Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Ingeniería Civil Mecánica / Este trabajo tiene por objetivo el estudio experimental del comportamiento de una llama de difusión bajo la acción de cortinas de aire del tipo doble jet doble flujo (DJ DF), y así determinar la efectividad de estas cortinas como sistema de protección contra incendios. Las mediciones se llevaron a cabo en un modelo de un túnel vial de escala 1:34, el cual cuenta con un quemador de difusión como fuente térmica para simular un incendio dentro de éste. El quemador consta con un circuito de gas, el cual provee el combustible, en este caso etileno, además de poseer un circuito de enfriamiento y un sistema de ignición remota. Por otro lado las variables relevantes a medir en el estudio fueron la altura de llama, medida a través de una cámara CCD, y la radiación emitida, medida a través de un radiómetro. El estudio fue llevado a cabo primero midiendo la radiación incidente sobre el radiómetro, dada un combinación de caudal de gas (tasa de liberación de calor), con velocidades en las cortinas, dando origen a 20 mediciones en total, cada una con 10 puntos de medición. Posteriormente se medió mediante la cámara CCD la altura de la llama para cada una de estas 20 mediciones, obteniendo así por un lado curvas de radiación en función de la distancia para distintas velocidades de las cortinas, desde donde se puede obtener un gráfico de la radiación promedio por medición en función de las velocidades promedio de las cortinas, y por otro lado se tiene una curva de la altura de llama en función de las velocidades promedio de las cortinas. En forma paralela, se realizan mediciones de la altura de la llama en función de la tasa adimensionalizada de calor, para tres casos: el primero sin la presencia de cortinas, mientras que los otros dos con la presencia de dos configuraciones distintas. Los resultados obtenidos permiten concluir que efectivamente las cortinas pueden utilizarse como sistema de protección contra incendios, al crear una barrera que efectivamente reduce la eficacia de la combustión, esto se puede apreciar tanto en la reducción de la radiación emitida, como en la reducción de la altura de la llama. También los resultados obtenidos para la altura de llama en función de la tasa de liberación de calor sugieren el mismo resultado, más aún, en los tres se sugiere que en la medida que se incrementa la velocidad de las cortinas, el confinamiento aumenta. Finalmente se dejan propuestos trabajos futuros, tales como variar el tipo de combustible, variación de las relaciones entre los jets frío y caliente, entre otros.

Orientador: João Batista Campos Silva / Co-orientador: Márcio Antonio Bazani / Co-orientador: Amarildo Tabone Paschoalini / Banca: Ricardo Alan Verdú Ramos / Banca: Marcio Higa / Resumo: Este trabalho apresenta uma modelagem para um trocador de calor que opera através da ebulição de um fluido de trabalho, objetivando analisar a distribuição de temperatura quando utilizado em conjunto nos sistemas eletrônicos, visto que os componentes eletrônicos estão cada vez menores e dissipando muito mais calor. O trocador de calor estudado é conhecido como vapor chamber. Uma análise numérica utilizando um modelo simplificado de condutividades térmicas é realizada. Este modelo é criado para ser utilizado no software ANSYS FLUENT®. A vapor chamber é representada por vários blocos, cada um com uma condutividade térmica efetiva, e a contribuição de cada bloco na transferência de calor total é investigada. Uma vez que o desempenho térmico global depende da condutividade térmica de cada bloco, a avaliação pode dizer quais blocos contribuem para uma melhor eficiência na troca de calor. Os experimentos fornecem os dados necessários para serem inseridos no modelo numérico e, desta forma, o perfil de temperatura pode ser encontrado. Este modelo é adequado para a monitorização de problemas que envolvem falhas em componentes eletrônicos devido à alta temperatura / Abstract: This work presents a modeling for a heat exchanger that operates through the boiling of a working fluid, aiming to analyze the temperature distribution when used together in electronic systems, since the electronic components are getting smaller and dissipating more heat. The heat exchanger studied is known as vapor chamber. A numerical analysis using a simplified model of thermal conductivities is performed. This model is created to be used in ANSYS FLUENT® software. The vapor chamber is represented by several blocks, each with effective thermal conductivity, and the contribution of each block in the total heat transfer is investigated. Since overall thermal performance depends on the thermal conductivity of each block, an evaluation can tell which blocks contribute for better efficiency in heat exchange. The experiments provide the necessary data to be inserted in the numerical model, so that, the temperature profile can be found. This model is adequate for monitoring of problems that involve failures in electronic components due to high temperature / Mestre

Foi estimado o calor latente pelo método de Priestley e Taylor (1972), segundo a proposição de Pereira e Villa Nova (1992), para o parâmetro a e comparado com o calor latente medido (método das correlações dos turbilhões), para cada sítio (floresta e pastagem) e época do experimento, no âmbito do projeto ABRACOS (1990-1994), nas escalas horárias e diárias. A localização dos sítios diferiram segundo a estação seca, extensão espacial das áreas de pastagem e a proximidade do oceano. Os sítios experimentais estão localizados na parte central (Manaus, AM), oriental (Marabá, PA) e sudoeste (Ji-Paraná, RO) da Amazônia, compreendendo cinco sítios do Projeto ABRACOS. Os sítios estão assim localizados: a) Área desmatada próxima a Manaus, Fazenda Dimona (2°19'S, 60°19'W; 80m); b) imediações de Marabá, Fazenda Boa Sorte (5°10'S, 48°45'W; 170m), e Reserva Vale do Rio Doce (5°45'S, 49°10'W; 150m); c) Ji-Paraná, RO, próximo ao limite sudoeste da floresta, Fazenda Nossa Senhora Aparecida (10°45'S, 62°22'W; 220m), e Reserva Jaru (10°5'S, 61°55'W; 120m). Os resultados obtidos apresentaram boas correlações entre o calor latente estimado (Priestley-Taylor) e o medido (Hydra). As melhores correlações foram obtidas para os sítios florestas, situação também observada para a correlação entre o parâmetro de Priestley-Taylor estimado (Pereira e Villa Nova) e o medido (Hydra). Na escala horária, na maioria dos casos, o calor latente estimado superestimou o calor latente medido. Na escala diária, se constatou que as melhores estimativas encontradas, tanto para o calor latente quanto para o parâmetro de Priestley-Taylor, foi observada para os dias em que foram encontrados os maiores fluxos de energia (radiação líquida e calor sensível). Foi verificado que o parâmetro de Priestley-Taylor é uma função do calor sensível / not available

Orientador: Henry França Meier. / Co-orientador: Dirceu Noriler. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.

A técnica de transformada integral generalizada é extendida para se obter soluções analíticas em problemas lineares de difusão com coeficientes variáveis nas comdições de contorno e aplicada ao estudo da convecção forçada laminar em tubos circulares externamente aletados, nos regimes permanentes e periódicos. Analisa-se o problema da região de entrada térmica em regime permanente com condição de entrada uniforme, usando variações tipo degrau e harmônica no coeficiente de transferência de calor externo, para simular a presença das aletas radiais. São obtidos resultados numéricos para as grandezas térmicas de interesse, como temperatura média global, as taxas de transferência de calor adimensional e número de Nusselt global. Compara-se, também, resultados para as taxas de transferência de calor adimensional com as disponíveis na literatura, analisando-se, criticamente, os efeitos das variações de espaçamento e espessura das aletas na troca térmica com o fluido. Estuda-se o problema da região de entrada téwrmica em regime periódico para um tubo aletado externamente e sujeito a variações com o tempo na temperatura de entrada no canal. Investiga-se, então, a influência da frequência das oscilações na resposta térmica do sistema, em termos das distribuições de amplitudes e ângulos de fase ao longo do tubo, para as grandezas de interesse como temperatura média global e fluxo de calor na parede. Finalmente, analisa-se os efeitos de diferentes combinações espaçamento-espessura do arranjo de aletas, na propagação das oscilações na entrada, ao longo do canal.

No presente trabalho é feito o estudo de uma técnica algorítmica baseada em várias versões do modelo de transbordo da Pesquisa Operacional para a síntese de redes de trocadores de calor, convencionais e flexíveis para operação multiperiódica, que apresentam máxima integração de calor e o menor número possível de trocadores. Com as versões de programação linear é calculado o custo e o consumo mínino de utilidades. Estas também podem considerar os casos de trocas proibidas e utilidades múltiplas. Para as redes convencionais, as versões de programação linear mista com inteiros permitem deduzir redes com consumo mínimo de utilidades em que o número de trocadores de calor é minimizado, permitindo ainda, a divisão de correntes e a seleção das trocas preferidas. Para as redes flexíveis, é prevista a operação em uma sequência finita de períodos de tempo em que as vazões e temperaturas das correntes podem mudar. A versão multiperiódica de programação linear mista com inteiros, leva em conta mudanças nos pontos de estrangulamento e no consumo de utilidades em cada período. A técnica estudada permite a formulação e solução automática de todas estas versões. Para cada uma destas versões são sugeridas algumas modificações que visam facilitar a sua formulação em casos especiais e principalmente, no caso das versões de programação linear mista com inteiros, reduzir o esforço computacional para a sua formulação e solução. Para verificar a eficiência e validade das diferentes versões apresentadas e das modificações sugeridas, são apresentados vãrios exemplos numéricos mostrando alguns detalhes da sua formulação e solução. Finalmente, é feita uma comparação com os resultados com o método heurístico de Ponton e Donaldson.

Estudam-se radiadores espaciais associados a capacitores térmicos. O capacitor térmico é composto de material de mudança de fase no qual estão imersas aletas metálicas. O capacitor está sujeito a um fluxo de calor; gerado por componentes eletrônicos, que pode ser variável com o tempo. Os resultados são analisados para os seguintes parâmetros: largura das aletas, calor gerado pelos componentes; emissividade do radiador; absortividade do radiador; largura e altura do capacitor. O problema é formulado supondo que o processo de transferência de calor seja controlado por condução e utilizando-se a forma entálpica da equação da energia. O método de solução é o de volumes de controle aplicado a equação de energia na sua forma entálpica bidimensional e considerando a mudança de fase. A equação obtida é válida para todo dominio, isto é, tanto para a aleta como para ambas as fases do material de mudança de fase. Os resultados constituem um conjunto de dados capazes dde auxiliarem no projeto de radiadores térmicos associados a capacitores que utilizaram mudança de fase e na análise dos parâmetros envolvidos. Sugere-se a otimização de cada parâmetro afim de se conseguir, não somente que os componentestrabalhem dentro de sua faixa operacional, mas também vantagens associadas a operação do dispositivo, seu tamanho, peso e custo.

No presente trabalho é feita a análise sa performance de armazenadores térmicos por calor latente com aletas transversais tipo tubo-carcaça. O material de mudança de fase encontra-se do lado da carcaça e o fluido de transporte escoa dentro dos tubos. Para a formulação do problema no material de mudança de fase (M.M.F.), é escrita a equação da energia na sua forma entalpica, supondo que o problema de transferência de calor seja controlado por condução. A solução da equação é obtida por método numérico, utilizando-se a técnica dos volumes de controle. Após a obtenção da distribuição de temperaturas na aleta e do material de mudança de fase, faz-se o estudo do acoplamento do escoamento do fluido dentro do tubo com o problema de mudança de fase, através de um balanço energético no elemento de fluido. Os resultos obtidos são discutidos através de parâmetros tais como: NTU, efetividade, massa solidificada, tempo de solidificação, número de aletas, compacidade, altura de aletas, largura de aletas.

O modelo de duas bandas é aplicado na análise térmica de um coletor solar com absorvedor aletado. O sistema íntegro-diferencial não linaer resultante do balanço de energia no coletor é resolvido numericamente. A análise dos resultados mostra que o chamado "efeito cavidade", induzido pela presença das aletas, tende a aumentar a eficiência do coletor, pois tende a diminuir as perdas de radiação. Observou-se também que este efeito está presente em situações em que existe convecção entre as superfícies do coletor e o ambiente. Os resultados obtidos na análise do problema de radiação foram também utilizados no estudo do problema de transferência de calor no fluido em escoamento no canal do coletor, o que permite a determinação de grandezas relevantes ao projeto dos sistemas. Foi feita uma camparação das eficiências dos coletores com absorvedores aletados com as dos coletores de colméia e constatou-se que a substituição das colméias por aletas não provoca uma grande queda no desempenho dos sistemas, o que indica a possibilidade econômica de utilização de coletores com absorvedores aletados, tendo em vista a maior facilidade de fabricação destes.

O trabalho consiste no desenvolvimento, construção, calibração e testes de um aparato experimental para realização de medidas de Condutividade Térmica de materiais sólidos e de medidas de Resistência Térmica de Contato em Vácuo. Para as medidas de Condutividade Térmica, diversos metais comerciais foram analisados. Nas medições de Resistência Térmica de Contato foram analisados os efeitos da pressão no contato, da direcionalidade de fluxo de calor, do material e da rugosidade das superfícies de contato.