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[en] DESIGN OF AN INTAKE AIR CONDITIONER FOR ENGINE TESTING / [pt] PROJETO DE UM CONDICIONADOR DO AR DE ADMISSÃO PARA TESTES DE MOTORESMARVIN ALDO CHANCAN LEON 09 October 2012 (has links)
[pt] Os laboratórios projetados para testes de motores de combustão interna
trabalham sob normas que especificam métodos de ensaios aplicados
à avaliação do desempenho do motor. Um motor veicular testado em um
dinamômetro de bancada possui equipamentos auxiliares necessários para
garantir condições de ensaio específicas, tal como a temperatura do ar de
admissão, que deve ser mantida dentro dos valores indicados nas condições-padrão de referência da aplicação pretendida. Diante deste cenário,
é evidente a importância de um estudo dos sistemas de condicionamento
presentes nas salas de testes de motores. Esta dissertação apresenta o projeto,
dimensionamento e simulação de um sistema de condicionamento que
controla a temperatura e umidade do ar de admissão para realização de
testes de motores de combustão dispostos em dinamômetros de bancada,
independente das condições ambientais. A modelagem dinâmica do condicionador
de ar e seus componentes (trocador de calor de água gelada,
aquecedor elétrico e umidificador) foi implementada no EES. O sistema de
controle PID com dois esquemas de ajuste de ganhos (utilizando a fórmula
de Ziegler-Nichols, e auto-sintonizado on-line por um sistema supervisório
fuzzy) foi desenhado no MATLAB. Para avaliar o desempenho do condicionador
e do seu sistema de controle foi estabelecida uma comunicação através
do intercâmbio dinâmico de dados entre o MATLAB e o EES. Um estudo de
simulação comparativa entre ambos esquemas de ajuste dos controladores,
mostra que a estratégia de controle fuzzy supervisório PID proposta permite
obter um melhor desempenho dinâmico do sistema condicionador, em termos
de estabilidade diante variações tanto na vazão quanto nas condições
do ar de admissão, segundo os resultados obtidos na simulação com dados
experimentais de um motor Diesel testado sob o ciclo de ensaios dos 13
modos em estado estacionário (ESC test) para certificação de emissões. / [en] Engine testing laboratories designed for automotive vehicles operate
under standards that specify test methods used to evaluate the performance
of internal combustion engines. A vehicle engine tested on a dynamometer
bench has auxiliary equipment required in order to ensure the test conditions,
such as intake air temperature which must be maintained within the
specified values by standard reference conditions of the intended application.
Given this backdrop, it is clear the importance of study of conditioning
systems present in engine test facilities. This dissertation presents the
design, implementation and simulation of a conditioning system that controls
temperature and humidity of the intake air for testing of combustion
engines arranged in a dynamometer bench, regardless of ambient conditions.
The dynamical modelling of the air conditioner and its components (chilled
water heat exchanger, electric heater and humidifier) was implemented in
EES. The PID control system with two gains adjustment schemes (using
the Ziegler-Nichols formula, and self-tuned on-line with a fuzzy supervisory
system) was designed in MATLAB. The conditioning unit performance and
its control system was assessed using a communication established through
of the dynamic data exchange between EES and MATLAB. A comparative
simulation study on both schemes for tuning of controllers shows that the
use of the PID supervisory fuzzy control strategy proposed allows for considerable
improvements in dynamic performance of the system, in terms of
stability on both variation in flow rate and conditions of the intake air, according
to the results obtained in the simulation with experimental data of
a heavy-duty Diesel engine over the test cycle 13 steady state modes (ESC
test) for emission certification.
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[en] ANALYSIS OF OPEN SOLAR AIR CONDITIONING SYSTEMS / [pt] ANÁLISE DE SISTEMAS ABERTOS DE CONDICIONAMENTO DE AR UTILIZANDO ENERGIA SOLARJOSÉ JAMES MENDES PESSOA 07 October 2011 (has links)
[pt] Devido ao interesse crescente na utilização da energia solar no condicionamento de ar e secagem de alimentos, o presente trabalho descreve diversos ciclos solares de condicionamento de ar e apresenta um modelo de simulação das condições de operação e desempenho dos equipamentos usados num ciclo aberto de condicionamento.
O modelo calcula o ciclo termodinâmico e especifica as características de transferência de calor e massa dos equipamentos para sistemas de qualquer capacidade térmica. Os resultados encontrados são exemplificados para sistemas de 1 a 5 toneladas de refrigeração de capacidade. / [en] Due to the increasing interest in the use of solar energy for air contioning and drying of foods, the present work describes different cycles of solar air conditioning and presents a model for simulating the operating conditions and the performance of the equipaments used in an open air conditioning cycle.
The model calculates the termodynamic cycle and specifies the heat and mass transfer characteristics of the equipments for systems of any cooling capacity. The results are exemplified for systems of 1 to 5 refrigerating tons of cooling capacity.
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[en] ANALYSIS OF CHARACTERISTICS AND PERFORMANCE OF PARALLEL-PLATE SOLAR REGENERATOR FOR LIQUID DESICCANT IN AIR CONDITIONING / [pt] ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS E DESEMPENHO DE REGENERADORES SOLARES DE PLACAS PARALELAS PARA DESUMIDIFICADORES LÍQUIDOS EM CONDICIONAMENTO DE AR30 September 2011 (has links)
[pt] A determinação dos coeficientes convectivos de troca de massa em regeneração (retirada de água) de desumidificante líquido (trietileno glicol), para posterior utilização em condicionamento de ar,utilizando-se coletores solares planos é feita neste trabalho.
A partir de balanços de massa e calor, é desenvolvido um modelo para o cálculo de um trocador de massa do tipo placas paralelas analogamente ao cálculo de torres de resfriamento, levando-se, entretanto, em consideração o abaixamento da pressão de vapor d água em equilíbrio com a solução aquosa de trietileno glicol.
Das experiências realizadas com esta geometria, é possível estimar um valor médio para o número de Lewis, e correlação de vazões líquido-ar.
Utilizando-se a analogia existente entre as transferências de calor e de massa, obtém-se uma correlação válida para a variação das características geométricas do coletores solares planos utilizados na regeneração do líquido desumidificante, bem como vazões e temperaturas de operação.
É realizada finalmente uma análise das incertezas das medidas associadas aos valores de Merkel, Le e Lep obtidos, objetivando-se o estudo da confiabilidade das correlações desenvolvidas e do modelo de cálculo do regenerador. / [en] This experimental research deals with the determination of the mass transfer coefficient in the regeneration processo of a liquid dehumidifier (triethylene glycol), used in a solar air condittioning system.
It is also developed, from na overall energy and massabalance, a model for calculating a parelal plate type regenerator using the same methodology as already accepted for designing colling towers. The model includes the lowering of the water vapor pressure in equilibrium with the aqueous glycol solution
The heat and mass transfer analogy hás been used for obtaining na expression for the mass transfer coefficient from heat tranfer data, which is useful for designing solar regenerators from geometry, flow rates and temperature conditions.
Finally, an uncertainty analysis of the Merkel, Le and Lep parameters has been carried on to validate the correlation developed from experimental data.
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[pt] ESTUDO NUMÉRICO EXPERIMENTAL DA TERMOACUMULAÇÃO EM ESFERAS / [en] NUMERICAL EXPERIMENTAL STUDY OF THERMAL STORAGE IN SPHERESJUAN JOSE MILON GUZMAN 12 January 2012 (has links)
[pt] Um dispositivo experimental foi desenvolvido para investigar o desempenho térmico de um sistema de armazenamento de frio que utiliza água como material com mudança de fase (MMF) em esferas rígidas e contém um elemento interno para responder às variações da massa específica do MMF durante o processo. A maioria das experiências de dispositivos de armazenamento térmico em capsulas tem uma variação em suas dimensões externas devido à expansão ou contração é interiormente absorvida, a forma externa permanece invariável e podem ser evitados problemas de variação de volume e acomodação das capsulas em tanques de armazenamento. Neste trabalho são investigados os sistemas encapsulados esféricos com elemento interno (diafragma) que absorve a variação de volume para manter constante o diâmetro externo.A esfera é esfriada por um fluxo externo de Mistura Álcool-Água controlado por um banho de temperatura constante. Foram investigadas várias situações para temperaturas diferentes e regimes de fluxo. São monitorados o campo de temperatura, a posição de interface e a transferência de calor dentro das esferas. Implementou-se um modelo numérico para a avaliação dos resultados experimentais. O programa dói preparado na linguagem de programação Fortran e as comparações foram feitas no campo de temperaturas, frente de solidificação, e energia removida. A vantagem ou desvantagem de cada caso são apresentadas. / [en] An experimental apparatus was developed to investigate the thermal performance of a cold storage system utilizing rigid spheres containing an internal element to account for dilatation or contraction of the material during the change of phase. Most of the encapsulated thermal storage devices experiments a variation in its external dimensions due to the expansion or contraction that appear in the freezing or melting processes. If the expansion or contraction is absorbed internally, the external shape remain invariable and accommodation problems in storage tanks can be avoided. In spherical encapsulated systems, the internal element absorbs the volume variation in order to maintain constant the outside diameter. To develop the absorber, different sizes of spheres were investigated, as well, different shapes of absorbers. The sphere is cooled or heated by an external flow controlled by a constant temperature bath. Several situations were investigated for different temperatures and flow regimes. During the changing of phase, the temperature field, the interface position and the convection
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[en] EXPERIMENTAL STUDY OF SUPERCOOLING WATER IN CYLINDRICAL CAPSULES APPLIED TO THE THERMAL STORAGE / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DO SUPER-RESFRIAMENTO DA ÁGUA EM CÁPSULAS CILÍNDRICASJUAN JOSE MILON GUZMAN 11 November 2004 (has links)
[pt] Um dispositivo experimental foi desenvolvido para o estudo
do super-resfriamento da água em cápsulas cilíndricas
visando sua utilização em processos de termo-acumulação. A
bancada experimental é constituída basicamente por: seção
de teste, sistema de resfriamento, sistema de visualização
e sistema de aquisição e armazenamento de dados. A
temperatura do fluido externo, ou fluido de transferência
(FT), uma solução aquosa de álcool a 50% por volume, foi
mantida fixa por um banho de temperatura controlada
durante cada teste. O trabalho foi dividido em quatro
etapas. A primeira trata do estudo estatístico do super-
resfriamento e nucleação, onde foram utilizadas 4 cápsulas
de materiais distintos (alumínio, bronze, PVC e acrílico)
de 45 mm de diâmetro, com diferentes temperaturas do FT. A
segunda etapa investiga a Taxa de Resfriamento, parâmetro
que quantifica a queda da temperatura e influencia
fortemente o superresfriamento e a nucleação. Na terceira
etapa, foi estudada a influência da rugosidade da parede
interna da cápsula. Nesta etapa, quatro diferentes
cápsulas de alumínio, com diferentes rugosidades, foram
utilizadas. Finalmente, na quarta etapa, foram realizadas
visualizações do processo de nucleação para posterior
processamento e melhor entendimento do fenômeno. Os
resultados obtidos indicam que o material da cápsula
(condutividade e rugosidade) e a temperatura do FT têm
grande influência nos fenômenos de super-resfriamento e
nucleação da água em cápsulas cilíndricas, afetando,
fortemente, o processo de mudança de fase. / [en] An experimental device was developed to investigate the
supercooling phenomenon in water inside cylindrical
capsules used for cold storage process. The experimental
device is formed by the test section, the cooling system,
the visualization system and the data acquisition and
storage system. The temperature of the transfer fluid
(TF), a water-alcohol mixture (50% volume), is controlled
by a constant temperature bath (CTB). The work was divided
in four stages. The first is the statistical study of the
supercooling and nucleation phenomena, where four capsules
of 45 mm diameter made with different materials (aluminum,
brass, PVC and acrylic) had been used, with different
temperatures of the FT. The second stage studies the
Cooling Rate, a parameter related to the supercooling and
nucleation phenomena. In the third stage, the influence of
the superficial roughness of the internal wall was
investigated. Four aluminum capsules, with different
roughness, were used. Finally, in the fourth stage,
visualizations of the nucleation process had carried out,
for posterior processing and analysis. The results
indicate that the material of the capsule (conductivity
and roughness) and the temperature of the TF have a
considerable influence in the supercooling and nucleation
phenomena of the water inside cylindrical capsules,
strongly affecting the phase change process.
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[en] EVALUATION OF THE GAS LOAD INFLUENCE ON AN AUTOMOTIVE AIR CONDITIONING SYSTEM / [pt] AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA CARGA DE GÁS EM UM SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE AR AUTOMOTIVORAFAEL PRUDENCIO SACSA DIAZ 07 July 2003 (has links)
[pt] A tecnologia automotiva moderna alcança progressos
consideráveis tanto no aspecto mecânico como funcional, com
esses avanços tecnológicos, o maior progresso foi feito na
estrutura dos automóveis e dos sistemas de ar condicionado.
O presente trabalho é desenvolvido considerando a
importância da utilização de gás refrigerante, já que se
tornou um assunto ambiental de grande importância pelo
fato de ter um papel na destruição da camada de ozônio.
Foi construída uma bancada experimental que consta de duas
câmaras isoladas para a colocação do equipamento,
instrumentos, dispositivos de medição e geração de
carga térmica, em seguida foi montado um condicionador de
ar automotivo composto por componentes originais do sistema
de condicionamento de ar de um automóvel para simular
funcionamentos, com a finalidade de avaliar os parâmetros
de funcionamento afetados quando são utilizadas diferentes
cargas de gás refrigerante.
Foram realizados testes controlando a temperatura e umidade
constantes no habitáculo automotivo (câmara 1), para
variações de temperatura na câmara (2), da vazão mássica no
sistema e variações de torque e velocidade, no sistema
motor - compressor, com diferentes quantidades de gás
refrigerante originando situações de insuficiência de
carga, carga adequada e sobre carga.
Para o controle da carga térmica dentro das câmaras foram
utilizados controladores de potência e um software
aplicativo. Os parâmetros de operação do equipamento foram
obtidos e arquivados mediante um sistema automático de
aquisição de dados.
Os resultados experimentais mostraram o comportamento real
do ciclo de refrigeração, a queda de pressão nas linhas de
descarga e de sucção, assim como no condensador e no
evaporador. Apresenta-se o sub-resfriamento do refrigerante
na saída do condensador bem como o superaquecimento na
sucção. Verifica-se uma tendência politrópica, no lugar do
processo isentrópico do ciclo ideal. Esta divergência
do ciclo faz com que a temperatura de descarga do
compressor (T2) seja elevada.
A carga de gás refrigerante exerce influência no desempenho
de um sistema de condicionamento de ar e os resultados do
presente trabalho concordaram bem com as expectativas
teóricas do problema considerado. / [en] The modern automotive technology reaches considerable
progress s in the mechanical aspect as in the functional,
with these technological advances, the biggest progress was
made in the structure of the automobiles and in the air
conditioning systems. Considering the importance of the use
of refrigerant, the present work is developed, because the
refrigerant gas became a great importance ambient subject
for its paper in the ozone layer destruction.
An experimental bench was constructed; it consists of two
isolated chambers, where equipment, instruments, devices of
measurement and thermal load generation were installed.
After that, an automotive air conditioner was mounted, made
up of original components from an automobile air
conditioning system to simulate operation, with the purpose
to evaluate the operation parameters affected when using
different refrigerant loads.
Tests with constant temperature and humidity in the
simulated automotive chamber (1) for variations of chamber
(2) temperature, of mass outflow in the system
and variations of torque and speed in the motor-compressor
system were performed with different refrigerating amounts
creating situations of insufficient load, adequate
load and over load.
For the chambers thermal load controlling, power
controlling and appropriate software were used. The
equipment operational parameters had been gotten and filed
by means of an automatic data acquisition system. The
experimental results had shown the real behavior of the
refrigeration cycle, the pressure drop in the discharge and
suction lines, as well as in the condenser and the
evaporator. Also the refrigerant sub-cooling in the exit of
the condenser, the gas overheating in the suction, the
polytrophic trend instead of the ideal cycle isentropic
process was observed. This divergence from the ideal cycle
makes the discharge compressor temperature (T2) was higher.
The refrigerant gas charge influences the performance of an
air conditioning system and the present work results agreed
well with the theoretical expectations for the considered
problem.
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