Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura, Kamal Abdel Radi Ismail / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T14:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Benta_EdnaSantiago_D.pdf: 5782041 bytes, checksum: 9d6cfbaef9f969ec862ca4c60ac1ed9d (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: No presente trabalho foi estudado experimental e numericamente o processo de solidificação da água ao redor de tubos curvos com diferentes temperaturas de entrada do fluido remgerante e números de Dean, que quantificam o grau de curvatura do tubo. O principal objetivo fundamenta-se em analisar a influência desses parâmetros sobre a espessura da camada de gelo, uma vez que uma das principais aplicações deste trabalho consiste em levantar parâmetros de projeto para armazenadores de calor latente. A espessura da camada de gelo foi determinada fotograficamente, isto é, através de uma câmara de vídeo que capturava as imagens da camada em intervalos pré-determinados de tempo, e eram posteriormente digitalizadas. Foi desenvolvido um programa numérico condutivo, sendo utilizada a técnica de imobilização da fronteira móvel, e as equações diferenciais do modelo discretizadas pelo método de volumes finitos. COlTelações para Nusselt nas curvaturas externa e interna do tubo foram empregadas no modelo. Como foram poucos os trabalhos experimentais e teóricos encontrados relacionados à solidificação da água ao redor de tubos curvos, este trabalho vem contribuir neste sentido / Abstract: An experimental and theoretical investigation of water solidification around curves pipes with different brine inlet temperatures and Dean numbers, that quantify the curvature ratio of the pipe, was performed. The main objective of this work dea1s with the influence of these parameters upon the thickness ofthe frozen layer once one ofthe main application of this work consists on to obtain parameters that can be applied in the design of latent heat storage. The thickness of the frozen layer was assayed by photography, namely, a video camera was used in order to obtain images of the frozen layer at chosen time intervals and further digitized. A conductive numerical program has been developed using the moving boundary immobilization technique with the differential equations of the model discretized by the finite volume method. Nusselt correlations for the outer and inner tube curvature were used in this mode!. Few experimental and theoretical works have been found in the literature concerned to water solidification around curved tubes, therefore this work helps in this process understood / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

É analisado o problema de transferência de calor em palhetas de turbina a gás, resolvendo-se numericamente as equações que descrevem o desenvolvimento da camada limite bidimensional sobre uma superfcie curva. São consideradas as coordenadas intrínsecas e um método implícito de diferenças finitas para a solução das equações. O modelo utilizado considera as equações que representam o escoamento (continuidade, quantidade de movimento e energia) no regime laminar e turbulento, sendo empregado para o fechamento o modelo k/';épsilon';. Assim, as flutuações turbulentas são expressas em termos do produto do gradiente da variável média associada (velocidade ou entalpia) por um parâmetro de difusão turbulenta (viscosidade turbulenta ou condutibilidade térmica turbulenta), conforme hipótese de Boussinesq. O equacionamento foi feito de modo a permitir o cálculo de escoamentos compressíveis e com gradientes de temperatura da ordem dos encontrados em turbinas axiais. Ressalta-se, porém, que não é prevista a ocorrência de choque. Empregando-se o método dos volumes de controle, apresentado por Patankar [9], o sistema de equações diferenciais não lineares e acopladas é transformado em um sistema de equações algébricas lineares. Com o objetivo de testar o modelo foram feitas comparações com resultados obtidos para escoamento sobre uma placa plana e com resultados experimentais de escoamento sobre palhetas de turbina.

Utilizando a Técnica da Transformada Integral Generalizada desenvolve-se uma análise para solução de problemas de difusão em geometrias arbitrárias bidimensionais e tridimensionais. Aplicou-se o formalismo desenvolvido para estudar o escoamento laminar desenvolvido em dutos retos com geometria de seção transversal na forma de triângulo retângulo, trapezoidal e hexagonal. Resolve-se também a convecção laminar forçada em dutos retangulares e triangulares sujeitos à condição de contorno do primeiro tipo. Os resultados são comparados com aqueles disponíveis na literatura.

Analisa-se o desempenho de armazenadores térmicos por calor latente com geometria cilíndrica de eixo vertical. O problema é formulado em coordenadas cilíndricas com as equações de conservação de movimento acopladas a equação da energia para se considerar o efeito da convecção natural nos processos de fusão e solidificação. Essas equações são resolvidas numericamente utilizando-se a técnica dos volumes de controle finitos desenvolvida por Patankar e o modelo proposto por Bonacina para simular o efeito do calor latente de fusão. Desenvolve-se um programa computacional para resolver os sistemas de equações lineares resultantes da discretização. Os resultados para o calor armazenado, para o fluxo local de transferência de calor e para a taxa global de transferência de calor são apresentados numa forma adimensional para diversos regimes de operação do armazenador e comparados com resultados experimentais. São analisadas ainda as influências de parâmetros geométricos e de transferência de calor no seu comportamento.

En la presente tesis se realiza la simulación numérica del comportamiento de un intercambiador de calor de flujo cruzado o transversal aleteado. En primer lugar se procedió a describir este tipo de intercambiador de calor, así como algunos ámbitos de su aplicación. Luego, se presentan las correlaciones analíticas a utilizarse para el cálculo de la capacidad de transferencia de calor de este tipo de intercambiadores de calor. Después, se procedió a establecer el modelo computacional del intercambiador previamente mencionado, tomando en cuenta sus características físicas así como sus condiciones de funcionamiento. Posteriormente, se procedió a hacer la simulación del modelo computacional planteado, obteniéndose tanto la variación de las propiedades del flujo de aire a lo largo del intercambiador de calor como la distribución de temperaturas en las aletas y tubos que lo componen. Los resultados de la capacidad del intercambiador de calor obtenidos a través de la simulación arrojaron una variación alrededor del 11% respecto a los datos brindados por el fabricante y de 4.5% respecto a la capacidad calculada analíticamente. Además, se obtuvieron las tasas de transferencia de calor que presenta el intercambiador en diferentes zonas, lo cual nos sirve como un punto de partida para una futura optimización del equipo. / Tesis

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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A obtenção das características do escoamento transversal sobre bancos distribuições de de tubos é feita velocidade e através do cálculo das temperatura sobre tubos individuais com condições de contorno adaptadas de modo que tubos vizinhos compartilhem condições em suas fronteiras de entrada e sai da. O modelo matemático é composto pelas equações de quantidade de movimento Cem duas direções), da continuidade e da energia em coordenadas curvilíneas ortogonais. O esquema numérico empregado é o de diferenças :finitas, com um algoritmo de resolução do tipo dependente do tempo (TDT). O método numérico apesentado é aplicável a escoamentos estacionários, bidimensionais, incompressíveis, laminares e turbulentos com troca térmica em regime de convecção forçada. Para o presente estágio de desenvolvimento do trabalho, os resultados obtidos são considerados satisfatórios para bancos de tubos com arranjo em linha e triangular para números de Reynolds até 4.105 e 1.108 respectivamente. / Crossflow in banks of tubes is solved by evaluating the velocity and t.emperature distributions around cylinders with coupled boundary conditions, in such way t.hat. subsequent. cylinders shares entrance and exit conditions. The mathematical formulation of this problem contains momentum, continuity and energy equations in orthogonal curvilinear coordinates. The numerical method employed is finite-difference based on the Time Dependent Technique (TDT). The numerical met.hod is applicable to steady, bidimensional, incompressible, laminar and turbulent. flows with forced convection. The results of this simulation showed good agreement comparing with experimental data, for Reynolds numbers up to 4.105 for banks e whith tubes in line, and up to 1.10 for staggered banks.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T06:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T18:39:04Z : No. of bitstreams: 1 104786.pdf: 12672213 bytes, checksum: b191a14a26901fe70a079ce3f9b16a11 (MD5) / Apresenta-se um estudo numérico e experimental, com o objetivo de avaliar o desempenho higrotérmico de telhas permeáveis e impermeáveis. As propriedades físicas necessárias à realização das simulações numéricas foram determinadas em laboratório. Para as telhas de cerâmica foram realizados ensaios de densidade, porosidade, conteúdo de umidade na saturação, adsorção, dessorção, porosimetria a mercúrio e permeabilidade ao vapor. Um ensaio de campo foi realizado para verificar os fenômenos estudados. Neste ensaio determina-se a evolução do conteúdo mássico de umidade e temperatura de um grupo de telhas permeáveis e impermeáveis de diferentes materiais (cimento amianto, argamassa e cerâmica) em diferentes cores (natural, branca e preta). Apresenta-se uma comparação dos resultados. A partir de modelo matemático da teoria dos meios porosos, desenvolveu-se as equações discretizadas para a solução do problema da transferência de umidade em telhas porosas. Foi desenvolvido ainda um programa de simulação do processo, usando programação orientada a objeto em C++. As simulações realizadas mostram que a telha permeável tem maior temperatura noturna devido a absorção de umidade, e menor temperatura diurna pela perda de umidade. Também foi verificada a presença de patamar na evolução da temperatura das telhas permeáveis. Finalmente, realiza-se o ensaio de secagem de amostras de argamassa em estufa, com o objetivo de confirmar a presença de patamar na evolução da temperatura, durante o processo de secagem. Os resultados deste trabalho abrem a possibilidade do desenvolvimento de novas telhas com melhor desempenho térmico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T12:45:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho, uma investigação teórica e experimental foi desenvolvida para estudar o comportamento térmico de um dissipador de calor do tipo câmara de vapor. Uma revisão bibliográfica sobre o estado da arte em dissipadores de calor com câmaras de vapor é apresentada, mostrando que a geometria proposta neste trabalho é original. Também são apresentadas correlações para a previsão de coeficientes de troca de calor por convecção externa ao dissipador, assim como para coeficientes de ebulição e condensação, fenômenos que ocorrem internamente à câmara de valor. Um modelo teórico baseado na analogia entre circuitos de resistências elétricas e térmicas foi desenvolvido para determinar as resistências térmicas total e global do dissipador de calor. Um segundo modelo teórico foi desenvolvido para obter a resistência térmica de um dissipador de calor convencional (maciço). Um aparato experimental foi construído no Laboratório de Tubos de Calor (Labtucal/Lepten) para a realização de testes, visando obter a distribuição de temperaturas e as resistências térmicas do dissipador de calor. Vários testes foram feitos variando-se parâmetros como: potência de entrada, razão de enchimento e inclinação do aparato experimental. Os dados experimentais são comparados com quatro modelos teóricos desenvolvidos, de forma a validar o modelo que melhor prevê o comportamento térmico do dissipador de calor. Outra análise experimental foi feita em relação à inclinação do aparato experimental, para verificar a influência do meio poroso da base da câmara de vapor. Resultados teóricos do modelo matemático, obtido para um dissipador maciço, foram comparados aos dados experimentais do dissipador de calor do tipo câmara de vapor, para comparar a performance térmica destas tecnologias, na transferência de calor. Finalmente, conclusões obtidas no presente trabalho e sugestões para desenvolvimentos complementares são apresentadas.