vertical, com transferência de calor por condução nas direções horizontal e vertical. No lado externo a transferência de calor ocorre por convecção natural e por radiação entre a placa evaporadora e o gabinete do refrigerador. No interior dos canais do evaporador o escoamento é considerado unidimensional e dividido em uma região monofásica de vapor superaquecido e uma região bifásica líquido-vapor. Na região bifásica o escoamento é considerado homogêneo, ou seja, são consideradas condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. A influência da curvatura dos canais sobre o escoamento é desconsiderada e a queda de pressão no interior dos canais é considerada. A simulação do escoamento...
This works presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow and heat transfer along a roll-bond evaporator installed inside the cabinet of a household refrigerator. Roll-bond evaporators are widely used in most household refrigerators in Brazil. The analysis of this type of evaporator is fundamental to the industry of household refrigerators. It improves understanding of the refrigerant flow and heat transfer and, therefore, could contribute to the improvement of system performance and energy savings. The model is divided into two stages, one for the evaporator and the other for the cabinet. The analysis of the evaporator involves the refrigerant flow inside the channel formed by powder-coated aluminum. This channel is separated by fillets that act as a single fin, causing significant heat transfer by conduction in the evaporator plate. The powder-coated aluminum channel is considered as a single vertical flat plate, where conduction heat transfer takes place along horizontal and vertical directions. Heat transfer by free convection and radiation between the evaporator plate and the air inside the cabinet is taken into account. The refrigerant flow inside the channel is divided in two regions: a two-phase flow, of liquid-vapor, and another of single-phase flow, of superheated vapor. The refrigerant flow is assumed to be one-dimensional and a homogeneous flow model is employed for the two-phase flow. The influence of the curvature of the channels on the flow is disregarded, although the pressure drop inside the channels is taking into account. The fundamental equations governing the flow through evaporator are derived from the mass conservation, momentum and energy conservation laws. The heat conduction equation is also solved to obtain the temperature distribution along the evaporator plate. A Finite Volume approach... (Complete abstract click electronic access below)

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Bueno, Sandhoerts Said [UNESP]. "Modelagem do escoamento ao longo de evaporadores de serpentina com tubos aletados." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2004. http://hdl.handle.net/11449/88893.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-05-17Bitstream added on 2014-06-13T20:30:31Z : No. of bitstreams: 1 bueno_ss_me_ilha.pdf: 1064602 bytes, checksum: fd46f925f2d20ccedc49c80672da6280 (MD5)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Neste trabalho, apresenta-se um modelo numérico distribuído para a simulação dos escoamentos do fluido refrigerante e do ar, no regime transiente, em evaporadores de expansão seca de serpentina com tubos aletados, comuns em sistemas de refrigeração e ar condicionado. No modelo proposto, o escoamento do fluido refrigerante no interior dos tubos é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico líquido-vapor e uma de escoamento de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico do fluido refrigerante é simplificado como um escoamento unidimensional, considerando o deslizamento entre as fases de líquido e de vapor. Para o escoamento do refrigerante, resolvem-se as equações de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para se obter a sua temperatura. O método de volumes finitos é utilizado na discretização das equações governantes e o método de Newton-Raphson é utilizado para a solução do sistema de equações resultante. Inicialmente, condições de regime permanente são assumidas e, posteriormente, para avaliar o comportamento transiente do evaporador, uma variação em degrau da vazão em massa de refrigerante é imposta em sua entrada. O modelo permite o cálculo da vazão de refrigerante, conhecidas as condições de operação e os parâmetros geométricos, usando-se o processo de estimativa de parâmetros, com o método de minimização de Levenberg-Marquardt. Além disso, o modelo permite a análise de algumas configurações de... .
This work presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow and air flow in dry-expansion finned-tube coil evaporators, the kind widely used in air conditioning and refrigeration systems. The model considers the refrigerant flow inside the tubes divided in a region of two-phase flow and a single-phase region, where the refrigerant is in the superheated state. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the air flow crossing the outside of the tubes are also taking into account. The refrigerant two-phase flow is taken as one-dimensional and the slip between the liquid and vapor phases is considered. For the refrigerant flow, mass, momentum and energy conservation equations are solved in order to evaluate the specific mass, velocity, and temperature of the refrigerant fluid, respectively. For the air flow, energy and mass (humidity) conservation equations are solved, to obtain, respectively, the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator. Also, the solution of energy conservation equation for the tube wall is used to determine the wall temperature distribution. Finite Volume Method is used all over to discretize the governing equations and a Newton-Raphson Scheme is utilized for the solution of the resulting system of equations. To analyze the evaporator unsteady behavior, the steady conditions are obtained initially and later a step change in the mass flow rate is imposed at the tube inlet. Obtained results such as superheating degree along the coil and air temperature at the outlet are compared to experimental data available in the open literature. From the model the refrigerant mass flow rate can be determined, from a known operating conditions and geometry parameters, using the process of parameter estimation with the method of Levenberg-Marquardt... (Complete abstract click electronic address below).

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Suguimoto, Fábio Kenji. "Análise numérica de evaporadores do tipo Roll-Bond usados em refrigeradores domésticos /." Ilha Solteira, 2011. http://hdl.handle.net/11449/88896.

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Abstract:

Orientador: André Luiz Seixlack
Banca: José Luiz Gasche
Banca: Ricardo Augusto Mazza
Resumo: Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para a simulação do escoamento e da transferência de calor, nos regimes permanente e transiente, ao longo de um evaporador do tipo roll-bond instalado no interior do gabinete de um refrigerador doméstico. Evaporadores roll- bond são amplamente utilizados na maioria dos refrigeradores domésticos no Brasil. A análise desse tipo de evaporador é de fundamental importância para a indústria de refrigeradores domésticos, uma vez que melhora o entendimento das trocas de calor envolvidas e, portanto, pode contribuir com a melhoria do desempenho do sistema. Divide-se o estudo em duas etapas: a modelagem do evaporador e a modelagem do gabinete. A análise do evaporador envolve o escoamento do fluido refrigerante no interior dos canais formados por duas chapas de alumínio justapostas, que formam a placa evaporadora. Tais canais são separados por filetes que atuam como uma aleta única, originando significativa transferência de calor por condução na placa evaporadora. As duas chapas de alumínio justapostas são consideradas como uma única placa plana vertical, com transferência de calor por condução nas direções horizontal e vertical. No lado externo a transferência de calor ocorre por convecção natural e por radiação entre a placa evaporadora e o gabinete do refrigerador. No interior dos canais do evaporador o escoamento é considerado unidimensional e dividido em uma região monofásica de vapor superaquecido e uma região bifásica líquido-vapor. Na região bifásica o escoamento é considerado homogêneo, ou seja, são consideradas condições de equilíbrio térmico e hidrodinâmico entre as fases. A influência da curvatura dos canais sobre o escoamento é desconsiderada e a queda de pressão no interior dos canais é considerada. A simulação do escoamento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: This works presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow and heat transfer along a roll-bond evaporator installed inside the cabinet of a household refrigerator. Roll-bond evaporators are widely used in most household refrigerators in Brazil. The analysis of this type of evaporator is fundamental to the industry of household refrigerators. It improves understanding of the refrigerant flow and heat transfer and, therefore, could contribute to the improvement of system performance and energy savings. The model is divided into two stages, one for the evaporator and the other for the cabinet. The analysis of the evaporator involves the refrigerant flow inside the channel formed by powder-coated aluminum. This channel is separated by fillets that act as a single fin, causing significant heat transfer by conduction in the evaporator plate. The powder-coated aluminum channel is considered as a single vertical flat plate, where conduction heat transfer takes place along horizontal and vertical directions. Heat transfer by free convection and radiation between the evaporator plate and the air inside the cabinet is taken into account. The refrigerant flow inside the channel is divided in two regions: a two-phase flow, of liquid-vapor, and another of single-phase flow, of superheated vapor. The refrigerant flow is assumed to be one-dimensional and a homogeneous flow model is employed for the two-phase flow. The influence of the curvature of the channels on the flow is disregarded, although the pressure drop inside the channels is taking into account. The fundamental equations governing the flow through evaporator are derived from the mass conservation, momentum and energy conservation laws. The heat conduction equation is also solved to obtain the temperature distribution along the evaporator plate. A Finite Volume approach... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

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Bueno, Sandhoerts Said. "Modelagem do escoamento ao longo de evaporadores de serpentina com tubos aletados /." Ilha Solteira : [s.n.], 2004. http://hdl.handle.net/11449/88893.

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Abstract:

Orientador: André Luiz Seixlack
Banca: Marco Antonio Soares de Paiva
Banca: Sérgio Said Mansur
Resumo: Neste trabalho, apresenta-se um modelo numérico distribuído para a simulação dos escoamentos do fluido refrigerante e do ar, no regime transiente, em evaporadores de expansão seca de serpentina com tubos aletados, comuns em sistemas de refrigeração e ar condicionado. No modelo proposto, o escoamento do fluido refrigerante no interior dos tubos é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico líquido-vapor e uma de escoamento de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico do fluido refrigerante é simplificado como um escoamento unidimensional, considerando o deslizamento entre as fases de líquido e de vapor. Para o escoamento do refrigerante, resolvem-se as equações de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para se obter a sua temperatura. O método de volumes finitos é utilizado na discretização das equações governantes e o método de Newton-Raphson é utilizado para a solução do sistema de equações resultante. Inicialmente, condições de regime permanente são assumidas e, posteriormente, para avaliar o comportamento transiente do evaporador, uma variação em degrau da vazão em massa de refrigerante é imposta em sua entrada. O modelo permite o cálculo da vazão de refrigerante, conhecidas as condições de operação e os parâmetros geométricos, usando-se o processo de estimativa de parâmetros, com o método de minimização de Levenberg-Marquardt. Além disso, o modelo permite a análise de algumas configurações de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo).
Abstract: This work presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant fluid flow and air flow in dry-expansion finned-tube coil evaporators, the kind widely used in air conditioning and refrigeration systems. The model considers the refrigerant flow inside the tubes divided in a region of two-phase flow and a single-phase region, where the refrigerant is in the superheated state. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the air flow crossing the outside of the tubes are also taking into account. The refrigerant two-phase flow is taken as one-dimensional and the slip between the liquid and vapor phases is considered. For the refrigerant flow, mass, momentum and energy conservation equations are solved in order to evaluate the specific mass, velocity, and temperature of the refrigerant fluid, respectively. For the air flow, energy and mass (humidity) conservation equations are solved, to obtain, respectively, the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator. Also, the solution of energy conservation equation for the tube wall is used to determine the wall temperature distribution. Finite Volume Method is used all over to discretize the governing equations and a Newton-Raphson Scheme is utilized for the solution of the resulting system of equations. To analyze the evaporator unsteady behavior, the steady conditions are obtained initially and later a step change in the mass flow rate is imposed at the tube inlet. Obtained results such as superheating degree along the coil and air temperature at the outlet are compared to experimental data available in the open literature. From the model the refrigerant mass flow rate can be determined, from a known operating conditions and geometry parameters, using the process of parameter estimation with the method of Levenberg-Marquardt... (Complete abstract click electronic address below).
Mestre

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Waltrich, Paulo José. "Análise e otimização de evaporadores de fluxo acelerado aplicados a refrigeração doméstica." Florianópolis, SC, 2008. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/91775.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2012-10-24T02:23:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260272.pdf: 3191393 bytes, checksum: 29bf709451b50a2a0c5b3e2460cdf5fa (MD5)
O presente trabalho apresenta uma análise teórica e experimental de trocadores de calor tubo-aleta aplicados a refrigeração doméstica. O desempenho de um conceito alternativo de evaporador, o chamado Evaporador de Fluxo Acelerado (EFA), foi investigado sistematicamente. Neste evaporador, a área de seção transversal do lado do ar diminui com a distância da região de entrada, causando a aceleração do escoamento e promovendo um aumento no coeficiente de transferência de calor do lado ar. Um estudo de otimização também foi realizado com o objetivo de obter uma configuração otimizada para o EFA aplicado a um refrigerador doméstico. Uma bancada experimental foi construída para avaliar a perda de carga e a transferência de calor em 15 protótipos de evaporadores, em função da vazão, da razão da seção transversal entre a entrada e a saída, do número de aletas e do comprimento do trocador. O aparato experimental é constituído de um túnel de vento e de um circuito de água para circulação interna dentro dos tubos. Um modelo de evaporador que simula o comportamento termo-hidráulico do lado ar também foi desenvolvido. Este modelo divide o evaporador em regiões (volumes de controle) e em geometrias elementares (tubos e aletas), para fazer uso das informações de geometrias mais simples disponíveis na literatura e, assim, modelar os fenômenos que ocorrem neste componente. Um modelo simplificado de um refrigerador doméstico (duas portas, #frostfree#) também foi elaborado para avaliar o impacto global da utilização de um determinado evaporador no sistema de refrigeração. Os resultados numéricos dos modelos do evaporador e do sistema de refrigeração foram validados através da comparação com dados experimentais, verificando-se uma razoável concordância de ±15%. Através dos estudos de otimização verificou-se que o conceito do EFA apresenta um grande potencial para a aplicação em refrigeradores domésticos, já que todas as configurações dos evaporadores obtidos pela otimização apresentaram alguma aceleração. Com a utilização de um EFA, foi possível constatar reduções de massa do evaporador de até 40%, com uma redução no COP do sistema de apenas 1%. A theoretical and experimental analysis of tube-fin evaporators utilized in household top-mount #no-frost# refrigerators is carried out in the present dissertation. The performance of an alternative evaporator concept, the so-called Accelerated Flow Evaporator (AFE) is systematically investigated. In this evaporator, the air-side cross sectional area decreases with the distance from the air flow inlet causing the air flow to accelerate and promote an enhancement of the air-side heat transfer coefficient. This heat transfer enhancement allows a reduction of the heat exchanger volume and hence its material cost. An optimization analysis is also carried out to identify an optimized configuration of the AFE utilized in household refrigerators. An experimental apparatus was constructed to measure the air-side pressure drop and the heat transfer in 15 evaporators prototypes as a function of the air flow rate, the ratio of the outlet and inlet cross-section area and the number of fins. The test facility consists of an open wind tunnel connected to a water loop. A mathematical model which simulates the air-side thermal-hydraulic behavior of the evaporator was also developed. The modeling approach consists of dividing the evaporator into n control volumes in the direction of the air flow. The tube pitches, fin density and inlet and outlet cross-sectional areas can be set independently for each control volume. A mathematical model for the refrigeration system was also developed to take into account the overall impact on the system performance due to a change in the configuration of the evaporator. The agreement between the models and the experimental results is within ±15%. The optimization results have shown that the AFE concept presents a significant potential for household refrigeration applications, since all configurations obtained from the optimization runs contained evaporators with some acceleration. When the AFE concept was employed, the mass of the evaporator could be reduced by as much as 40%, with an associated COP reduction of only 1%.

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Knabben, Fernando Testoni. "Um Estudo in-situ da formação de geada em evaporadores No-Frost." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2012. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/94460.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010
Made available in DSpace on 2012-10-25T10:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285895.pdf: 3999865 bytes, checksum: eed60bdeca0147d1930070714591ec0e (MD5)
A formação de geada em evaporadores é um fenômeno inevitável e indesejável, uma vez que degenera a capacidade de refrigeração e o desempenho do sistema. A perda de desempenho ocorre porque a camada de geada aumenta não só a resistência térmica entre o ar e os tubos aletados, mas também a restrição ao escoamento de ar, o que faz com que tanto a vazão deslocada pelo ventilador como a condutância térmica do evaporador diminuam. Com a redução na taxa de transferência de calor no evaporador, as temperaturas internas do refrigerador tendem a aumentar e isso exige que o compressor permaneça mais tempo ligado. Por essa razão, a geada deve ser periodicamente removida pela ação de uma resistência elétrica, o que eleva o consumo de energia. A crescente busca por um melhor entendimento desses fenômenos, bem como de alternativas para minimizar o crescimento da geada em evaporadores, deu origem a diversos procedimentos experimentais e a modelos matemáticos voltados à formação de geada em evaporadores. Entretanto, na ampla maioria dos trabalhos, os experimentos foram conduzidos em túnel de vento, onde o evaporador é submetido a condições uniformes de temperatura, umidade e vazão em sua entrada, o que não ocorre em aplicações reais típicas. Para preencher esta lacuna, foram realizados experimentos com o evaporador montado em sua posição normal, dentro de um refrigerador frost-free do tipo top-mount. O sistema de refrigeração do produto foi substituído por um calorímetro especialmente construído para tal finalidade, capaz de controlar não só a pressão de evaporação, mas também o grau de superaquecimento no evaporador. Além disso, desenvolveu-se um modelo computacional para prever o acúmulo de geada em cada fileira do evaporador. O modelo foi validado contra dados experimentais, quando se observaram desvios da ordem de 10% na estimativa da massa de geada acumulada. Finalmente, foram realizados ensaios experimentais para investigar oportunidades de melhoria do sistema de degelo do evaporador, quando se observou um aumento da eficiência de degelo de 25 para 60%.

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Sette, Renata Cristina. "Avaliação de métodos para quantificar geada em evaporadores de refrigeradores frost-free." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2015. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/135683.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015.
Made available in DSpace on 2015-10-20T03:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335057.pdf: 4483010 bytes, checksum: 873438d9747ccfec07eb62894e334cd7 (MD5) Previous issue date: 2015
Em evaporadores no-frost o acúmulo de geada é inevitável. Por degenerar a capacidade de refrigeração do sistema, degelos periódicos são necessários. Esse processo normalmente ocorre através do acionamento de um resistor elétrico e tem impacto negativo para o sistema, pois aumenta a carga térmica e causa variação da temperatura no refrigerador. Portanto, em um refrigerador é normalmente desejada a ocorrência de degelo somente quando necessário, para manter a eficiência do sistema de refrigeração. Entretanto, o atual controle desse processo permite que degelos desnecessários ocorram, não atuando de forma inteligente. Em vista disso, este trabalho tem por objetivo estudar possibilidades de identificação da quantidade de geada presente nos evaporadores para que o degelo possa ser controlado pela demanda. Para isso, investigaram-se experimentalmente diversas possibilidades. Deu-se enfoque às possibilidades que não exigem inserção e utilização de mais transdutores nos refrigeradores. Para os ensaios, construiu-se bancada própria e um refrigerador de modelo comum foi adaptado permitindo a visualização do processo. Testaram-se soluções baseadas na perda de carga do escoamento de ar sobre o evaporador, na eficiência da troca térmica do evaporador e também na evolução das temperaturas do evaporador e suas consequências, tais como a variação de resistência elétrica do resistor de degelo e a do enrolamento do motor do ventilador. Alguns transdutores capacitivos, indutivos e ópticos também foram avaliados. Os melhores resultados foram obtidos nas soluções baseadas na evolução de temperaturas. Um transdutor de fluxo de calor instalado permitiu analisar a influência da geada. Os resultados mostraram a degradação do coeficiente de transferência de calor devido à presença da geada, porém de maneira insuficiente para indicar a quantidade de geada. A possibilidade baseada na análise da dinâmica de variação das temperaturas frente à perturbação do sistema foi validada. Porém, o conceito encontrou obstáculo para diferenciar quantidades menores de geada depositada. Ao final deste trabalho não foi possível encontrar um método eficiente para o presente problema.

Abstract : In no-frost evaporator, frost accumulation is unavoidable. Since this accretion depletes the cooling capacity of the refrigeration system, defrosts must be periodically carried out. This process is usually made by electrical heaters but it has a negative impact for the system because it increases the thermal load, and also causes temperature variation in the refrigerator. For this reason, in a refrigerator, it is normally desirable to defrost only as necessary to maintain an efficient cooling system. However, the current control of this process allows unnecessary defrosts, and not intelligent actions. Therefore, the present work aims to study possibilities to identify amount of frost accumulated in evaporators, so that process of melting can be controlled by demand. Because of this, some solutions were experimentally investigated. The main focus were the possibilities that do not require insertion and use of more transducers in refrigerators. In order to test, an experimental apparatus was assembled; a common model of refrigerator was adapted allowing the visualization of the process. Solutions based on the pressure loss of the airflow over the evaporator, the heat exchange efficiency of the evaporator; and the evolution of evaporator temperatures and its consequences, such as the variation of the electrical resistance of the heater and the fan motor winding, were tested. Some sensors, based in capacitive, inductive and optical principle, were also evaluated. The best results were obtained in solutions based on the temperature development. A heat flow transducer installed in coil allowed analysis of the frost. The results showed the degradation of heat transfer coefficient due to the presence of frost, but insufficiently to indicate the amount of frost. The option based on the analysis of the dynamics of temperatures variation by a system disturb was validated. However, the concept encountered an obstacle in real operation condition of refrigerator. At the end of this work was not possible to find an efficient method to this problem.

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Farias, Camila Alves. "Estudo comparativo da resistência à corrosão de aços com aplicação em evaporadores." Universidade Federal de Minas Gerais, 2010. http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9KSHQV.

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Abstract:

The evaporators used in plant for sugar production are heat exchanger boxes which function are to decrease the content of water existing in the cane broth. These heat exchangers are manufactured from low corrosion resistant materials and are often substituted during the production process, making necessary extended maintenance stops and creating falls in the production. Considering the sugar and alcohol consumption increases, for internal market as for exportation, it is now necessary to look for alternative materials with higher lifetime, which means higher corrosion resistance, in order to replace materials used nowadays. The current work presents the comparative evaluation of the corrosion resistance of AISI 444 and API 5CT / ISO 11960 L80 13Cr, carbon steels ASTM A423 Gr1, AISI 1020 and API 5CT / ISO 11960 L80 Type1 and of the steels with added alloyed elements ASTM A213 GrT11 e GrT22, in environmental cane juice. Corrosion tests at high temperature, Tafel analysis and electrochemical impedance spectroscopy. The coorosion-proof steel 444 and the carbon steel 1020 showed, respectively, the best and the worst corrosion resistances in all the tests that have been performed. The other tested steels have not showed uniform results in relation with the different test methods. For the other materials, the T22 steel showed the better performance.
Os evaporadores utilizados nas usinas para produção de açúcar são caixas trocadoras de calor cuja função é diminuir o teor de água existente no caldo da cana. Esses trocadores de calor são fabricados de materiais de baixa resistência à corrosão e são frequentemente substituídos ao longo do processo produtivo, sendo necessário maior tempo de parada para manutenções, causando queda na produção. Tendo em vista o crescimento do consumo de açúcar e álcool, tanto para o mercado interno, quanto para exportação, torna-se necessário buscar materiais alternativos que apresentem maior vida útil, ou seja, com maior resistência à corrosão para substituir materiais hoje empregados. Esse trabalho mostra a avaliação comparativa de resistência à corrosão dos aços inoxidáveis AISI 444 e API 5CT / ISO 11960 L80 13Cr, aços carbono ASTM A423 Gr1, AISI 1020 e API 5CT / ISO 11960 L80 Tipo1 e dos aços com adição de elementos de liga, ASTM A213 GrT11 e GrT22, em meio de caldo de cana. Foram realizados testes de corrosão, em temperatura elevada, e testes eletroquímicos, utilizando-se as técnicas de potencial de circuito aberto e espectroscopia de impedância eletroquímica, e foi levantada a curva de Tafel para cada um dos materiais, com variação do pH. O aço inoxidável 444 e o aço carbono 1020 apresentaram maior e menor resistência à corrosão, respectivamente, em todos os testes realizados. Já os outros aços ligados testados, o aço T22 apresentou bom comportamento se comparado aos demais materiais.

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Souza, Franco Andrey Silverio de. "Simulação de forçadores de ar pelo metodo tubo-por-tubo." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 1995. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/157975.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico
Made available in DSpace on 2016-01-08T20:08:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 101350.pdf: 2739688 bytes, checksum: c4199d9838af67cf5ebadb529cbbec80 (MD5) Previous issue date: 1995
Estudo do programa EVSIM, desenvolvido pelo NiST (National Institute of Standards and Technology - USA) para a simulação de evaporadores do tipo tubo aletado, empregados em condicionadores de ar, visando adequá-lo à simulação de evaporadores de câmara frigoríficas. O modelo apresentado baseia-se, fundamentalmente, no método tubo-por-tubo. A avaliação do desempenho térmico de um tubo aletado, em escoamento cruzado, constitui sua parte básica. A performance total do evaporador é obtida a partir de performance individual de cada tubo, sendo estes associados com os respectivos parâmetros do refrigerante e comum determinado fluxo de ar. Comparações entre resultados fornecidos pelo modelo com valores fornecidos por catálogos de fabricantes e análises comparativas envolvendo as características geométricas do evaporador e os refrigerantes CFC-12, HFC-22 e HFC-134a, são apresentadas e discutidas.

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Borges, Bruno Nuernberg. "Modelagem semi-empírica de um refrigerador frost-free sujeito à abertura de portas." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2013. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/122739.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013.
Made available in DSpace on 2014-08-06T17:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325096.pdf: 14738600 bytes, checksum: 76e121ad0d77da8647288445c3e0ae16 (MD5) Previous issue date: 2013
O projeto de refrigeradores domésticos é focado não somente na redução do consumo de energia em condições normalizadas, mas também em condições reais de operação, quando as portas dos compartimentos refrigerados são abertas periodicamente. Nesse caso, há transporte de umidade para os compartimentos refrigerados com consequente formação de geada sobre o evaporador, redução da vazão de ar e elevação no tempo de funcionamento do compressor. O efeito de tais fenômenos deve ser considerado para o adequado projeto dos componentes assim como para a definição de estratégias de controle do produto. A robustez do produto à formação de geada é geralmente estudada através de ensaios experimentais complexos, demorados e dispendiosos. Tal cenário favorece o uso de modelos matemáticos, embora nenhum dos modelos disponíveis na literatura seja capaz de simular o comportamento de um refrigerador doméstico submetido a ciclos de aberturas de portas e a consequente formação de geada sobre as superfícies do evaporador. Para eliminar essa lacuna, desenvolveu-se um modelo matemático para simular o comportamento transiente de um refrigerador doméstico sujeito a condições típicas de um teste de robustez à formação de geada. Para tanto, adotou-se uma abordagem semi-empírica, onde os componentes do refrigerador foram modelados com base em trabalhos disponíveis na literatura. Alguns dos parâmetros empíricos associados aos modelos desses componentes foram derivados de resultados experimentais obtidos com o próprio refrigerador. As estimativas do modelo foram devidamente validadas contra dados experimentais. O desvio máximo observado na previsão da evolução temporal da vazão mássica de refrigerante, da potência consumida e das pressões de evaporação e condensação foi de ±10%, da perda de carga no evaporador de ±20%, da massa de geada acumulado no evaporador de ±30% e das temperaturas dos compartimentos refrigerados de ±2ºC. Além disso, o modelo foi utilizado para estimar o comportamento de variáveis não facilmente mensuráveis tais como a evolução temporal da posição da fronteira entre as regiões bifásica e superaquecida no evaporador, da densidade e espessura da camada de geada e da distribuição da massa de geada e da perda de carga em cada fileira do evaporador.

Abstract : Modern refrigerator design is aimed not only at energy savings but also at product robustness to evaporator frosting. Whilst the former is evaluated by means of standardized test procedures, the latter is assessed by testing the refrigerator under real usage conditions, when the doors are opened in a regular basis, allowing moisture to enter the refrigerated compartment and, consequently, frost to accumulate on the evaporator surface. As the frost layer grows, the air-side pressure drop rises, reducing the air flow rate and, therefore, the evaporator capacity. As a consequence, the compressor is driven to run longer cycles, thus increasing the energy consumption. The laboratory procedures required for product assessment and development rely on costly and time consuming experiments. Albeit it has been advocated that the adoption of simulation models may aid the product development process, there is no model available in the open literature which is capable of simulating the refrigerator performance under door-opening and frost build-up conditions. Therefore, a mathematical model for simulating the transient behavior of a domestic refrigerator in such conditions has been advanced in this work. A first-principles simulation model was put forward for the refrigeration loop, whereas a semi-empirical approach was adopted for the refrigerated compartment, in such a way that the key empirical parameters were obtained by testing the refrigerator in an environmental chamber. The model was validated against experimental data, when it was found that its predictions for power consumption and refrigerant mass flow rate fell within a ±10% error band, its predictions for accumulated frost mass were within a ±20% error band, and its predictions for compartment air temperatures were within a ±2K error band. The model is also capable of predicting the behavior of some non-measurable variables, such as the time evolution of the liquid-vapor to vapor transition point of the refrigerant in the evaporator, the density and thickness of the frost layer over the different rows of the evaporator and also the contribution of each of these rows on the air side pressure drop on the evaporator.

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Bozzo, Muñoz Francisco José. "Determinación de Coeficientes Convectivos en el Exterior de Evaporadores de Refrigeración Mediante Simulación." Tesis, Universidad de Chile, 2011. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/104191.

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Abstract:

La mayoría de los evaporadores de refrigeración para enfriamiento de aire usan el concepto de intercambiador de tubos y aletas, en que un refrigerante se evapora en el interior de tubos horizontales que forman un haz. Dado que el coeficiente convectivo del aire exterior es mucho menor que el de evaporación, la superficie externa se extiende mediante aletas paralelas que abarcan el haz completo. Para los coeficientes convectivos externos en flujo cruzado de aire respecto al haz de tubos se dispone de varias correlaciones empíricas. En la presente memoria se realiza la determinación de los coeficientes externos mediante simulación numérica, usando el software Comsol. Dada la complejidad geométrica de estos equipos, que requiere de computadores de gran capacidad de memoria y de procesamiento, se restringió el estudio a 6 casos con tubos en línea, variando el diámetro y los espaciados de tubos paralelo y transversal al flujo, usando valores recomendados para estos parámetros. Aunque el flujo es tridimensional, se debió restringir el estudio a una versión bidimensional de los arreglos, consistente en una estructura básica de 4 tubos. Además se desacoplaron los fenómenos de transferencia de calor entre el aire y los tubos, de la transferencia de calor en las aletas. Se creó un modelo de flujo y transferencia de calor a bajos números de Reynolds (10³-10) para determinar coeficientes convectivos en la configuración de 4 tubos, arrojando dependencias entre el coeficiente convectivo y el número de Reynolds. Los modelos se validaron por comparación con resultados empíricos para el caso de tubo único. El análisis de los campos de flujo y temperatura caracteriza el fenómeno como uno de capa límite. En la selección de mallas se intentó suprimir las oscilaciones numéricas en el coeficiente superficial de convección alrededor del tubo, y reproducir su evolución lo largo del arco, según se describe en la literatura. Para las aletas se usó un modelo de conducción 3D aplicado a una configuración unitaria de 4 tubos, variando el espesor y el número de Reynolds del flujo. Se comprobó que las aletas de aluminio entregan eficiencias superiores al 70%. Los coeficientes convectivos se representaron por una expresión en términos de los parámetros independientes. Las restricciones geométricas indicadas, así como el estrecho rango de Reynolds usado, limitan la generalidad de esta expresión. Se indican las directrices generales para la continuación de este estudio

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Ribeiro, Rafael Simões. "Análise termodinâmica de evaporadores tubo-aleta operando em condições de formação de geada." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/47894.

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Orientador : Prof. Dr. Christian J. L. Hermes
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 02/09/2016
Inclui referências : f. 101-104
Resumo: Evaporadores tubo-aleta são utilizados em sistemas de refrigeração nos quais há condições favoráveis para a formação de geada, como temperaturas de evaporação abaixo de 0°C e graus de super-resfriamento acima de 5°C. Em tais condições as características do escoamento e da transferência de calor são diferentes para cada região do evaporador, de forma que a distribuição de aletas e a razão de aspecto afetam o comportamento térmico e hidráulico deste componente. O presente estudo busca a otimização da geometria de um evaporador tubo-aleta com base na termodinâmica, levando em consideração os processos de formação de geada, de degelo e um modelo de gabinete refrigerado operando de forma cíclica. Para tal, um modelo totalmente algébrico foi desenvolvido para simular o comportamento termo- hidráulico de evaporadores tubo-aleta operando em condições favoráveis à formação de geada em um gabinete refrigerado sujeito ao processo de degelo. O modelo de formação de geada foi calibrado e validado contra dados experimentais obtidos na literatura. A taxa de geração de entropia e o consumo energético foram adotadas como funções objetivo de minimização no processo de determinação de configurações geométricas ótimas para o evaporador. Concluiu-se que a definição de restrições de projeto representa um fator crítico para a definição de geometrias ótimas, sendo predominantemente robustas as geometrias que provocam condições de maior eficiência. Palavras-chave: análise termodinâmica, evaporador tubo-aleta, formação de geada e degelo, termodinâmica irreversível
Abstract: Tube-fin evaporators are used in refrigeration systems which frost formation conditions are likely, such as evaporation temperatures below 0°C and super cooling degrees above 5°C. In such conditions, the airflow and heat transfer behaviors are different for each region of the evaporator in such a fashion that the fin distribution and the aspect ratio change the thermal-hydraulic behavior for this component. This study search for an optimization path of a tube-fin evaporator's geometry based on thermodynamics, taking in consideration the process of frost formation, defrost and a refrigeration cabinet model with cycling operation. For this, a fully algebraic model was developed to simulate the thermal-hydraulic behavior of tube-fin evaporators operating under frost formation conditions in a refrigerated cabinet subjected to defrosting process. The frost formation model was calibrated and validated against experimental data obtained in the literature. The entropy generation rate and the energy consumption were adopted as the minimization function in the process of finding optimal geometrical configurations for the evaporator. The conclusion is that the definition of project's constraints represents a key factor for the definition of optimal geometries; the ones with higher efficiency are mainly robust (low aspect ratio). Keywords: thermodynamics analysis, tube-fin evaporators, frost formation and defrost, irreversible thermodynamics

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Ribeiro, Guilherme Borges. "Trocadores de calor para sistemas de refrigeração miniaturizados." Florianópolis, SC, 2009. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/92374.

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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.
Made available in DSpace on 2012-10-24T08:17:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264239.pdf: 27021029 bytes, checksum: 441ba1fb27a92633ba773cef35564146 (MD5)
Esta dissertação de mestrado propõe uma análise experimental e o desenvolvimento de um modelo aplicados a trocadores de calor que fazem parte de um sistema de refrigeração por compressão mecânica de vapor miniaturizado. É apresentada a avaliação experimental do desempenho térmico e hidráulico dos trocadores de calor, assim como o desenvolvimento de novos trocadores de calor que correspondam às aplicações que um sistema de refrigeração miniaturizado possa ter. A bancada experimental permite a avaliação dos condensadores e dos evaporadores nas condições típicas do sistema de refrigeração miniaturizado. Ela consiste num circuito fechado de ar em conjunto com um circuito de fluido refrigerante e com um dispositivo que simula a carga térmica fornecida ao evaporador. Foi utilizado isobutano (R-600a) como fluido de trabalho no circuito do fluido refrigerante. Dois tipos de condensadores foram testados na bancada experimental: condensadores aletados com micro-canais e condensadores porosos com micro-canais. O primeiro consiste em condensadores com aletas ventiladas de alumínio. Diferentes características das aletas foram variadas e suas influências no desempenho dos condensadores foram exploradas. O segundo é composto por meios porosos, ao invés de aletas. Três diferentes amostras de cobre foram utilizadas. Um condensador com aletas simples foi testado e comparado aos condensadores porosos. Além da bancada experimental, foi desenvolvido um modelo computacional que prevê a transferência de calor entre um evaporador e entre tubos de calor usados na refrigeração de micro-componentes eletrônicos. Em seguida, um protótipo foi fabricado e testado na bancada experimental para uma posterior comparação com o modelo teórico. Foi visto que o uso do alumínio provou ser uma solução promissora na questão do peso dos condensadores miniaturizados. A diminuição do número de poros e o aumento da porosidade resultaram em menores coeficientes de transferência de calor. O condensador com menor número de poros e porosidade apresentou a maior queda de pressão. A comparação entre os testes do evaporador e o modelo teórico apresentou uma boa concordância.

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Marins, Gabriel de. "Caracterização do licor negro de eucalipto para avaliação do potencial de incrustação em evaporadores." [s.n.], 2012. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266706.

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Orientador: José Vicente Hallak d'Angelo
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Made available in DSpace on 2018-08-21T11:05:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marins_Gabrielde_M.pdf: 4193921 bytes, checksum: e80672b42613eddad46d14b2c94e31c8 (MD5) Previous issue date: 2012
Resumo: No processo Kraft para produção de papel e celulose, os cavacos de madeira são cozidos em um digestor com uma solução aquosa denominada licor branco, constituída de hidróxido de sódio (NaOH) e sulfeto de sódio (Na2S). Durante o cozimento uma pasta fibrosa é produzida. Esta pasta é filtrada e segue para o branqueamento. O produto filtrado chama-se licor negro, devido à mudança da sua cor nesta etapa. O licor negro possui aproximadamente 15 % de sólidos em massa. Ele é bombeado para a unidade de recuperação, na qual ele será concentrado em evaporadores de múltiplosefeitos até 75 % de sólidos em massa. Em seguida, ele é bombeado para uma caldeira onde é queimado, para recuperar os sais inorgânicos e, principalmente, fornecer calor para geração de calor. Durante a evaporação do licor negro, quando a porcentagem em sólidos ultrapassa 50 %, ocorre a precipitação de sais inorgânicos. Estes sais se depositam nas superfícies de troca térmica dos evaporadores diminuindo sua eficiência e causando prejuízos à indústria. Os principais sais que causam este problema são o carbonato de sódio (Na2CO3) e o sulfato de sódio (Na2SO4). O objetivo do presente trabalho foi testar e validar um método experimental para a determinação da quantidade de Na2CO3 presente em amostras industriais de licor negro. Além disso, também foram analisadas algumas propriedades físico-químicas do licor negro, como massa específica, teor de sólidos e viscosidade. Com os resultados obtidos, tentou-se obter uma correlação entre o teor de carbonato de sódio e as demais propriedades do licor que foram determinadas. Os resultados das análises das características físico-químicas demonstraram coerência e boa reprodutibilidade, porém, os resultados das análises de teor de carbonato de sódio não foram satisfatórios e mostraram que a técnica deve ser aperfeiçoada
Abstract: In the Kraft process for pulp and paper production, wood chips are cooked in a digester with an aqueous solution named white liquor, consisted by sodium hydroxide (NaOH) and sodium sulfide (Na2S). During this cooking process, wood chips are transformed generating a fibrous paste and a liquid solution. This paste is filtered and separated from the liquid solution, named black liquor due to its color. The paste goes to the bleaching stage to produce cellulose. Black liquor contains inorganic and organic (mainly lignin) compounds from wood. Initially this black liquor contains approximately 15 mass/% of solids and is sent to the recovery unit to have this concentration raised to approximately 75 mass/% to be burned in a recovery boiler in order to generate power and recover inorganic reactants, recycling them to the process. The concentration process of black liquor occurs in a multiple effect evaporators unit. During this process, when the concentration of solids exceeds 50%, the precipitation of inorganic salts (mainly Na2CO3 and Na2SO4) begins. These salts are deposited in the heat transfer surfaces of the evaporator tubes, reducing their efficiency, leading to a reduction in the production capacity. The scope of this work was testing and validate an experimental method to estimate the content of Na2CO3 present in industrial black liquor samples. Moreover, some black liquor's physical-chemical properties as density, solids content and viscosity were also analyzed. An attempt to develop a predictive model to evaluate sodium carbonate content from the other properties was made. The results obtained for physical-chemical properties have shown a good consistency. However, the results of sodium carbonate analyses were not satisfactory, showing that the technique must be improved
Mestrado
Sistemas de Processos Quimicos e Informatica
Mestre em Engenharia Química

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Piske, Alexsander Cristo. "Desenvolvimento de um calorímetro para avaliação de evaporadores / Alexsander Cristo Piske ; orientador, Luís Mauro Moura." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_PR, 2004. http://www.biblioteca.pucpr.br/tede/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=608.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2004
Inclui bibliografias
Apresenta-se neste trabalho um protótipo de calorímetro desenvolvido para avaliar o desempenho energético em regime permanente de evaporadores tipo tuboaletas utilizados em refrigeradores e condicionadores de ar domésticos. As medições efetuadas permitem
It is presented in this work a prototype of calorimeter developed to evaluate the thermal performance under steady-state conditions of fin-and-tube evaporators which is used in household refrigerators and air conditioning appliances. Measurements provide

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Pimenta, Caio Cezar Neves. "Influencia da formação de geada em evaporadores do tipo tubo-aletado usando um modelo distribuído /." Ilha Solteira, 2019. http://hdl.handle.net/11449/190705.

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Orientador: André Luiz Seixlack
Resumo: Evaporadores são trocadores de calor usados em sistemas de refrigeração com a função de transferir calor do ambiente a ser refrigerado. As baixas temperaturas de operação desses trocadores de calor favorecem a formação de geada sobre suas superfícies. O acúmulo de geada, dependendo de sua espessura, pode reduzir a capacidade de refrigeração do evaporador e, consequentemente, reduzir também o desempenho do sistema de refrigeração. Neste trabalho apresenta-se um modelo distribuído para analisar a influência da formação e do adensamento de geada sobre o desempenho de evaporadores do tipo tubo-aletado, comumente usados em refrigeradores frost-free. O escoamento do fluido refrigerante no interior dos tubos é considerado unidimensional e dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. A queda de pressão do escoamento no interior dos tubos é considerada. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação de energia são usadas para modelar o escoamento do fluido refrigerante. Na região bifásica o escoamento é analisado segundo o modelo homogêneo. A equação da conservação da energia na parede do tubo também é resolvida, para o cálculo da distribuição de temperatura ao longo dessa parede. Do lado do ar, os princípios de conservação da massa, quantidade de movimento e de conservação da energia são empregados para simular a formação e crescimento da geada sobre a superfície do evaporador. O sistema de equaçõe... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Evaporators are heat exchangers of the refrigeration systems used to transfer heat from the refrigerated environment. Their low operating temperatures favour the frost formation on their surfaces. Frost accumulation, depending on its thickness, can reduce the evaporator cooling capacity and, consequently, also reduce the refrigeration system performance. This work presents a distributed model to analyze the influence of formation and frost densification on the performance of tube-finned evaporators, commonly used in “no-frost” household refrigerators. The refrigerant flow inside the tubes is taken as one-dimensional and divided in a two-phase flow region and a superheated vapor flow region. The pressure drop inside the tubes is considered. The fundamental equations of mass conservation, momentum, and energy conservation are used in order to model the refrigerant flow. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow region. The energy conservation equation for the evaporator tube wall is also solved to obtain of wall temperature distribution. On the air side, the principles of mass conservation, momentum and conservation of energy are employed to simulate the formation and frost growth on the evaporator surface. The system of equations is integrated numerically and solved iteratively by successive substitutions. Comparisons between numerical results obtained in this work and experiments available in open literature show good agreement. Considering the entire rang... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

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Deitos, Daniel. "Estudo experimental do desempenho de uma nova geometria de tubos para evaporadores de túneis de congelamento." Universidade do Vale do Rio dos Sinos, 2012. http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/3975.

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Abstract:

Submitted by Nara Lays Domingues Viana Oliveira (naradv) on 2015-06-23T18:20:38Z No. of bitstreams: 1 DANIELDEITOS.pdf: 2301580 bytes, checksum: 0e88198dccb50c04a43cba524f61d255 (MD5)
Made available in DSpace on 2015-06-23T18:20:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIELDEITOS.pdf: 2301580 bytes, checksum: 0e88198dccb50c04a43cba524f61d255 (MD5) Previous issue date: 2012-06
Banco Santander / Banespa
Este trabalho apresenta uma análise do desempenho hidráulico do lado do escoamento do ar de uma nova geometria de tubos para evaporadores de túneis de congelamento. Estes evaporadores são trocadores de calor de tubo-aletados e fluxo cruzado. A nova geometria dos tubos consiste em um perfil tipo gota, que é testada e comparada com tubos circulares, já estudados e com resultados disponíveis na literatura. O objetivo do trabalho é determinar experimentalmente valores para perda de carga para as duas geometrias, comparar os resultados e apontar a geometria que apresenta as melhores características de perda de carga. É apresentada uma ampla revisão feita na literatura disponível sobre estudos realizados com relação ao efeito de diversos parâmetros no desempenho destes trocadores de calor, entre eles a geometria dos tubos, e os resultados indicam que tubos elípticos e achatados apresentam melhor desempenho térmico e menor perda de carga quando comparados com os tradicionais tubos circulares. O procedimento de cálculo para perda de carga para trocadores de calor tubo-aletados, também é apresentado. Para os evaporadores testados, foram mantidos constante o espaçamento entre tubos e o espaçamento entre aletas, variando apenas a geometria do tubo. As aletas usadas foram do tipo plana. Os testes foram realizados em túnel de vento construído em conformidade com a norma ANSI/ASHRAE 51-1999. Um ventilador gera um fluxo de ar que passa pela serpentina aletada e uma placa de bocais. Para diferentes velocidades de ar são obtidas a perda de carga no trocador de calor, as temperaturas médias de entrada e saída para o ar, a velocidade e a vazão de ar. Os resultados da perda de carga em função da velocidade do ar mostram que os tubos tipo gota tem desempenho hidráulico superior aos tubos circulares. Foi obtida uma redução média da perda de carga de 26% e do fator de atrito de 16%, comparando o tubo tipo gota com o tubo circular, para os ensaios realizados com regimes de escoamento que vão do laminar ao de transição. Uma análise da potência de ventilação mostrou novamente uma vantagem dos tubos tipo gota e na análise de uma situação real para um modelo de túnel de congelamento, os tubos tipo gota apresentaram uma redução da potência de ventilação total de 12,87%, quando comparado com os tubos circulares. Os modelos são ferramentas importantes para o projeto de trocadores de calor, assim foram analisadas diferentes correlações para predição do coeficiente de atrito do escoamento do ar através das aletas e comparadas com os dados experimentais. Verificou-se que a correlação de Gray e Webb (1986) foi a que melhor se ajustou, com um erro médio de 15% e a dispersão entre os valores medidos e calculados de 31% para tubos circulares e de 50% para o tipo gota.
This study presents an analysis of hydraulic performance of the air side for a new tube geometry of evaporators used in freezing tunnel. These evaporators are heat exchangers with finned tubes and air in cross flow. The new geometry consists in a wing profile tube that is tested and compared to circular tubes, which are already studied and with available results in literature. The objective of this work is determining experimentally the pressure drop for both geometries, comparing the results and pointing out the geometry that shows the best features for pressure drop. A comprehensive literature review is also presented and it focuses on studies concerning the effects of several parameters in these heat exchangers performance, including tube geometry. Several results have shown that elliptical tubes have better thermal performance and lower pressure drop when compared to the conventional circular tube. A review of the procedures calculation for fin-tube heat exchangers pressure drop is shown. For the evaporators tested, the spacing between tubes and fins, was kept constant by varying only the tube geometry and the fins were flat. The tests were carried out in a wind tunnel, built in accordance with ANSI/ASHRAE 51-1999. A fan generates an air flow that passes through the finned coil and a nozzle plate. For different air velocities and the pressure drop in the heat exchanger, input and output average air temperature, the velocity and flow of the air were registered. The results showed the dependence on the air velocity and that wing profile tubes have better hydraulic performance than circular tubes. An average reduction of 26% for pressure drop and 16% for friction factor for wing tubes were obtained in comparison to circular tubes, in tests in the regimes from laminar to transition flow. An analysis of ventilation power showed the advantage of wing tubes, and the evaluation of a real situation, on a freezing tunnel, the wing tubes show an average reduction of 12,87 % for total ventilation power when compared with circular tubes. The theoretical models are important tools for designing the evaporator, and in this study some correlations were evaluated to prediction of the air flow friction factor and were compared to experimental results. The Gray and Webb correlation (1986) presented the best fit, with 15% of average error and the dispersion between the measured and calculate values was 31% for circular tubes and 50% for wing tubes.

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Silva, José de Castro 1974. "Simulação e experimentação de sistemas de distribuição de ar em câmaras refrigeradas." [s.n.], 2013. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/256778.

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Orientadores: Bárbara Janet Teruel Mederos, Luiz Antônio Rossi
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola
Made available in DSpace on 2018-08-24T04:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JosedeCastro_D.pdf: 5569608 bytes, checksum: dc461643869a258550aa80e69569b426 (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: Este trabalho teve como objetivo propor uma nova configuração para melhorar a distribuição do ar no interior de câmaras refrigeradas (frigoríficas), a fim de minimizar zonas de diferentes temperaturas. Com esse intuito, um instrumento de CFD foi usado (OpenFOAM), a fim de simular duas configurações de distribuição de ar no interior de câmaras de refrigeração. Dois protótipos experimentais foram montados com a finalidade de analisar a distribuição da temperatura do ar com as configurações propostas. Os resultados destas medidas foram comparadas através do software escolhido. As principais variáveis monitoradas foram a diferença de temperatura, o consumo de energia e o coeficiente de desempenho (COP) . Os resultados das simulações numérica e experimental mostraram que, a fim de melhorar a circulação de ar no interior de câmaras de refrigeração, minimizando as zonas com diferentes temperaturas, a utilização de um evaporador modelo cassete, atualmente utilizado em condicionadores de ar split, com o fluxo de ar em quatro direções, seria uma alternativa bastante viável para a redução de zonas com diferentes temperaturas em câmaras frigoríficas
Abstract: This work aimed to propose a new configuration to improve the air distribution inside refrigerated chambers, in order to minimize zones of different temperatures. For this, a CFD tool was used (OpenFOAM), in order to simulate two configurations of air distribution inside refrigerated chambers. Two experimental prototypes were assembled, in order to analyze the air temperature distribution with the proposed settings. The results of these measurements were compared using the chosen CFD software. The main variables monitored were temperature difference, power consumption and the coefficient of performance (COP). Results of numerical and experimental simulation showed that, in order to improve the air circulation inside refrigerated chambers, minimizing zones with different temperatures, the use of an evaporator model cassette, currently used in split air conditioners, with air flow in four directions, would be a very viable alternative for the reduction of zones with different temperatures in refrigerated chambers
Doutorado
Maquinas Agricolas
Doutor em Engenharia Agrícola

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Senger, Guilherme de Aguiar. "Estudo e desenvolvimento de estratégias de controle para um sistema de refrigeração de duplo-evaporador." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2014. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128847.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014.
Made available in DSpace on 2015-02-05T20:24:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329019.pdf: 9257590 bytes, checksum: 081e4df4c1baf4b4b76dcc51c4aabda2 (MD5) Previous issue date: 2014
Esta dissertação apresenta um estudo sobre a influência dos dispositivos de ação variável de um sistema de refrigeração de duplo-evaporador. Os dispositivos de ação variável deste sistema são o compressor de velocidade variável, uma válvula de distribuição entre os evaporadores e as válvulas de expansão variável. Foi construído um protótipo do sistema de duplo-evaporador. Foram desenvolvidas três técnicas (monovariável PI, multivariável LQG e monovariável por modos deslizantes para a válvula de distribuição) para controlar as temperaturas do congelador e do refrigerador através da velocidade do compressor e da fração de operação da válvula de distribuição. A análise dos resultados obtidos com estas técnicas indica que uma estratégia de controle chaveado para a velocidade do compressor e fração de operação da válvula de distribuição pode levar o sistema a operar com maior eficiência energética em regime permanente e a responder mais rapidamente à perturbações de carga. Com base nestas conclusões, foi desenvolvida uma metodologia para o projeto de uma lei de chaveamento baseada em múltiplas funções de Lyapunov com custo garantido das variáveis de saída do sistema. Esta lei de chaveamento foi aplicada, com limitação da frequência de chaveamento, ao protótipo do sistema. Para evitar uma grande limitação da frequência de chaveamento, os sinais aplicados aos atuadores foram definidos como a média dos últimos seis sinais de controle calculados pela lei de chaveamento. Foi verificado que um projeto adequado do custo garantido das variáveis de saída permite o sistema chaveado operar melhor com a limitação da frequência de chaveamento. O controle chaveado projetado garantiu o seguimento de referência das saídas do sistema e uma resposta mais rápida, do que a obtida pelas outras técnicas de controle, para as perturbações de carga, porém não levou o sistema a obter menor consumo de energia. A influência das válvulas de expansão foi analisada em regime permanente e em regime transitório. Os resultados obtidos permitem concluir que tubos capilares bem dimensionados podem substituir o uso de válvulas de expansão sem grande penalização do desempenho do sistema.

Abstract : This master thesis presents a study on the in uence of the variable action devices of a dual-evaporator refrigeration system. The variable action devices of this system are the variable speed compressor, the distribution valve between the evaporators and the variable expansion valves. It was built a dual-evaporator prototype system. It was developed three techniques (single variable PI, multi variable LQG and single variable sliding mode to distribution valve) to control the freezer and fresh-food temperatures by the speed compressor and operation fraction of the distribution valve. The results analysis indicates that a switched control strategy to the speed compressor and operation fraction of the distribution valve can drive the system to operate with better energetic efficiency in steady state and to respond faster to load disturbances. Based on these statements, it was developed a methodology to design a switching rule based on multiple Lyapunov functions with guaranteed cost of the output system variables. This switching rule was applied with frequency limitation to the prototype system. In order to avoid a big switching frequency limitation, the applied signals on actuators were defined as the medium of the last six control signals calculated by the switching rule. It was verified that a suitable design of the guaranteed cost of the output system variables allows the system deals better with the switching frequency limitation. The switched control designed ensure the reference tracking by the output system variables and a faster response to load disturbances than the ones obtained by another control techniques, however it did not drive the system to a lower energy consumption. The expansion valves in uence was studied in steady state and in transient response. The obtained results showed that well designed capillary tubes can substitute the expansion valves without considerable system performance penalty.

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Santos, Lino José Cardoso. "Avaliação do ciclo de vida e custeio do ciclo de vida de evaporadores para usinas de açúcar." Universidade de São Paulo, 2007. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-08012008-151424/.

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Abstract:

O setor de açúcar e álcool etílico no Brasil tem experimentado um grande crescimento. Contribuem para isto as demandas crescentes do álcool etílico, um biocombustível, e do açúcar. A área industrial produtora de açúcar, um alimento, ainda convive com uma prática industrial ultrapassada, que vem a ser o uso do aço carbono, um material barato, mas com pequena resistência à corrosão. Os aços inoxidáveis são os materiais mais indicados para a substituição do aço carbono, entretanto, eles são considerados caros. Os evaporadores das usinas de açúcar são equipamentos importantes para a sua operação. Quando são usados tubos de aço carbono para a troca térmica, eles começam a ser substituídos a partir do segundo ano de operação devido à corrosão. Enquanto isso, os tubos em aços inoxidáveis podem durar décadas. O presente trabalho objetivou a avaliação do desempenho ambiental e financeiro de tubos para evaporadores construídos com aço carbono e, comparativamente, com os aços inoxidáveis 304, 444 e 439. Para alcançar estes objetivos foram utilizadas as metodologias de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) e de Custeio do Ciclo de Vida (CCV), respectivamente. Neste estudo de ACV foi adotada como função dos sistemas em estudo a massa de água evaporada. Na definição destes sistemas de produtos foram adotados os subsistemas de fabricação das bobinas de lâminas dos aços e fabricação, instalação e limpeza dos tubos. O consumo de gás natural, eletricidade e o transporte foram usados como subsistemas secundários. O período de avaliação destes sistemas foi de trinta anos. A partir dos resultados desta ACV, concluiu-se que os tubos em aço carbono apresentaram maior impacto ambiental que os tubos em aço inoxidável 304, 444 e 439, pois emitiram mais que 4,2 vezes a quantidade de dióxido de carbono; 2,8 vezes a de óxidos de nitrogênio; 3,1 vezes a de materiais particulados, 13 vezes a de materiais suspensos e 4,5 vezes a de resíduos totais. Os tubos em aço carbono consumiram também mais que 11 vezes o total de recursos naturais utilizados (carvão; lignita; calcita; dolomita; óleo; gás natural e minérios de ferro, cromo, níquel, molibdênio e manganês); 1,8 vezes a de água e 5 vezes a de energia. Com relação à emissão de óxidos de enxofre, os tubos em aço carbono emitiram quantidades semelhantes às emitidas pelos tubos em aços 444 e 439 e a metade que os tubos em aço 304. Na elaboração do CCV foram utilizados os componentes de custo compra, transporte, instalação, substituição e limpeza dos tubos e a venda das sucatas. Na avaliação financeira, todos os custos que aconteceram no período de trinta anos foram trazidos ao valor presente. A partir dos resultados obtidos concluiu-se que os aços inoxidáveis 439 e 444 apresentaram-se como opções de investimento mais interessantes que os tubos fabricados em aço carbono, já que apresentaram custos trazidos ao valor presente menores, na proporção de 0,76 para os tubos em aço 439; 0,79 para os tubos em aço 444 com 1,20 mm de espessura e 0,93 para tubos em aço 444 com 1,50 mm de espessura. Os tubos em aço 304 com 1,20 mm de espessura apresentaram desempenho financeiro semelhante aos tubos em aço carbono; enquanto que os tubos em aço 304 com 1,50 mm apresentaram custos ao valor presente 1,19 vezes maior. Os resultados obtidos indicam também que as metodologias ACV e CCV devem ser usadas em conjunto, pois mostram que produtos mais seguros ambientalmente podem vir a ser opções de investimentos também mais interessantes.
The sugar and ethanol sectors in Brazil have tried a great growth. The increasing demands for ethanol, a biocombustible, and for the sugar contributes for this situation. The producing industrial area of sugar, a foodstuff, still adopts the use of carbon steel pipes, a cheap product, of low corrosion resistance. The stainless steels are the materials more indicated for the substitution of carbon steel, however they are considered expensive. In sugar cane plants, the evaporators, are important equipments to operation. Carbon steel pipes are the main product used for the thermal exchange, and these pipes start to be replaced after the second year of operation. Meanwhile, stainless steel pipes can last for decades. This work evaluates the enviromental and financial performance of evaporators pipes constructed with carbon steel and with 304, 444 and 439 stainless steel. To reach these objectives the methodologies of Life Cycle Assessment (LCA) and the Life Cycle Costing (LCC) were applied, respectively. The water mass evaporated was adopted as function of the systems in LCA study. In the definition of these product systems were adopted the manufacturing of steel and the manufacturing, installation and cleanness of the pipes. Natural gas, electricity and transport had been considered. The evaluation time was thirty years. From the LCA results, there were concluded that the steel carbon pipes presented more enviromental impact performance than 304, 444 and 439 stainless steel pipes, because they emitted more than 4.2 times of carbon dioxide; 2.8 times nitrogen oxides; 3.1 times of particulated materials; 13 times of suspended materials and 4.5 times of total residues. The carbon steel pipes also consumed more than 11 times the sum of all natural resources used (coal, lignite, iron ground, chromium, nickel, molybdenum, manganese; calcite, dolomite; oil and natural gas); 1.8 times more of water and 5 times more of energy. Regards to sulphur oxides emission, the carbon steel pipes emitted the same amount of sulphur oxides as 444 and 439 stainless steel pipes and they emitted half than of 304 stainless steel pipe. In the life cycle costing (LCC) elaboration were applied the cost components: purchase, transportation, installation, substitution, cleanness and the scraps sale. In the financial evaluation, all the costs that have incurred in the period of thirty years have been brought to the present value. As results concluded that 439 and 444 stainless steels presented the best investment options, due to this they have presented less costs brought to the present value, in the ratio of 0.76 for the 439 steel pipe; 0.79 for 444 the steel pipe with 1.20 mm of thickness and 0.93 for 444 steel pipe with 1.50 mm of thickness. The 304 stainless steel pipes with 1.20 mm of thickness presented similar financial performance compared to carbon steel pipes; whereas the 304 steel pipes 1.50 mm of thickness presented costs to 1.19 times higher of the present value. The results also indicate that LCA and LCC methodologies must be used together; therefore, they show that safer enviromental products can become the more interesting investment options.

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García, Valladares Octavio. "Simulación numérica y validación experimental de evaporadores, condensadores y tubos capilares. Integración en sistemas de refrigeración por compresión." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2000. http://hdl.handle.net/10803/6682.

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Abstract:

La presente Tesis centra la atención en la simulación numérica y validación experimental del comportamiento térmico y fluido-dinámico de flujos bifásicos (líquido-vapor), así como su aplicación en sistemas y equipos térmicos, propios del campo de la refrigeración y del aire acondicionado. Consecuencia del estudio realizado ha sido la elaboración de códigos informáticos para la simulación numérica de condensadores, evaporadores y dispositivos de expansión del tipo capilar, en base a la formulación de las ecuaciones gobernantes sobre volúmenes de control finitos. La Tesis también aborda la simulación de sistemas frigoríficos completos en base a algoritmos que acoplan la resolución de los elementos que lo integran.

El flujo bifásico se ha modelizado en base a la resolución de las ecuaciones gobernantes sobre volúmenes de control finitos, escritas en forma unidimensional y estado permanente o transitorio. Las ecuaciones gobernantes se resuelven mediante esquemas numéricos del tipo implícito que avanzan tramo a tramo en la dirección del flujo o bien esquemas numéricos basados en corrección de presiones. La formulación implementada requiere de información empírica para evaluar la interacción entre el fluido y los contornos sólidos limitantes, así como la estructura del flujo bifásico. Las formulaciones matemáticas implementadas han sido suficientemente contrastadas experimentalmente en base a resultados presentados en la literatura científica.

El modelo implementado para la simulación del flujo a través de tubos capilares, utiliza la modelización del flujo bifásico, resolviéndose en base a un algoritmo de tipo tramo a tramo. El caudal másico que circula por el capilar, o alternativamente la presión de entrada, se evalúan en base a un algoritmo Newton-Raphson, tanto para las condiciones de flujo crítico (estrangulado) como de flujo no crítico. La comparación realizada entre resultados numéricos y experimentales de diferentes autores muestra un notable grado de correlación.

El modelo implementado para la simulación de condensadores y evaporadores de tipo tubular concéntricos, se ha estructurado en base a un algoritmo que en forma segregada e iterativa resuelve cada una de las partes del dominio: flujo en el interior del tubo, flujo en el ánulo, y los sólidos (tubo interior, tubo exterior, aislante). Para las zonas de flujo de fluido se utiliza el modelo desarrollado para flujo bifásico. Para los sólidos, la ecuación de conducción de calor se ha discretizado en base a un esquema numérico implícito del tipo central difference, resolviéndose el sistema de ecuaciones algebraicas en base a un algoritmo Gauss-Seidel apoyado en un TDMA en las direcciones radiales y axiales alternativamente. El tubo aislado ha recibido un tratamiento tridimensional axialsimétrico, mientras que el tubo interior recibe un tratamiento unidimensional.
El estudio de evaporadores y condensadores de tipo compacto (tubos y aletas). La simulación desarrollada del flujo bifásico se ha implementado en un algoritmo numérico detallado de resolución del flujo del aire exterior y de los sólidos. Así de forma acoplada se resuelve el flujo en el interior de los conductos, el flujo de aire exterior y la transferencia de calor por conducción a través de los elementos sólidos (tubos y aletas). Se presentan distintos resultados experimentales con fines a la contrastación y validación de las subrutinas desarrolladas.

La integración de los diferentes equipos anteriores mencionados en sistemas de refrigeración por compresión de vapor se realiza mediante un modelo numérico para la resolución tanto de sistemas de refrigeración por compresión de una sola etapa, como de sistemas de refrigeración con sobrealimentación de líquido. Ambos algoritmos numéricos se basan en un programa principal el cual llama de manera secuencial a diferentes subrutinas que evalúan los diferentes equipos y partes del sistema hasta que se alcanza la convergencia deseada. Se detalla la infraestructura experimental desarrollada con el objeto de validar las simulaciones numéricas para cada uno de los elementos integrantes del sistema y del sistema en su conjunto. Se presenta la contrastación entre resultados experimentales y numéricos para los sistemas de refrigeración por compresión de una sola etapa, así como resultados numéricos obtenidos por la simulación para el caso del sistema con sobrealimentación de líquido.

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Romo, Beethoven Narvaez. "Estudo experimental da transferência de calor e massa em evaporadores por filme descendente de água em tubos horizontais." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-28122015-164746/.

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Abstract:

A tecnologia de evaporação por filme descendente pode ser empregada em diferentes aplicações como processos químicos, petroquímicos, dessalinização de água, ciclos de refrigeração por absorção, OTEC Ocean termal energy conversion primer, só para mencionar alguns. No entanto, esta tecnologia tem demandado númerosos estudos devido a que ainda não é totalmente bem entendida, inclusive certos fenômenos básicos como são os problemas de distribuição do líquido, comportamento da espessura do filme e, sua transferência simultânea de calor e massa, sendo sujeito a vários estudos tanto numéricos quanto experimentais. Este trabalho foi focado no estudo da transferência simultânea de calor e massa, espessura do filme a os problemas de distribuição na vaporização de filme de água sobre tubos. Para isto, foi construída uma bancada de teste experimental, disponível para mensurar as seguintes variáveis; (a) temperatura da superfície dos tubos evaporadores, (b) espessura do filme descendente, (c) vazões mássicas, (d) potência elétrica fornecida aos tubos evaporadores, e (e) registro fotográfico infravermelho. O presente trabalho foi estruturado em dois aspectos principais; (1) avaliação do coeficiente de transferência de calor e massa, e (2) medição da espessura do filme descendente. Para os dois casos foram analisados os mecanismos de transferência de calor: sensível e latente. Para o primeiro ponto foram calculados os coeficientes local e médio de transferência de calor. No último ponto, usou-se um mecanismo formado por um micrômetro de elevada precisão aliado a um sistema elétrico para mensurar a espessura do filme líquido, sendo comparada com a teoria de Nusselt. Encontrou-se que há uma forte dependência da transferência de calor e massa com a espessura do filme descendente para a região laminar de Reynolds ente 160 a 950, implicando uma diminuição da taxa de transferência de calor com o aumento do Reynolds, já que a espessura de filme impôs uma maior resistência térmica. Além disso, avaliou-se o sistema de medição da espessura do filme com 25% de divergência da teórica de Nusselt.
Falling film evaporation technology can be used in different applications such as water desalination, refrigeration and ar-conditioning absorption cycles, OTEC (ocean thermal energy conversion primer), petrochemical and chemical process industries. This technology still demands númerous studies due to the lack of a complete understanding, even some basic phenomena such as the liquid distribution problem, liquid film thickness behavior and the heat and mass transfer coefficients are subject of intense experimental and numerical studies. This work has analyzed experimentally the heat and mass transfer coefficient, falling film thickness and the distribution system in water vaporization over tubes. For that, it was built an experimental setup, which has been measured the following; (a) tube wall temperature, (b) falling film thickness, (c) mass flow rate, (d) electrical power supplied to the evaporator tube, (e) infrared images. The present work has been structured in two mean aspects; (1) heat and mass transfer coefficient evaluation, and 2) falling film thickness measurement. In both topics, the two heat transfer mechanisms were analyzed: sensible and latent heat transfer. For the first topic, it has been analyzed the local and the overall heat transfer. For the second part, the method used a novel mechanical configuration (leverage effect), which improves the micrometer reading with more precision to obtain the film thickness, which was compared with the Nusselt theory. The experimental data showed that there is a strong dependence between the heat and mass transfer coefficient with the film thickness in the laminar region (Reynolds between 160 e 950), implying a decreasing of the heat transfer rate when the Reynolds increased, due to that the film thickness imposes a greater thermal resistance. Moreover, the study found the film thickness with a divergence of 25 % when it was compared with the theoretical Nusselt film thickness.

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Vilela, Sevillano Alberto Longobardo. "Diseño energético del evaporador de un ciclo rankine orgánico utilizando el refrigerante R123 para el aprovechamiento de los gases de combustión de un motor a gas natural de 3000 KW." Bachelor's thesis, Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016. http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/7075.

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Abstract:

En el presente trabajo se ha realizado el diseño del evaporador del ciclo Rankine orgánico, el cual cumple con la disponibilidad de espacio requerido y la caída de presión admisible. A su vez, este diseño garantiza la transferencia de calor de los gases de combustión hacia el refrigerante R123. Para el diseño del evaporador se comenzó por determinar las propiedades termodinámicas y termofísicas del refrigerante R123. A su vez, se determinó la composición de los gases de combustión, temperatura de entrada, flujo másico y propiedades termofísicas de cada componente de los gases. Por lo tanto, las condiciones nominales de operación son las siguientes: presión absoluta de evaporación de 2 MPa, temperatura de condensación de 330 K, flujo másico del refrigerante R123 de 4 kg/s, temperatura de entrada de los gases de combustión 740 K y flujo másico de los gases de combustión 4.35 kg/s. Finalmente, se realizó el diseño del evaporador definiendo la geometría, número de pasos, número de tubos y separación entre tubos. De acuerdo a este análisis, se determinó que el área superficial requerida para la eficiente transferencia de calor es 37.7 m2, por lo tanto, se seleccionaron 250 tubos de ¾” de diámetro nominal y una longitud de 2.5 m.
Tesis

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Andreuccetti, Melissa Tatiana. "Caracterização do licor negro de eucalipto na etapa de evaporação e correlação de suas propriedades." [s.n.], 2010. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266948.

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Abstract:

Orientador: José Vicente Hallak d'Angelo
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Made available in DSpace on 2018-08-16T22:26:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andreuccetti_MelissaTatiana_M.pdf: 3177763 bytes, checksum: 23a4cec530fa31832c045e89474dbdde (MD5) Previous issue date: 2010
Resumo: O cozimento da madeira é a etapa do processo Kraft onde é feita a separação das fibras celulósicas dos demais compostos orgânicos da madeira. A solução utilizada nessa etapa, denominada licor branco, contém hidróxido e sulfeto de sódio gerando, após o cozimento, um resíduo chamado licor negro fraco com concentração entre 15 e 18% de sólidos (em massa). Este licor é enviado à planta de evaporação que tem por finalidade concentrá-lo aumentando o teor de sólidos para valores entre 64 e 75% em massa. Durante a etapa de concentração do licor negro ocorre a precipitação de sais de sódio, que estão completamente dissolvidos quando o licor encontra-se em concentrações inferiores a 45 - 50% de sólidos secos. Quando o licor é concentrado para valores acima de 50% estes sais começam a precipitar, sendo que o limite de solubilidade dos mesmos é definido como a concentração exata na qual estes sais começam a precipitar. O objetivo do presente trabalho consistiu, inicialmente, em validar uma metodologia de análise do sulfato de sódio e avaliar a sua reprodutibilidade. Também foram realizadas análises do teor de sólidos, massa específica e viscosidade. Após a realização de todas as análises, realizou-se um estudo estatístico para a avaliação do comportamento de cada parâmetro obtido experimentalmente e a correlação entre eles. Foi realizada também a avaliação do comportamento entre os parâmetros. Para todas as análises utilizaram-se amostras de licor negro de eucalipto com concentrações diferentes de sólidos (15 %, 29 % e 39 %). Todos os resultados obtidos experimentalmente da análise de sulfato de sódio possibilitaram a validação e a reprodutibilidade da técnica, que poderá ser aplicada a licores mais concentrados para determinar o teor de sulfato de sódio, buscando avaliar, posteriormente, sua influência na formação de incrustações nos evaporadores. Os resultados obtidos para teor de sólidos, massa específica e viscosidade também apresentaram valores coerentes, estando de acordo com a concentração e tipo de amostra analisada. Todos os parâmetros apresentaram boas correlações entre si
Abstract: Wood digestion is the stage in the Kraft process where the separation of cellulose fibers from other organic compounds is performed. The solution used in this stage, called white liquor, contains sodium and sulfide hydroxide generating, after the cooking, a residue called black liquor with a concentration between 15 and 18 % of solids. This liquor is sent to the evaporation plant which aims to concentrate it by increasing solids content to the range of 64 to 75 % by weight. During this stage of black liquor, occurs the precipitation of sodium salts that are completely dissolved when the liquor is at concentrations below 45 - 50 % of dry solids. When the liquor is concentrated to values above 50 % of solids these salts begin to precipitate and the solubility limit thereof is defined as the exact concentration at which these salts begin to precipitate. The objective of this work was, initially, to validate a methodology for sodium sulfate measure analysis and evaluate its reproducibility. Analysis to solids content, specific mass and viscosity were also performed. After completion of all tests, a statistical study was made to evaluate the behavior of each parameter obtained experimentally and a correlation between them was established. All analyzed samples of eucalyptus black liquor were used with different concentrations of solids (15 %, 29 % and 39 %). All experimental results of the analysis of sodium sulfate have allowed the validation and reproducibility of the technique that may now be applied to more concentrated liquors to determine the content of sodium sulfate, allowing a study of its influence on scale formation in evaporators. The results obtained for solids content, specific mass and viscosity have also shown consistent values, in agreement with the concentration and type of sample analyzed. Good correlations between parameters were showed
Mestrado
Sistemas de Processos Quimicos e Informatica
Mestre em Engenharia Química

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Salomão, Leandro Caixeta [UNESP]. "Calibração de tanques evaporímetros de baixo custo sob diferentes diâmetros em ambiente protegido." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2012. http://hdl.handle.net/11449/103429.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-10-01Bitstream added on 2014-06-13T20:23:56Z : No. of bitstreams: 1 salomao_lc_dr_botfca.pdf: 703361 bytes, checksum: 5a85cae5235d1ff62e55eb8453d9bafa (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Aplicar a lâmina de água no momento adequado e na quantidade necessária é de fundamental importância para o êxito do empreendimento agrícola irrigado. Para isso, faz-se necessário adotar técnicas de manejo de irrigação que auxiliem na melhor tomada de decisão. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de calibrar tanques evaporímetros de diferentes diâmetros e de baixo custo, com o intuito de avaliar a possibilidade de seu uso para o monitoramento da irrigação em ambiente protegido. O experimento foi conduzido em ambiente protegido na área experimental da Unidade Educacional de Produção de Olericultura do Instituto Federal Goiano, Campus Urutaí, estado de Goiás. Adotou-se o delineamento experimental em blocos casualizados com quatro tratamentos (diferentes diâmetros de tanque evaporímetro) e quatro repetições, totalizando 16 parcelas experimentais, representadas por canteiros de dimensões de 4 m de comprimento por 1 m de largura. Os tanques evaporímetros foram confeccionados com altura padrão de 24 cm, entretanto com diâmetros distintos 52, 43, 35 e 28 cm de diâmetros internos, sendo T1, T2 T3 e T4, respectivamente. Para confecção foram aproveitados tambores metálicos reutilizáveis. As pinturas interna e externa foram feitas com tinta látex prata. Os tratamentos foram constituídos de tanques de diferentes diâmetros internos resultando em níveis de reposição de água no solo, após leitura da evaporação obtida pelos tanques evaporímetros. As leituras foram realizadas com auxilio de uma régua milimétrica fixada na parede interna em todos os tanques...
Apply a irrigation depths layer at the right time and in the needed amount is fundamental to the success of irrigated agricultural enterprise. For this, it is necessary to adopt techniques of irrigation management that assist in making better decision. This work was developed with the aim of gauging evaporimeters tanks of different diameters and low cost, in order to evaluate the possibility of their use for monitoring irrigation in greenhouses. The experiment was conducted in a greenhouse at the experimental area of the Educational Unit of Production of Vegetable Crops of the Federal Institute Goiano, Campus Urutaí, state of Goiás. The experiment was set up as a randomized block design with four treatments (different diameters of evaporimeter tanks) and four replications, being a total of 16 experimental plots represented by beds of dimensions of 4 m long and 1 m wide. Evaporimeter tanks were manufactured with standard height of 24 cm, however with different diameters 52, 43, 35 and 28 cm internal diameter, being T1, T2, T3 and T4, respectively. To make it, it was utilized reusable metal drums. The internal and external paintings were made with latex paint silver. The treatments consisted of tanks of different internal diameters resulting in replacement levels of water in the soil, after reading obtained by evaporation in the evaporimeter tanks. Readings were taken with the help of a millimeter ruler attached to the inside wall in all evaporimeter tanks. It was used as test plant lettuce cv. Veronica. The variables analyzed were: plant height, number of leaves, fresh weight, dry weight, productivity and efficiency of water use. The results showed that it is possible to recommend the use of evaporimeter tanks developed in this work to assist the irrigation management in a protected environment. The calibration methodology... (Complete abstract click electronic access below)

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Salomão, Leandro Caixeta 1982. "Calibração de tanques evaporímetros de baixo custo sob diferentes diâmetros em ambiente protegido /." Botucatu : [s.n.], 2012. http://hdl.handle.net/11449/103429.

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Abstract:

Orientador: Roberto Lyra Villas Bôas
Banca: João Carlos Cury Saad
Banca: Antonio de Pádua Sousa
Banca: Eduardo Henrique Mendes dos Santos
Banca: Thais Regina de Souza
Resumo: Aplicar a lâmina de água no momento adequado e na quantidade necessária é de fundamental importância para o êxito do empreendimento agrícola irrigado. Para isso, faz-se necessário adotar técnicas de manejo de irrigação que auxiliem na melhor tomada de decisão. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de calibrar tanques evaporímetros de diferentes diâmetros e de baixo custo, com o intuito de avaliar a possibilidade de seu uso para o monitoramento da irrigação em ambiente protegido. O experimento foi conduzido em ambiente protegido na área experimental da Unidade Educacional de Produção de Olericultura do Instituto Federal Goiano, Campus Urutaí, estado de Goiás. Adotou-se o delineamento experimental em blocos casualizados com quatro tratamentos (diferentes diâmetros de tanque evaporímetro) e quatro repetições, totalizando 16 parcelas experimentais, representadas por canteiros de dimensões de 4 m de comprimento por 1 m de largura. Os tanques evaporímetros foram confeccionados com altura padrão de 24 cm, entretanto com diâmetros distintos 52, 43, 35 e 28 cm de diâmetros internos, sendo T1, T2 T3 e T4, respectivamente. Para confecção foram aproveitados tambores metálicos reutilizáveis. As pinturas interna e externa foram feitas com tinta látex prata. Os tratamentos foram constituídos de tanques de diferentes diâmetros internos resultando em níveis de reposição de água no solo, após leitura da evaporação obtida pelos tanques evaporímetros. As leituras foram realizadas com auxilio de uma régua milimétrica fixada na parede interna em todos os tanques... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Apply a irrigation depths layer at the right time and in the needed amount is fundamental to the success of irrigated agricultural enterprise. For this, it is necessary to adopt techniques of irrigation management that assist in making better decision. This work was developed with the aim of gauging evaporimeters tanks of different diameters and low cost, in order to evaluate the possibility of their use for monitoring irrigation in greenhouses. The experiment was conducted in a greenhouse at the experimental area of the Educational Unit of Production of Vegetable Crops of the Federal Institute Goiano, Campus Urutaí, state of Goiás. The experiment was set up as a randomized block design with four treatments (different diameters of evaporimeter tanks) and four replications, being a total of 16 experimental plots represented by beds of dimensions of 4 m long and 1 m wide. Evaporimeter tanks were manufactured with standard height of 24 cm, however with different diameters 52, 43, 35 and 28 cm internal diameter, being T1, T2, T3 and T4, respectively. To make it, it was utilized reusable metal drums. The internal and external paintings were made with latex paint silver. The treatments consisted of tanks of different internal diameters resulting in replacement levels of water in the soil, after reading obtained by evaporation in the evaporimeter tanks. Readings were taken with the help of a millimeter ruler attached to the inside wall in all evaporimeter tanks. It was used as test plant lettuce cv. Veronica. The variables analyzed were: plant height, number of leaves, fresh weight, dry weight, productivity and efficiency of water use. The results showed that it is possible to recommend the use of evaporimeter tanks developed in this work to assist the irrigation management in a protected environment. The calibration methodology... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor

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Silva, Diogo Lôndero da. "Análise da formação de gelo e geada e seu efeito no desempenho termo-hidráulico de evaporadores do tipo tubo aletado." Florianópolis, 2012. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/99238.

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Abstract:

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2013-03-04T18:03:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 307726.pdf: 4342097 bytes, checksum: 4f456cdabcf7b81e96a45595a74fb5a9 (MD5)
Os programas governamentais de eficiência energética têm se tornado cada vez mais exigentes quanto à utilização racional e eficiente das fontes de energia, com ações que forçam os fabricantes a desenvolverem produtos de alto desempenho e estimulam os consumidores a adquiri-los. No segmento de refrigeração comercial, responsável por uma significativa parcela do consumo energético nacional, os equipamentos trabalham geralmente com temperaturas de evaporação próximas a -10°C, o que favorece o acúmulo de geada sobre a superfície do evaporador. Dependendo da espessura da camada de geada, observa-se uma drástica redução na taxa de transferência de calor, devida aos efeitos combinados da baixa condutividade térmica da geada e do aumento da perda de carga no lado do ar. Esse último causa um impacto marcante sobre a vazão de ar em circulação. No entanto, a maioria dos trabalhos disponíveis na literatura despreza tal efeito, independentemente da redução da área de passagem do escoamento de ar. Dessa forma, o presente trabalho se propõe a investigar o impacto da formação de geada sobre a capacidade de refrigeração de sistemas comerciais, considerando o acoplamento hidrodinâmico do par evaporador-ventilador. Um aparato experimental capaz de controlar as principais variáveis envolvidas no fenômeno foi construído para obtenção de uma base de dados experimental. Adicionalmente, empregando os princípios de conservação da massa, energia e quantidade de movimento, desenvolveu-se um modelo matemático para simular o crescimento da camada de geada sobre a superfície do evaporador considerando o acoplamento existente entre o ventilador e o evaporador. A base de dados foi empregada para obtenção de uma correlação inédita para a densidade da geada. Os resultados numéricos apresentaram boa concordância com a base de dados, permanecendo dentro da faixa de incerteza das medições. Verifica-se que a elevação do grau de super-resfriamento provoca o aumento da taxa de transferência de massa e a redução da densidade da geada, resultando em uma camada de geada mais espessa. Foram observadas reduções de até 40% na taxa de transferência de calor devido à formação de geada. Adicionalmente, verificou-se que o ventilador e o evaporador devem ser projetados de forma acoplada a fim de manter a capacidade de refrigeração durante um maior período de tempo.
This study presents a numerical and experimental analysis of the thermal-hydraulic performance of tube-fin evaporators for light commercial refrigeration systems under frosting conditions. Since such a kind of appliance is generally designed with air curtains or subjected to frequent door opening, a certain amount of the ambient air infiltrates into the refrigerated space. This promotes the growth of a frost layer on the evaporator surface, which may completely block the gap between the fins if a proper defrost operation does not take place. The frost layer reduces the system cooling capacity by adding an extra thermal resistance to the evaporator tubes and also by reducing the fan-supplied air flow rate. In this study, a closed-loop wind tunnel was used to measure the thermal performance of tube-fin evaporators with different geometries. The air temperature and humidity at the inlet of the evaporator were controlled by the wind tunnel system, while a secondary refrigeration loop was used to set the evaporator surface temperature. The air flow rate was controlled by a variable-speed fan which emulates the real fan behavior. Moreover, frost thickness measurements were also carried out by using a digital camera equipped with zoom lens. The numerical results were compared with the experimental accumulated mass of frost, air pressure drop, air flow rate and cooling capacity, with all the predictions falling within the experimental band of uncertainties. Based on this comparison, a new correlation for the frost density was developed to be specifically applied to light commercial refrigeration products. The results show evaporator cooling capacity reductions up to 40% due to frost formation process. It was observed that the effect of the reduction of the air flow rate on the evaporator cooling capacity surpasses that of the extra thermal insulation of the frost layer. Furthermore, it was observed that, after a reasonable amount of frost has been grown, the louvered-fin evaporator showed a 10% lower cooling capacity when compared to the wavy-fin evaporator with the same fin pitch. These results indicate that under frosting conditions the pair fan-evaporator must be designed as a coupled system, in order to maintain the original refrigeration capacity for longer periods, increasing the time between successive defrosting processes and, therefore, improving the thermal performance of the entire system.

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Waltrich, Maicon. "Projeto e otimização de cassetes de refrigeração para aplicações comerciais." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2012. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/93407.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009
Made available in DSpace on 2012-10-24T21:44:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273146.pdf: 10177382 bytes, checksum: f3b6e0684c26348a9d7d2bcb9a9545f3 (MD5)
O presente trabalho apresenta uma metodologia para o projeto de cassetes de refrigeração onde os componentes do cassete (e.g., condensador, evaporador, compressor) são selecionados através de um algoritmo de otimização baseado na simulação numérica do sistema de refrigeração. Para tanto, modelos matemáticos foram desenvolvidos para cada um dos componentes do cassete, especialmente para os trocadores de calor (evaporador e condensador), uma vez que estes afetam tanto o desempenho quanto o custo do produto. Um modelo tri-dimensional inédito foi então proposto para simular o comportamento termohidráulico de trocadores de calor tubo-aleta com base nos princípios fundamentais da conservação da massa, energia e da quantidade de movimento aplicados tanto ao domínio do ar como do fluido refrigerante. Os resultados das simulações foram validados contra dados experimentais obtidos testando-se diferentes trocadores de calor em um túnel de vento especialmente projetado para esta finalidade. Os sub-modelos do evaporador e do condensador foram então acoplados aos sub-modelos desenvolvidos para o compressor e o dispositivo de expansão com a finalidade de simular o comportamento global do sistema de refrigeração. Os resultados das simulações foram validados contra dados experimentais obtidos testando-se diferentes cassetes de refrigeração em um calorímetro desenvolvido especialmente para esta aplicação, quando se verificou que as previsões do modelo para as pressões de evaporação e condensação, potencia consumida, capacidade de refrigeração e coeficiente de performance apresentaram uma boa concordância com os dados experimentais, com erros na faixa de ±10%. Apos o exercício de validação, o modelo foi empregado para otimizar tanto as geometrias do condensador e do evaporador quanto para selecionar o compressor com base em diferentes critérios de avaliação de desempenho que levam em conta tanto o COP do sistema como o custo do produto. Dois novos cassetes foram então projetados, construídos e testados com base nos resultados da otimização, apresentando uma relação COP / custo ate duas vezes superior ao produto original. Como resultado, propôs-se uma metodologia computacional de projeto e otimização que pode ser empregada a quaisquer sistemas de refrigeração que façam uso de trocadores de calor compactos do tipo tubo-aleta.

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Oro, Marcos Vinício. "Tubos de calor de seção triangular aplicados ao controle térmico de cédulas a combustível do tipo PEM." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2013. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/130895.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianóplis, 2013.
Made available in DSpace on 2015-03-18T20:50:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327914.pdf: 10937671 bytes, checksum: 39b61011d8c45ed87675c2ea6c11ee01 (MD5) Previous issue date: 2013
O arrefecimento de células a combustível é uma preocupação atual da indústria nacional, particularmente no caso de células a combustível do tipo PEM, também conhecida por PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Diversas técnicas de resfriamento são descritas na literatura e consideradas como alternativas de projeto para garantir funcionamento adequado da célula. Em consequência das reações químicas, sua temperatura aumenta a ponto de secar a membrana polimérica, prejudicando o transporte dos íons de hidrogênio e, consequentemente, a geração de eletricidade. Nas unidades portáteis com baixa capacidade, a célula é resfriada pelo próprio ar de alimentação, soprado por ventiladores. São sistemas que geralmente trabalham com baixas densidades de potência e projetados para operar com ar como agente oxidante. Em unidades maiores, de alta densidade de potência, são recomendados sistemas de resfriamento através da circulação de água por canais usinados nas placas de grafite. No presente trabalho são estudados minitubos de calor como alternativa para o arrefecimento de uma unidade de 200 W, disponível no Laboratório de Combustão e Engenharia de Sistemas Térmicos (LabCET), no sentido de garantir operação no intervalo de temperatura requerido, entre 70 e 90 °C. O sistema de controle consiste em um conjunto de trinta minitubos de calor de aço inoxidável, cada um com comprimento de 100 mm, montados em paralelo. O tubo de calor é constituído por um invólucro selado contendo água deionizada como fluido de trabalho, sendo compreendido pelas regiões condensador e evaporador. Cada tubo passa por um processo de conformação que proporciona uma seção transversal triangular. Duas ranhuras axiais provêem o bombeamento capilar necessário para a recirculação do fluido de trabalho. Essa forma de controle representa uma alternativa de baixo custo de fabricação e tecnicamente viável do ponto de vista industrial. Testes foram realizados em tubos de calor individuais com potência aplicada em patamares previamente estabelecidos, entre 2 e 10 W. Um modelo matemático foi utilizado para avaliar o desempenho e principais parâmetros do tubo de calor, incluindo inventário do fluido de trabalho, temperatura de operação e limite capilar. Os resultados mostram que os tubos de calor testados são capazes de dissipar até 10 W, correspondentes à 1,4 W/cm² na seção do evaporador, com a temperatura abaixo de 90 °C, atendendo assim o arrefecimento requerido para a operação da célula.

Cooling fuel cell is a current concern of the national industry, particularly inthe case of PEM fuel cell, also known as PEMFC (Proton Exchange MembraneFuel Cell). Several cooling techniques are described in the literatureand they are considered as design alternatives, to ensure proper functioningof the cell. As a result of chemical reactions, its temperature rises to thepoint of drying the polymer membrane, impairing the transport of hydrogenions and hence the generation of electricity. In low capacity portable unitsthe cell is cooled by the same supply air which is blown by fans. They aresystems that usually work with low power densities and designed to operatewith air as the oxidizing agent. In larger units with high power density,cooling systems by circulating water into channels machined on the graphiteplates are recommended. Mini heat pipes are studied in present work as analternative to cooling a 200 W unit available in the Laboratory of Combustionand Thermal Systems Engineering (LabCET), to ensure operation inthe required temperature range between 70 and 90 C. The control systemconsists of a set of stainless steel mini heat pipes, each one with 100 mmlength, assembled in parallel. The heat pipe consists of a sealed enclosurecontaining deionized water as the working fluid, consisting of the condenserand evaporator sections. Each tube undergoes a mechanical forming processwhich provides a triangular cross section. Two axial grooves provide thenecessary capillary pumping for the working fluid recirculation. This formof control represents a low-cost manufacturing alternative and technicallyfeasible of industrial point of view. Tests were performed in individual heatpipes with power applied at levels previously established between 2 and 10W. A mathematical model was used to evaluate the performance and mainparameters of the heat pipe, including the working fluid inventory, operatingtemperature and capillary limit. The results show that the tested heat pipesare capable of dissipating up to 10 W, corresponding to 1.4 W/cm2 in theevaporator section, with the temperature below 90 C thus meeting thecooling required for the cell operation.

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Westphalen, Denis Libert. "Modelagem, simulação e otimização de sistemas de evaporação." [s.n.], 1999. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/267193.

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Orientador: Maria Regina Wolf Maciel
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-07-24T17:57:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Westphalen_DenisLibert_D.pdf: 6455010 bytes, checksum: 3a22cef0bd90c6692642e8a213d7c608 (MD5) Previous issue date: 1999
Resumo: Sistemas de evaporação são equipamentos de separação com larga aplicação na indústria química e de processamento químico. As inúmeras possibilidades de tipos de arranjos dos efeitos (frontal, reverso ou misto) e da inclusão de acessórios (compressores mecânicos, termocompressores, trocadores de calor, tambores de expansão e correntes de extração tornam a sua modelagem e simulação uma atividade complexa. Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo matemático para a simulação estática e dinâmica de sistemas de evaporação. Este modelo foi implementado na forma de uma programa de computador baseado na programação orientada por objetos e no uso de listas de conexões. A influência de variáveis como número e arranjos dos efeitos, temperatura da alimentação, aproveitamento de condensado e recompressão de vapor no projeto de um sistema de evaporação foi ilustrada no estudo de caso da concentração de soluções de açúcar. A flexibilidade do programa desenvolvido foi exemplificada na simulação estática de um evaporador de suco de laranja, revelando resultados próximos a valores publicados na literatura. A análise de resultados da simulação dinâmica de um equipamento de concentração de suco de maçã mostraram que o modelo dinâmico desenvolvido é capaz de reproduzir dados reais de operação. O estudo de um sistema de concentração de malto-dextrina revelou que um evaporador pode apresentar um comportamento dinâmico complexo com resposta do tipo inversa... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital
Abstract: Evaporation systems are separation processes widely used at chemical and chemical processing industries. The large number of possibilities for effects configuration (frontal, reverse or mixed) and of inclusion of accessories (mechanical conpressors, thermocompressors, heat exchangers, flash coolers and bleed streams) turn its modeling and simulation into a hard task. In this work, it was developed a mathematical model for static and dynamic simulation of evaporation systems. This model was implemented in a computer program based on object-oriented-programming and on the use of linked lists. The influence of variables as effect number and configuration, feed temperature, use of condensate and vapor recompression in a evaporation system were illustrated in a case study of sugar solutions concentration. The flexibility of the software was exemplified at the steady state simulation of an orange juice evaporator, showing results near to published values. The analysis of the dynamic simulation results of an apple juice concentrator showed that the dynamic model developed in this work is able to reproduce real operational data. The study of the malt-dextrin concentration showed that an evaporator can exhibit a complex dynamical behavior with inverse response. Unit operations optimization can not be performed isolated. All pieces of equipment have to be optimized in the context of the overall process... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations
Doutorado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Doutor em Engenharia Química

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Montagner, Gustavo Portella. "Um estudo da aplicação de ciclos transcríticos de CO2 em sistemas comerciais de refrigeração." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2013. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/122834.

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Abstract:

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013.
Made available in DSpace on 2014-08-06T17:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324600.pdf: 20351014 bytes, checksum: 6bd683bffa5d504729c1d812e29165bc (MD5) Previous issue date: 2013

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Franco, Max. "Integração energetica de sistemas de evaporação localizados abaixo do ponto pinch." [s.n.], 2001. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266383.

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Orientadores : Maria Regina Wolf Maciel, Denis Libert Westphalen
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-07-28T19:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franco_Max_M.pdf: 3922752 bytes, checksum: 4394100c9d3140421338561158b19fc5 (MD5) Previous issue date: 2001
Resumo: A evaporação é uma das operações unitárias mais utilizadas na indústria química. A concentração de muitos produtos é feita de forma simples através do uso de evaporadores como, por exemplo, nas indústrias de alimentos, bebidas, tintas e farmacêuticos. Conhecidos como grandes consumidores de energia térmica, os evaporadores têm sido estudados nos últimos anos com o objetivo de redução no consumo de energia. Algumas técnicas, como a evaporação em múltiplos efeitos e o aproveitamento de condensados podem trazer bons resultados, quando se analisa apenas esta operação unitária, isolada do processo. No entanto, melhores resultados podem ser obtidos quando evaporadores não são estudados isoladamente, e sim como parte de um processo. A Análise Pinch constitui um conjunto de ferramentas que auxiliam na otimização de um processo como um todo. Consiste resumidamente na divisão do processo em duas partes independentes, do ponto de vista do balanço de energia. A região com temperaturas acima do ponto pinch apenas consome utilidade do tipo quente, enquanto que a região abaixo do ponto pinch somente consome utilidade fria. Uma metodologia para a integração energética de sistemas de evaporação localizados acima do ponto pinch já foi proposta anteriormente, através da otimização de correntes de extração de vapor. Este trabalho tem por objetivo a complementação desta metodologia. É proposta neste trabalho a integração de sistemas de evaporação localizados abaixo do ponto pinch do processo, através do uso de trocadores de calor intermediários. Esta metodologia foi implementada na forma de um programa de computador baseado na programação orientada por objetos e no uso de listas de conexões. São apresentados casos de estudo, que mostram a possibilidade de economia considerável de utilidades quentes e frias, em função das temperaturas de operação dos efeitos do sistema de evaporação e da localização do ponto pinch do processo. Pode-se concluir então, que a integração energética de sistemas de evaporação conforme proposta neste trabalho de tese, é uma alternativa viável de economia de energia
Abstract: Evaporation is one of the most used unit operations at chemical industries. The concentration of many products is easily carried out through the use of evaporators. Some examples can be found in food, drink, paint and pharmaceutical industries. As a great heat consumer, evaporators have been studied with the objective of reducing their energy consumption. Some techniques, like multiple-effect evaporation and utilization of condensates can bring good results, when this unit operation is analyzed isolated from the process. On the other hand, better results can be obtained when evaporators are analyzed as a part of the whole process. Pinch Analysis is a collection of tools that helps on the optimization of processes, integrating them. Summarily, it consists of the division of the process in two different parts, based on its energy balance. The region with temperatures above the pinch point just receives heat, from hot utilities, whereas the region with temperatures below the pinch point just gives heat, to cold utilities. A methodology for the heat integration of evaporation systems with temperatures located above the pinch point was proposed previously. It is based on the optimization of bleed streams. The objective of this work is to complete this methodology, with the proposal of the heat integration of evaporation systems with temperatures located below the pinch point, based on the use of intermediate heat exchangers. This methodology was implemented in a computer program based on object-oriented-programming and the use of linked lists. Some case studies were presented, showing a considerable reduction of the consumption of hot and cold utilities, as function of the effects' temperature of operation and the localization of the process pinch point. 50, it can be concluded that the heat integration of evaporation systems, as proposed in this work, is a feasible alternative of energy saving
Mestrado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Mestre em Engenharia Química

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Ligero, Eliana Luci 1968. "Estudo de processos de produção de etanol anidro através da destilação extrativa salina com recuperação do agente de separação." [s.n.], 1999. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266320.

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Abstract:

Orientador: Teresa Massako Kakuta Ravagnani
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-07-25T00:51:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ligero_ElianaLuci_D.pdf: 9703979 bytes, checksum: 40e23491829a8944f02860d5215c525f (MD5) Previous issue date: 1999
Resumo: : Uma técnica amplamente utilizada na produção de etanol é a destilação azeotrópica benzeno, cuja propriedade cancerígena é bastante conhecida. Um processo alternativo, ecologicamente viável, é a destilação extrativa salina. O emprego de um sal solúvel na desidratação do etanol possibilita uma redução no consumo energético, além de produzir um etanol livre do agente de separação. Uma etapa importante na produção de etanol anidro através da destilação extrativa salina é a recuperação do sal para posterior reutilização na coluna de destilação. Dois fluxogramas de processos foram propostos para a produção de etanol anidro através da destilação extrativa com acetato de potássio, os quais diferem basicamente na etapa de produção do etanol. Em um dos processo, a alimentação aquosa diluída de etanol é submetida diretamente à destilação extrativa com acetato de potássio, sendo que a recuperação do sal é realizada num sistema de evaporação de múltiplo efeito e numa câmara de secagem ¿spray¿. No segundo processo, a alimentação de etanol é submetida à pré-concentração numa coluna de destilação sem sal e posteriormente submetida à destilação salina, sendo que a recuperação do acetato de potássio é realizada unicamente numa câmara de secagem ¿spray¿. Os equipamentos utilizados nos processo foram simulados individualmente e conectados entre si para a simulação global da planta... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital
Abstract: One technique has been used largely in production of anhydrous ethanol is azeotropic distillation with benzene, which carcinogenic properties are well-known. An alternative process, ecologically viable, is extractive distillation by salt effect. The use of a soluble salt in dehydration of ethanol allows a reduction in energy requirement, besides producing en ethanol free of separating agent. An important stage in the production of anhydrous ethanol by extractive distillation with salt is the salt recovery to be reused in the distillation column. Two process flowsheets were proposed to the production of anhydrous ethanol by extractive distillation with potassium acetate, which differ basically in ethanol production stage. In one of these processes, the aqueous dilute ethanol feed is submitted directly to extractive distillation with potassium acetate and the recuperation of the salt is realized in a multiple effect evaporation system and in a spray dryer. In the other process, the ethanol feed is submitted to preconcentration in a distillation column free of salt and afterwads submitted to salt distillation and the recuperation of the potassium acetate is realized solely in a spray dryer. The equipament utilized in processes were simulated individually and connected among themselves in order to proceed the global simulation of the plant... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations
Doutorado
Sistemas de Processos Quimicos e Informatica
Doutor em Engenharia Química

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Kinoshita, Denise [UNESP]. "Simulação numérica da convecção natural no interior de um refrigerador doméstico." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2011. http://hdl.handle.net/11449/88860.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-04-15Bitstream added on 2014-06-13T19:30:01Z : No. of bitstreams: 1 kinoshita_d_me_ilha.pdf: 2189895 bytes, checksum: 18c800e5f3dc7c91ac3187a97f2410b9 (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Neste trabalho realizou-se um estudo numérico do escoamento em gabinetes de refrigeradores domésticos operando em regime de convecção natural, usando-se o Método de Volumes Finitos. No procedmento numérico, o problema do acoplamento pressão-velocidade foi resolvido pelo algoritmo SIMPLE - Semi Implicit Method for Pressure Linked Equations para malha desencontrada. O esquema Power-Law foi utilizado como função de interpolação para os termos convectivo-difusivos e o TDMA-Tri Diagonal Matrix Algorithm foi usado para resolver os sistemas de equações algébricas. O gabinete do refrigerador foi modelado como uma cavidade tridimensional vazia sem prateleiras e o evaporador foi modelado como uma placa plana vertical com temperatura uniforme prescrita. O código numérico foi verificado parcialmente para problemas clássicos de convecção natural encontrados na literatura. Resultados experimentais preliminares para um refrigerador doméstico comercial de 350 l também foram levantados para a validação do código numérico. Após a validação do código numérico, as influências do posicionamento e temperatura do evaporador nos campos de temperatura e velocidade foram analisadas para três configurações do gabinete: gabinete sem gaveta de verdura, gabinete com gaveta de verdura e gabinete com gaveta de verdura com aberturas laterais. O modelo de gabinete com gaveta de verdura com aberturas laterais mostrou-se o mais adequado para estudar o problema. Nove posições do evaporador foram avaliadas, mostrando que o posicionamento na direção horizontal praticamente não influencia o campo de temperatura e velocidade do escoamento, enquanto que o posicionamento na direção vertical tem uma influencia significativa. Os campos de velocidade e temperatura e a carga térmica do evaporador...
A numerical study of the flow inside cabinets of domestic refrigerators working on natural convection regime is performed in this work using the Finite Volume Method as numerical procedure for solving the governing equations. The pressure-velocity coupling was solved using the algorithm SIMPLE–Semi Implicit Method for Pressure Linked Equations applied to a staggered mesh. The Power-Law scheme was used as interpolation function for the convective-diffusive terms, and the algorithm TDMA-Tri Diagonal Matrix Algorithm was used to solve the systems of algebraic equations. The model was applied to static refrigerator working in steady state with constant and uniform evaporator temperature. The cabinet was considered as an empty three-dimensional cavity without shelves and the evaporator was modeled as a vertical flat plate with prescribed uniform temperature. The numerical code was partially verified for classical natural convection problems usually found in the literature. Preliminary experimental results for a 350 l commercial domestic refrigerator were also obtained for validating the numerical code. After validating the numerical code, the influence of the positioning and temperature of the evaporator on the temperature and velocity fields were analyzed for three cabinet configurations: cabinet without vegetable drawer, cabinet with vegetable drawer, and cabinet with vegetable drawer presenting lateral openings. The model including the vegetable drawer with lateral openings showed to be the best model to study the problem. Nine evaporator positions were evaluated, showing that the positioning in the horizontal direction practically does not affect the temperature and velocity fields of the flow, while the vertical positioning has a significant effect on the results. The temperature and velocity... (Complete abstract click electronic access below)

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Santos, Paulo Henrique Dias dos. "Estudo teórico e experimental da aplicação de meios porosos cerâmicos em LHP e CPL." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2013. http://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/103285.

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Abstract:

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010
Made available in DSpace on 2013-07-16T04:01:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286693.pdf: 31343928 bytes, checksum: a202fb2ac9a934d71e003d674845be5c (MD5)
O controle térmico na indústria eletrônica tem crescido em importância devido à contínua diminuição de tamanho e ao aumento na potência dos componentes. Nestas aplicações, buscam-se dispositivos eficientes de transferência de calor, capazes de transferir grandes cargas de calor com uma diferença mínima de temperatura. Neste contexto, os tubos de calor (Heat Pipes - HPs), os tubos de calor em forma de circuito (Loop Heat Pipes - LHPs) e as bombas capilares (Capillary Pumping Loops - CPLs) são alternativas confiáveis e viáveis para a dissipação de calor. Os evaporadores capilares da maioria dos LHPs e CPLs utilizam meios porosos feitos de metal ou de plástico. Neste trabalho, um meio poroso cerâmico é proposto para aplicações em LHPs e CPLs. O desempenho do meio poroso cerâmico como evaporador capilar é analisado teórica e experimentalmente. Primeiramente, é feita uma análise teórica de transferência de calor e de massa de um evaporador capilar plano com uma estrutura porosa formada por uma ou duas camadas com propriedades diferentes. O meio poroso tem formato de um disco e é instalado entre os canais de líquido e de vapor. Um fluxo de calor externo é aplicado à superfície superior da estrutura porosa onde ocorre a evaporação do fluido de trabalho. A transferência de calor e de massa é modelada usando as equações macroscópicas de conservação da energia e da massa. O fluido é assumido incompressível, prevalece o equilíbrio térmico local e a Lei de Darcy é usada para modelar o fluxo viscoso dentro do meio poroso. Os modelos desenvolvidos permitem verificar o efeito das variáveis de projeto no desempenho do evaporador capilar tais como fluidos de trabalho, dimensões, permeabilidade, raio médio de poros e condutividade térmica do meio poroso. Para as análises experimentais, testes de desempenho de dois LHPs, um utilizando acetona e o outro água como fluidos de trabalho, foram realizados para potências de até 25 W. Além disso, testes de desempenho de um CPL usando água foram realizados para potências de até 30 W. O meio poroso cerâmico utilizado possui 50% de porosidade, distribuição de raio de poro entre 1 e 3E-6 m e uma permeabilidade de 1,5 E-14 m2. Considerando uma temperatura de operação limite de 100 °C e regime permanente, os LHPs foram capazes de transferir até 15 W para água e 25 W para acetona, enquanto que o CPL foi capaz de transferir até 30 W. Apesar do bom desempenho dos sistemas de bombeamento capilar avaliados, observou-se que mais pesquisas ainda são necessárias, buscando otimizar as propriedades termofísicas do meio poroso cerâmico e melhorar o projeto dos LHPs e do CPL.

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Núñez, Justo Juan Carlos, and Espinoza José Román Sifuentes. "Uso del calor residual generado en el pre-secado de la harina de pescado, para concentrar el agua de cola, utilizando evaporadores de película descendente." Universidad Nacional de Ingeniería. Programa Cybertesis PERÚ, 2008. http://cybertesis.uni.edu.pe/uni/2008/nunez_jj/html/index-frames.html.

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Leite, Brenno Santos. "Contribuição ao estudo do mecanismo de formação e precipitação de sais de sódio em evaporadores de licor negro de eucalipto visando seu controle e prevenção." [s.n.], 2012. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266677.

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Abstract:

Orientador: José Vicente Hallak d'Angelo
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Made available in DSpace on 2018-08-21T16:01:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_BrennoSantos_D.pdf: 2261733 bytes, checksum: 645cd7fdea0a4b3aadd5357222e37a40 (MD5) Previous issue date: 2012
Resumo: O licor negro é um subproduto do processo de digestão da madeira em fábricas de celulose e papel, composto por frações orgânicas e inorgânicas. Após o processo de digestão, o licor negro apresenta um teor de sólidos secos de aproximadamente 15% e para que possa ser queimado na caldeira de recuperação química é necessário elevar esse teor para valores próximos de 75%. Este processo de concentração do licor é feito em um sistema de evaporação múltiplo efeito. Propriedades físico-químicas do licor, tais como massa específica, teor de sólidos secos, viscosidade e teor de sais de sódio sofrem forte dependência do tipo de madeira processada e das condições de operação durante o processo de digestão. O conhecimento destas propriedades e da relação entre elas auxilia no controle do processamento do licor e pode permitir um maior aproveitamento energético de toda a unidade de recuperação. Quando o licor negro atinge altas concentrações de sólidos (superiores a 50%), observa-se precipitação de sais responsáveis pela formação de incrustações na superfície de transferência de calor dos evaporadores e concentradores, reduzindo a eficiência do sistema de evaporação. O presente trabalho tem como objetivo geral, investigar e compreender o mecanismo de formação e precipitação de sais de sódio, durante o processo de concentração do licor negro, os quais podem formar incrustações que prejudicam o bom desempenho do processo, por meio de um estudo e correlação de suas propriedades físico-químicas, avaliando sua influência na solubilidade dos sais inorgânicos presente no licor. Ressalta-se que os primeiros sais a precipitarem são os sais de sódio, mais especificamente o carbonato e o sulfato de sódio. Sendo assim, compreender o mecanismo que promove a redução de sua solubilidade é muito importante para entender o comportamento dos demais sais presentes no licor negro. Foi possível desenvolver um modelo capaz de avaliar a solubilidade do sulfato de sulfato de sódio considerando as características especificas do licor negro. Também, com base neste modelo de solubilidade foi possível compreender a lógica do efeito da inversão de solubilidade de um determinado sal sobre o comportamento do sistema, possibilitando compreender o mecanismo de formação das primeiras precipitações no licor negro de eucalipto
Abstract: In pulp and paper mills the aqueous solution extracted from the pulping process in the wood digester is named black liquor, which consists of organic and inorganic compounds. When leaving the digester sector black liquor has about 15 %/mass of solids and to be used as a fuel in the recovery boiler it is necessary to raise this solids content to 75 %/mass, removing water in a battery of multiple effect evaporators. Some black liquor physical properties, such as density, solids content, viscosity and sodium salts content, are strongly dependent on the kind of wood processed (hardwood or softwood) and on operating conditions during the digestion process. Knowledge and comprehension of the relationship between these physical properties of black liquor are essential for studies aiming at a better energetic performance of the black liquor evaporation unit. When black liquor reaches higher solids content (above 50 %/mass), scaling formation is observed on the heat transfer surfaces of evaporators and concentrators, due to precipitation of sodium salts, reducing the overall efficiency of this equipment. The aim of this work is to investigate and comprehend the mechanism of formation and precipitation of sodium salts in eucalyptus black liquor evaporators, through the study of the relationship between some physical proprieties (density, viscosity, total solids content) evaluating their influence over the solubility of sodium salts content in industrial black liquor samples. This greater comprehension and knowledge of the mechanism which is responsible for the reduction of the solubility of these salts is very important for the development of alternative methods to avoid or reduce scaling formation. The results have shown that it is possible to use a model to estimate sodium sulfate solubility limit and comprehend the formation mechanism of the first scaling and the behavior of the salts in the system
Doutorado
Sistemas de Processos Quimicos e Informatica
Doutor em Engenharia Química

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Kinoshita, Denise. "Simulação numérica da convecção natural no interior de um refrigerador doméstico /." Ilha Solteira : [s.n.], 2011. http://hdl.handle.net/11449/88860.

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Abstract:

Orientador: José Luiz Gasche
Banca: Cassio Roberto Macedo Maia
Banca: Sidnei José de Oliveira
Resumo: Neste trabalho realizou-se um estudo numérico do escoamento em gabinetes de refrigeradores domésticos operando em regime de convecção natural, usando-se o Método de Volumes Finitos. No procedmento numérico, o problema do acoplamento pressão-velocidade foi resolvido pelo algoritmo SIMPLE - Semi Implicit Method for Pressure Linked Equations para malha desencontrada. O esquema Power-Law foi utilizado como função de interpolação para os termos convectivo-difusivos e o TDMA-Tri Diagonal Matrix Algorithm foi usado para resolver os sistemas de equações algébricas. O gabinete do refrigerador foi modelado como uma cavidade tridimensional vazia sem prateleiras e o evaporador foi modelado como uma placa plana vertical com temperatura uniforme prescrita. O código numérico foi verificado parcialmente para problemas clássicos de convecção natural encontrados na literatura. Resultados experimentais preliminares para um refrigerador doméstico comercial de 350 l também foram levantados para a validação do código numérico. Após a validação do código numérico, as influências do posicionamento e temperatura do evaporador nos campos de temperatura e velocidade foram analisadas para três configurações do gabinete: gabinete sem gaveta de verdura, gabinete com gaveta de verdura e gabinete com gaveta de verdura com aberturas laterais. O modelo de gabinete com gaveta de verdura com aberturas laterais mostrou-se o mais adequado para estudar o problema. Nove posições do evaporador foram avaliadas, mostrando que o posicionamento na direção horizontal praticamente não influencia o campo de temperatura e velocidade do escoamento, enquanto que o posicionamento na direção vertical tem uma influencia significativa. Os campos de velocidade e temperatura e a carga térmica do evaporador... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: A numerical study of the flow inside cabinets of domestic refrigerators working on natural convection regime is performed in this work using the Finite Volume Method as numerical procedure for solving the governing equations. The pressure-velocity coupling was solved using the algorithm SIMPLE-Semi Implicit Method for Pressure Linked Equations applied to a staggered mesh. The Power-Law scheme was used as interpolation function for the convective-diffusive terms, and the algorithm TDMA-Tri Diagonal Matrix Algorithm was used to solve the systems of algebraic equations. The model was applied to static refrigerator working in steady state with constant and uniform evaporator temperature. The cabinet was considered as an empty three-dimensional cavity without shelves and the evaporator was modeled as a vertical flat plate with prescribed uniform temperature. The numerical code was partially verified for classical natural convection problems usually found in the literature. Preliminary experimental results for a 350 l commercial domestic refrigerator were also obtained for validating the numerical code. After validating the numerical code, the influence of the positioning and temperature of the evaporator on the temperature and velocity fields were analyzed for three cabinet configurations: cabinet without vegetable drawer, cabinet with vegetable drawer, and cabinet with vegetable drawer presenting lateral openings. The model including the vegetable drawer with lateral openings showed to be the best model to study the problem. Nine evaporator positions were evaluated, showing that the positioning in the horizontal direction practically does not affect the temperature and velocity fields of the flow, while the vertical positioning has a significant effect on the results. The temperature and velocity... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

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Zurita, Edwin José Castillo. "Avaliação da inversão da sacarose em um sistema de evaporação (evaporador de filme descendente com promotor de película)." Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-11082008-140625/.

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Abstract:

Neste trabalho é apresentada a avaliação da inversão da sacarose em um sistema constituído de um Evaporador de filme descendente com promotor de película. Foi feita a modelagem da inversão considerando-se os balanços de massa e de entalpia e a cinética de inversão no tubo de evaporação. Os principais parâmetros considerados foram: constante cinética (k), taxa de evaporação(mv), concentração de açúcares totais (C), vazão do líquido no tubo de evaporação (q), pH, temperatura (T) e tempo de residência no tubo de evaporação (T). Usaram-se dois métodos para a resolução do modelo, a primeira através da integração numérica do modelo (Runge Kutta de 4ta ordem) e a outra através de equacionamento simplificado a partir valores médios das propriedades, pH, e calculando as constantes cinéticas nas temperaturas efetivas em cada zona do tubo de evaporação, Tefa (zona de aquecimento) e Tefe (zona de evaporação), possibilitando assim, a integração analítica do modelo. Foram calculados os valores do volume do líquido (V) através dos dois métodos. Os resultados foram expressos em função da vazão do líquido (q). Verificou-se que os resultados calculados pelos dois métodos foram muito próximos. Os modelos desenvolvidos podem ser aplicados para a otimização do processo de evaporação visando à minimização da inversão da sacarose. O método desenvolvido possibilita a determinação do tempo de residência no tubo de evaporação.
In this work the evaluation of sucrose inversion in a system formed by falling film Evaporator with Promoter of film is presented. The modeling was made considering: mass and enthalpy balances and the kinetic of inversion in the evaporation tube. The mean parameters investigated were: kinetic constant (k), evaporation rate (mv), concentration of total sugars (C), volumetric velocity of the liquid in the evaporation tube (q), pH, temperature (T) and residence time in the evaporation tube (T). Two methods was used to solve the model, the first by numeric integration (Runge Kutta 4th Order) and the other by analytic integration of simplified model considering mean values of properties and pH, and the kinetic constant calculates at effective temperatures in each zone of the evaporation tube, Tefa and Tefe, allowed the analytic integration of the model. The volume of liquid in the evaporation tube (V) was calculated by the two methods (numeric integration and simplified methods). The results were expressed as a function of liquid flow rate (q). It was verified that the values obtained by the two methods were very closed. These models can be used for the optimization of the evaporation process emphasizing the minimization of the sucrose inversion. The methodology could be used for the determination of the residence time in the evaporation tube.

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Assis, Adilson Jose de. "Identificação e controle de processos não lineares utilizando redes neurais artificiais." [s.n.], 2001. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/267577.

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Abstract:

Orientador: Rubens Maciel Filho
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-09-11T20:57:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assis_AdilsonJosede_D.pdf: 6105753 bytes, checksum: 9010c90975f2c752f4b1df55a7471934 (MD5) Previous issue date: 2001
Resumo: Considerando que a maioria dos processos industriais de interesse da Engenharia Química apresentam certo grau de não linearidade inerente ou introduzido por sistemas de controle automático, surge a importante necessidade de se investigar o desempenho de novas técnicas advindas da inteligência artificial, cujo interesse aqui está nas redes neurais artificiais, capazes de lidar com não linearidades de modo direto. Realizou-se neste trabalho uma ampla revisão bibliográfica referente à identificação e controle de sistemas não lineares. As várias possibilidades de identificação de sistemas dinâmicos utilizando modelos empíricos paramétricos foram apresentadas segundo uma visão unificada, com ênfase nos métodos baseados em redes neurais artificiais. Revisou-se também de modo amplo as principais técnicas de controle desenvolvidas para processos não lineares assim como as principais aplicações reportadas na literatura no âmbito da Engenharia Química. Posteriormente, utilizando-se de dois processos característicos da Engenharia Química, a saber, (1) dois reatores tanques conectados em série, nos quais ocorrem uma reação exotérmica, e com troca térmica; (2) evaporador de duplo efeito; foram discutidas várias possibilidades de identificação e controle utilizando redes neurais, em diversos níveis. Os resultados, obtidos por simulação computacional, mostram o potencial de utilização das redes neurais (na forma NNARX e NNSSIF), especialmente nas técnicas de controle preditivo, onde os melhores resultados foram obtidos. O primeiro sistema considerado possui dinâmica complexa e uma entrada e uma saída apenas (SISO), sendo que o segundo sistema possui múltiplas entradas e saídas (MIMO). Unindo técnicas advindas da inteligência artificial, como as redes neurais artificiais, métodos clássicos de identificação e a moderna teoria de controle, mostrou-se como estas metodologias podem ser utilizadas com sucesso na busca de melhores desempenhos dos processos químicos sob a ação do controle automático
Abstract: Considering that most of the industrial processes of interest to Chemical Engineering present a certain degree of inherent non-linearity or one introduced by systems of automatic control, an important necessity of inquiring about the performance the new techniques derived from artificial intelligence, whose interest here is in the artificial neural networks, capable of dealing with non-linearity in a straightforward way. It was made in this work a thorough bibliographical review related to the identification and control of non-linear systems. The various possibilities of identification of dynamic systems using parametric empirical models were presented according to a unifying view, with emphasis in the methods based on artificial neural networks. The main control techniques developed for non-linear processes as well as the main uses reported in literature on the Chemical Engineering field were also thoroughly reviewed. Afterwards, making use of two processes typical ofthe Chemical Engineering, (1) two tanks reactors connected in series, in which a exothermal reaction occur, with thermal exchange; (2) double effect evaporator; various possibilities of identification and control using neural networks were discussed, in several levels. The results, obtained through computer simulation, show the potential usage of neural networks (in the form NNARX and NNSSIF), especially in the techniques of predictive control, where the best results were obtained. The first system taken into account has complex dynamics and Single Input, Single Output (SISO), whereas the second system has Multiple Input, Multiple Output (MIMO). Uniting techniques derived from artificial intelligence, such as artificial neural networks, classic methods of identification and the modem theory of control, it was shown that these methodologies can be successfully used in the search for better performances of chemical processes under the action of automatic control
Doutorado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Doutor em Engenharia Química

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Dissertations / Theses on the topic 'Evaporadores'

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