Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo. / Orientador: Agnelo Marotta Cassula / Coorientador: José Celso Freire Júnior / Mestre

Orientador: José Ângelo Cagnon / Banca: Antonio Carlos Delaiba / Banca: Edwin Avólio / Resumo: As usinas de açúcar e álcool do Brasil, apresentam um grande potencial para geração de energia elétrica excedente através da cogeração. Para que esse potencial seja explorado em sua plenitude é necessário que ocorra nas usinas uma implementação de tecnologias mais eficientes energeticamente. Tais implementações compreendem entre outras, substituição de caldeira que operam a pressão de 21 kg/'cm POT.2' à temperatura do vapor de '300 GRAUS' C por caldeiras que operam a pressões e temperaturas mais elevadas, como por exemplo, 64 hg/'cm POT.2' à temperatura de '480 GRAUS' C e substituição das turbinas a vapor de simples estágio por de multi-estágio ou motores elétricos. Tomando-se como base o software MATLAB/SIMULINK, o objetivo deste trabalho... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sugar and alcohol mills in Brazil own a great potential for generation of exceeding electric through co-generation. For this potential to be exploited to its fullest the mills need to implement more efficient technologies for electricity. Such implementations comprise, among others, the replacement of boilers that operate under the pressure of 21 kg/'cm POT.2' and steam temperature of '300 GRAUS' C by boilers that operate under pressure of 64 hg/'cm POT.2' and temperature of '480 GRAUS' C and replacement of single stage steam turbines by multiple stage or electric motors. Using as tools for the software MATLAB/SIMULINK, the goal of this work is to present a program for the analysis of the co-generation process in a sugar and alcohol mill. The program allows through the inlet data collected in a model plant, in according with the industrial configuration of production. In case... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Paulo César Razuk / Banca: Geraldo Luiz Palma / Banca: Celso Fernandes Joaquim Júnior / Resumo: Este estudo tem como objetivo utilizar expressões disponíveis na literatura para analisar a influência das diferentes geometrias dos tanques no coeficiente global de troca de calor. Optou-se por estudar o aquecimento do xarope de açúcar cristal por tratar-se de um produto largamente aplicado na fabricação de doces, alimentos e bebidas carbonatadas. Pesquisou-se na literatura as propriedades termodinâmicas e as características físicas do vapor d'água, da água e do xarope de açúcar, aplicados nos cálculos dos coeficientes de película e no balanço de energia do sistema térmico. Os estudos e simulações feitas com utilização do programa Geopack, para os tanques com relação T/H de 0,8 1,0 e 1,2 e impelidores com relação d/T de 02, 0,4 e 0,7, estabeleceram as faixas de valores para a rotação dos impelidores, velocidade média do produto, a capacidade de deslocamento volumétrico e a potência requerida, mantendo-se constante o número de impelidores e o nível de agitação. Aplicou-se a teoria clássica da transmissão de calor, os fundamentos da teoria da agitação, as considerações mecânicas e as equações apropriadas para o dimensionamento do tanque. Os resultados mostraram que os tanques mais esbeltos, com impelidor descentralizado, apresentam melhor aproveitamento. Concluiu-se que, na definição geométrica de um reator, a relação entre o diâmetro e a altura T/H deve ser menor que 1,0. Por sua vez, em decorrência da potência consumida, o impelidor com diâmetro igual a 0,4 do diâmetro do tanque, mostrou-se mais adequado. O emprego de pressões maiores para o vapor saturado reduz o tempo de processamento, embora possa implicar no aumento da espessura da chaparia e no consumo de combustível na caldeira / Abstract: This study have how objective to analyze expressions available in the literature for the calculation of the global coefficient of exchange of heat in tanks with different model geometric. It was opted to study the heating of the syrup of crystal sugar because of treating a product widely applied in the manufacture sweets, foods and carbonated drunks. Were investigated in the literature the properties thermodynamics and the physical characteristics of the steam of water, of the water and of the syrup of sugar, applieds in the calculations of the coefficients of film and in the swinging of energy of the thermal system. The studies and simulations done with the use of the program Geopack, for the tanks with the T/H *0,8, 1,0 and 1,2) and impellers with ratio d/T (0,2 0,4 and 0,7), established the range valves for the rotation of the impellers, average speed of the product, the capacity of volumetric dislocation and the applied power, when the number is remaining constant of impellers and the level of agitation. It was applied the classic theory of the transmission of heat, the foundations of the theory of agitation, the mechanical considerations and the appropriate equations for calculating the size of the tank. The results showed that the most slender tanks, impeller with decentralized, present better use. It was concluded that, in the geometrical definition of a reactor, the relation between the diameter and height of the back must be smaller than to 1,0. For its time, as a result of the consumed power, the impeller with equal diameter to 0,4 of the diameter of the tank, appeared more appropriate. The employment of the bigger pressures for the full steam reduces the time of processing, though it could tease in the increase of plate thickness and in the consumption of fuel in the boiler / Mestre

Orientador: Maurício Araújo Zanardi / Banca: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Luiz Roberto Carrocci / Banca: Carlos Alberto Chaves / Banca: Newton Galvão de Campos Leite / Resumo: Neste trabalho estuda-se a convecção mista laminar em regime permanente em cavidades retangulares com fonte de calor para diferentes razões de aspecto. Para a determinação das distribuições de velocidades e temperaturas são utilizadas as equações da conservação da massa quantidade de movimento e de energia com a aproximação de Boussinesq. A solução das equações diferenciais é feita através do método de volumes finitos utilizando o esquema de discretização de "Power-Law", proposto por Patankar e o procedimento SIMPLE foi empregado para obtenção do acoplamento pressão-velocidade. O modelo foi inicialmente utilizado para simulação de convecção natural, com objetivo de validação e comparação com resultados de problemas similares encontrados na literatura. Posteriormente foi estudad a convecção mista, para diferente condições de contorno envolvendo temperaturas conhecidas e paredes adiabáticas, variando-se a potência dissipada, o fluxo de massa injetado e a razão de aspecto da cavidade. Como resultados, são apresentado valores para o número de Nusselt baseado no coeficiente global de transferência de calor em função do número de Rayleigh, do número de Richardson e da razão de aspecto. Os resultados confirmam que a convecção mista é mais efetiva para a transfrência de calor do que a convecção natural, exceto para uma pequena faixa de número de Richardson e em cavidades de razão de aspecto elevada, quando a formação de recirculações junto à base da fonte geradora desvia o escoamento forçado piorando a transferência de calor. / Abstract: In this work, the steady state laminar mixed convection inside a rectangular enclosure with discrete heat source for different aspect rations is studied. The velocity an temperature distributions were perfomed using the mass, momentum and energy conservation equations with the Boussinesq aprroximation. The differential equations solutions were carried out by the finite volume method using the "power-law" discretization, scheme, proposed by Patankar and the SIMPLE algorithm to obtain the pressure-velocity relationship. The developed model was first used to simulate natural convection processes in order to validate it through comparison with results for similar problems found in the open literature. After that the mixed convection, comsidering different boundary condition combinations, including prescribed temperatures and adiabatic walls, varying the dissiáted heat, the injected flow rate and enclosure aspect ratio. As results, the Nusselt number based on the overall heat transfer coefficient, behavior is presented as functions of Rayleigh and Richardson numbers and enclosure aspect ratio. The results confirm that the mixed convection is a more effective heat transfer mechanism than natural convection except fpr a narrow Richardson number range and high aspect ratios when the formation of recirculations near the heat source base mdeviates the forced flow away of the source. / Doutor

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

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-05Bitstream added on 2014-06-13T19:25:34Z : No. of bitstreams: 1 nascimento_lc_me_guara.pdf: 1312840 bytes, checksum: ca1b5c02fd0bab86aca91dd348b35fd1 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Universidade Estadual Paulista (UNESP)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08Bitstream added on 2014-06-13T18:40:02Z : No. of bitstreams: 1 delcarlo_fr_me_guara.pdf: 764020 bytes, checksum: 13ef2c57c767e8dcc46f6f5a069a44fe (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Uma das questões mais importantes, do ponto de vista da cogeração, é a definição dos custos dos produtos obtidos a partir da operação de uma determinada configuração, como forma de garantir-se ou não a viabilidade de um empreendimento. Do ponto de vista da modelagem de sistemas energéticos, há atualmente uma tendência para que sejam empregados equacionamentos baseados na Segunda Lei da Termodinâmica, uma vez que os mesmos computam o valor econômico dos insumos e dos produtos numa base que leva em conta as perdas (irreversibilidades) de cada fluxo, ao passo que os modelos baseados na Primeira Lei da Termodinâmica não distinguem essa parcela dos fluxos, mascarando a real contribuição de cada um deles. Neste projeto de pesquisa são identificados os valores reais de custos de investimento, operação e manutenção dos principais componentes de um ciclo combinado associado a um sistema de refrigeração por absorção e realizado seu equacionamento a partir dos conceitos de análise energética e exergética para uma posterior análise de custos baseada em diferentes metodologias para que se atestem suas vantagens e desvantagens nas aplicações de cogeração. Pelo presente estudo pode-se realizar uma avaliação real a partir de valores coletados com fornecedores com base nos modelos tradicionais de análise econômica, bem como comparar alguns dos modelos de alocação de custos descritos na literatura. / One of the most important questions regarding to the cogeneration issue is the cost definition obtained through the operation of a certain configuration as a form to guarantee the viability of a certain enterprise. From the viewpoint of power systems modeling, there is currently a tendency of developing analysis based on the Second Law of Thermodynamics, once it considers the economic value of inputs and also of the products on a basis that takes into account the irreversibility of each flow. On the other hand, the models based on the First Law of Thermodynamics does not distinguish this part of the flows, hiding the real contribution of each one. In this dissertation it can be identified the real investment amount, operation, and maintenance on the main components of a combined cycle associated to an absorption cooling system and its equations based on energetic and exergy analysis concepts for an afterwards cost analysis based on different methodologies in order to state their advantages and disadvantages on cogeneration applications. Through the current study it is possible to consider a real evaluation using the data, which was obtained with some suppliers, based on traditional economic analysis models, in such a way that is possible to compare some of the cost allocation models described on the classic literature.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004Bitstream added on 2014-06-13T20:00:03Z : No. of bitstreams: 1 florentino_fs_me_guara.pdf: 3087569 bytes, checksum: 1b6c330a3ac53a8983793b216fc537a2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Com os avanços humanos observados desde os tempos pré-históricos houve uma crescente necessidade de se obter cada vez mais energia, de modo a sustentar o desenvolvimento das civilizações e de seus meios de produção. Atualmente grande parte do consumo energético mundial é proveniente de fontes não renováveis de energia, ou seja, fontes energéticas cuja formação pela natureza ocorre num tempo muito maior do que a velocidade com que são consumidas, tornando-se passíveis de se esgotarem, além das substâncias indesejáveis e dos impactos ambientais decorrentes de sua utilização. O presente trabalho enfoca a aplicação de uma forma renovável de energia na utilização em pequenas comunidades ou propriedades rurais. O objetivo geral é a obtenção de um produto de valor energético originado da biomassa que possa suprir as necessidades energéticas do local considerado (granja de frangos de corte), com o emprego de um processo de transformação adequado. Para efetuar o aproveitamento da energia contida na biomassa em benefício do local onde ela é disponível, duas tecnologias são apresentadas e comparadas quanto a aplicabilidade nas condições locais, realizando-se uma análise sobre a quantidade e forma de energia produzidas, a quantidade e forma de energia necessárias no local, a possibilidade do emprego de um sistema de cogeração para satisfazer tais condições, os custos do investimento e o tempo de retorno do capital. / With the human advances observed since the pre-historic ages have grown the needing of more and more quantities of energy to feed the development of the civilizations and their production ways. Nowadays, a big part of the world energetic demand is obtained from unrenewable energy sources, that means sources of energy formed naturally during a time so much longer than their consumption velocity, being possible to become exhausted, moreover undesirable products are generated and environmental impacts are caused by their utilization. The present work studies an aplication of a renewable source of energy in small villages or properties. The general objective is the obtainment of an energetic product from the biomass, to supply the local energy needings (broiler chicken farm), employing an adequate transformation process. To make the biomass energy profit, looking for the benefit of the place where the biomass is available, two technologies of are presented and compared as regards the quantity and kind of produced energy, the quantity and kind of necessary energy in the place, the possibility of the utilization of a cogeneration system to satisfy the local conditions, the costs of the investment and the pay-back period.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-04Bitstream added on 2014-06-13T20:39:47Z : No. of bitstreams: 1 carvalho_mb_me_guara.pdf: 1667182 bytes, checksum: 466e1d7987c5db03c6d55f35bb29386b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Neste trabalho analisa-se a viabilidade técnica e econômica da instalação de sistemas de cogeração, com emprego de turbinas a gás e dois diferentes tipos de trocadores de calor: um utilizando vidro e o outro convencional. Os sistemas são aplicados em uma indústria de transformação de cevada em malte, de médio porte, localizada no Vale do Paraíba. Para cada tipo de tecnologia empregada, seja por operação em paridade elétrica ou térmica, seleciona-se diferentes turbinas comercialmente disponíveis no mercado. Os resultados demonstram que existe viabilidade técnica e econômica para o emprego desta tecnologia na referida indústria. O período de amortização do capital investido é relativamente pequeno em relação à vida útil dos equipamentos empregados. PALAVRAS-CHAVES: Cogeração, Gás Natural, Conservação de Energia, Turbina a Gás. / The purpose of this work is to analyses the technical and economic feasibility to install cogeneration systems, using gas turbine associated with two different kinds of heat exchanger: the first utilize glass heat exchanger and second utilize conventional heat exchanger. These systems are being applied in medium sized barley transformation industry into malt located in Vale do Paraíba . To each kind of technology, is made a comparison in cogeneration operating in electric parity or thermal parity. Different turbines commercially available are chosen. The results show that there are technical and economic feasibility to make use of this technology in the industry in question. The pay-back period of investment is determinate as a function of annual interest rate, electricity tariff and fuel price. Key Words: Cogeneration, natural gas, energy conservation, Gas turbines.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-06Bitstream added on 2014-06-13T18:59:52Z : No. of bitstreams: 1 costa_aas_me_guara.pdf: 2059273 bytes, checksum: b8ab2fd24ffac7e626369adad28e0f50 (MD5) / Neste trabalho é apresentada uma proposta de sistema de cogeração utilizando motor de combustão interna à gás natural, visando otimizar a utilização da energia primária em um estudo de caso de uma empresa produtora de chapas pré-pintadas. Este grupo moto-gerador foi adquirido para suprir a escassez de energia elétrica no ano de 2001 no Brasil, e hoje tem sua operação inviável economicamente se utilizado somente como gerador. Para isso realizou-se uma auditoria energética na empresa em questão, uma análise do mercado energético atual, da legislação vigente sobre cogeração, da viabilidade técnico-econômica da implementação do sistema proposto, das perspectivas de expansão do parque industrial da empresa e dos aspectos estratégicos no que diz respeito a diversificação na obtenção da energia elétrica. Estudou-se também as características do sistema elétrico existente e as características dos equipamentos responsáveis pela geração de energia térmica. O estudo realizado buscou propor a melhor forma de utilização do grupo moto-gerador, com o menor impacto no sistema elétrico atual e sem prejuízos para o processo de produção. Os resultados deste trabalho convergiram para um sistema de cogeração compacto que melhor se adaptou às particularidades da empresa estudada. Além da vantagem financeira que este trabalho constatou, também existem vantagens técnicas e estratégicas. Assim sendo, este trabalho proporciona o suporte técnico necessário para a tomada de decisões de como melhor aproveitar o potencial energético do equipamento adquirido pela empresa em questão e para outras empresas que apresentam um panorama semelhante. / In this work is presented a proposal of a cogeneration system using internal combustion engine using natural gas, with the objective to improve the employment of the primary energy in the case study in a manufacturer company of pre-painted metallic sheets. This moto-generation group was acquired in 2001 in order to supply the lack of providing of the electrical energy that Brazil confronted in the same year and now its utilization is not economic feasibility. An energetic audit has been carried out in the industry, an analysis of current energy market, the rules cogeneration's legislation, a technical economic feasibility of the cogeneration system proposed an analysis regarding the company's expansion plan and the flexibility for supplying energy of the other sources. This work also analysed the existent electrical system and the characteristics of the equipment responsible for the thermal energy generation. This work has focused on a better utilization of the moto-generation group with a minimum number of changes in the electrical system and without causing any disturbance damages for the manufacture's production process. The results of this work indicated that a compact cogeneration system is the best solution considering the characteristics of the enterprise studied. Besides the financial advantages verified, there are technical and strategic advantages. So, this work will give technical support for decisions about the best advantage the energetic potential of the equipment acquired by company in matter and for other companies that present a similar panorama.