Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T09:32:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_RaykleisonIgordosReis_D.pdf: 4245831 bytes, checksum: 07427cc907cc6cf8690c510c3dd14a1c (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho consiste na investigação numérica e experimental do carregamento de um leito fixo com material de mudança de fase no interior das cápsulas esféricas. O modelo matemático é baseado na equação da energia e a solução obtida com a técnica numérica em diferenças finitas com o esquema da malha móvel. O acoplamento do fluido de trabalho com as cápsulas foi feita utilizando o balanço de energia com o material de mudança de fase, obtendo a temperatura em função do tempo e da posição no leito. O modelo desenvolvido mostra os efeitos da temperatura de entrada, vazão mássica, diâmetro da cápsula esférica, material das cápsulas, tempo de carregamento e altura do armazenado. A Validação e otimização dos resultados foi feita com base nos resultados experimentais apresentados. As equações empíricas apresentadas podem ser ferramentas úteis como forma alternativa nos projetos de armazenadores com erro médio de ± 11% e a incerteza nos dados experimentais para a temperatura é de ± 0,5oC. Todos os resultados são analisados e discutidos / Abstract: The present work is to investigate numerical and experimental and the charging of fixed bed PCM within the spherical capsules. The mathematical model is based on the energy equation and the solution obtained with the numerical technique of finite difference scheme with mesh mobile. The coupling of the working fluid with the capsules was conducted using the energy balance of the phase change material, obtaining the temperature versus time and bed position. The model shows the effects of the inlet temperature, mass flow rate, diameter of the spherical capsule, the capsule material, charging time and the stored height. Validation and optimization of the results was based on experimental results. The empirical equations presented can be useful tools as an alternative projects in storages with average error of 11% and the uncertainty of the experimental data for temperature is 0.5oC. All results are analyzed and discussed / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Kamal A. R. Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T09:10:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franco_LuizCarlosDalprat_M.pdf: 5493572 bytes, checksum: 284086d830aa751421a70472819e5326 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Os sistemas de termo-acumulação para instalações de ar-condicionado mais usuais são os que se utilizam a água (com ou sem mudança de fase) como fluido acumulador. Um dos aspectos mais inconvenientes desses sistemas é o grande espaço ocupado pelos acumuladores propriamente ditos, espaço esse nem sempre disponível no local da obra. Se a massa total acumuladora for distribuída para junto dos centros de carga, talvez se tome possível à aplicação em muitos casos que de outra forma não poderiam contar com a termo-acumulação. O presente trabalho faz um estudo da possibilidade de execução de um armazenador desse tipo, utilizando gelo. Como se pretende construir o armazenador em plástico (PVC), o trabalho faz também a determinação da condutibilidade térmica do material. O trabalho incorpora ainda um levantamento de patentes relativas ao assunto / Abstract: Thermal storage equipment for air conditioning systems usually employs water (either with or without phase change) as the storage media. One of the greatest draw-backs in this case is the large space used up by the ice or water bank proper. Very frequently, the space is simply not available at the job site. If the total storage mass could be dispersed in the building, dose to the thermal load sources, thermal storage could be provided with systems that otherwise would be deprived of this feature. This work carries out a proof of concept analysis of equipment for this kind of thermal storage, using ice. Since the intent is that plastic (PVC) be the material of construction, results of the experimental determination of the thermal conductivity of the material are also presented. A review of the patent literature on the subject is also part of the work / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T15:15:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jesus_AntonioBatistade_M.pdf: 6229768 bytes, checksum: 61cd2624ecc0457d83d065bb7385e84a (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O processo de solidificação de um material de mudança de fase em região anular ao redor de um cilindro resfriado pela passagem de um fluido em seu interior é estudado numericamente com vistas à aplicação em sistemas de armazenamento de calor latente. A solução do problema de mudança de fase é feita utilizando a técnica de imobilização de fronteira, onde aplica-se uma transformação de coordenadas, de maneira que no novo sistema a fronteira móvel e irregular seja fixa e paralela às demais. A condução de calor no material de mudança de fase é acoplada à condução na parede do cilindro e à convecção no interior deste. O método de volumes finitos é utilizado para a discretização das equações do modelo matemático que são em seguida resolvidas computacionalmente. São analisados aspectos relativos à implementação da técnica de imobilização, como o surgimento de termos pseudo-convectivos e pesudo-anisotrópicos por conseqüência da mudança de variáveis. Também são estudados aspectos relacionados com o acoplamento da condução de calor no cilindro e no material de mudança de fase e a convecção no fluido refrigerante. São apresentadas comparações com outros trabalhos da literatura e um conjunto de resultados para o caso de água como material de mudança de fase / Abstract: Solidification of a phase-change material in an annulus around a cylinder, which carries inside it a coolant fluid, is studied numerically for application in latent heat thermal energy storage. The boundaryimmobilization technique is used for solving the phase-change problem. A coordinate transformation is performed so that in the new system the moving and irregular boundary becomes fixed and parallel to the others. Heat conduction in the phase-change material is coupled with conduction in the inner tube wall and convection in the coolant. The fmite-volume methodology is used for discretization of the equations from the mathematical model which are then solved by a computer programo Some aspects related with the application of the boundaryimmobilization technique are analyzed such as the appearance of pseudo-convective and pseudo-anisotropic terms as a consequence of the change of variables. Aspects related to the coupling of conduction ill the cylinder wall and phase-change material with convection in the coolant fluid are also studied. Comparisons with other solutions available in the literature are presented as well results for the specific case of water being the phasechange material / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Teófilo Miguel de Souza / Banca: Leonardo Mesquita / Banca: Ederaldo Godoy Junior / Resumo: Esta dissertação teve como objetivo a utilização de uma antena parabólica de diâmetro de 2,20 m como aquecedor solar de água de fluxo contínuo. Para a realização dos experimentos foi necessária a adequação da antena de tal modo que os raios solares refletidos passassem pelo foco da mesma, contendo uma panela de pressão pintada de preto fosco em cujo interior tem uma serpentina de cobre para absorver a radiação solar. A parte experimental contou com as medidas do valor da radiação solar, temperatura de entrada e saída da água, temperatura ambiente ao sol, temperatura no foco e a velocidade do vento. Através das medidas realizadas calculou-se a taxa da quantidade de calor e do rendimento térmico obtidos com vazões de 3,6 L/h até 36 L/h com incrementos de 3,6 L/h. Para a vazão de 25,2 L/h obteve-se o melhor rendimento térmico com 44,45%, num dia típico de intensidade solar de 800 W/m² ± 10%, sem nuvens e com velocidade do vento abaixo de 2m/s. Entretanto para um dia totalmente nublado típico a radiação solar foi de 120 W/m² ± 10% e o valor da temperatura de saída da água do aquecedor foi igual ao valor da temperatura de entrada. Verificou-se, assim, a possibilidade da antena parabólica ser empregada como aquecedor solar de água com fluxo contínuo para fins comerciais e residenciais e, também, como um sistema de pré-aquecimento de fluídos. / Abstract: This dissertation had as objective the use of a satellite dish diameter of 2.20 m as solar heater continuous flow of water. For the realization of experiments was necessary the adequacy of the antenna so that the solar rays reflected receipted by focus of same, containing a pressure cooker painted black opacities in whose interior has a serpentine of copper to absorb solar radiation. The experimental part featured the measures of the value of the solar radiation, input and output temperature of water, sun ambient temperature, the temperature in the focus and wind speed. Through measurements performed it was calculated the amount of heat obtained with adequate flow of 3.6 L/h up to 36 L/h with increments of 3.6 L/h. For the flow of 25,2 L/h it was obtained the best thermal efficiency with 44.45% on a typical day of solar intensity of 800 W/m ² ± 10% without clouds and wind speed below 2 m/s. However for a day totally cloudy typical solar radiation was 120 W/m ² ± 10% and the temperature of the water heater's output was equal to the value of input temperature. It was found, so the possibility of satellite dish be used as solar water heater with continuous flow for commercial and residential purposes and also as a pre-heating system fluids. / Mestre

Orientador: Alcides Padilha / Banca: Vicente Luiz Scalon / Banca: Ismael de Marchi Neto / Resumo: A busca por formas alternativas de energia tem mobilizado grande parte da comunidade científica, cujos trabalhos são incansáveis em apontar soluções viáveis para o aproveitamento das energias renováveis e limpas. A energia solar se destaca dentre todas pela sua disposição e quantidade. Uma forma já conhecida de sua utilização é através da concentração em sistemas parabólicos, que permitem o direcionamento dos raios de Sol para uma pequena área. A vantagem deste tipo de projeto é a produção de energia térmica e altas temperaturas e pressões. Essa energia concentrada possui grande aplicação, pois permite a conversão eficiente em energia elétrica, produzidas em turbinas e vapor. O objetivo deste trabalho foi construir um dispositivo termo-eletrônico para concentração solar e, com isso, quantificar a energia produzida, bem como sua eficiência. Assim sendo, foi construído um concentrador parabólico e um rastreador solar com movimento tridimensional, que permite o alinhamento do equipamento com a incidência dos raios do Sol. Foi utilizado ainda, para circulação no interior do absorvedor, um sistema de bombeamento de fluido térmico de alto ponto de ebulição e que não sofria deformação e altas temperaturas. O balanço energético no dispositivo permitiu obter as curvas de potência útil e da eficiência do sistema. O experimento foi dividido em duas partes. Na primeira parte, foi obtida a temperatura de estagnação e na outra parte, foi medida a eficiência energética sobre o fluido térmico em circulação. A temperatura de estagnação medida em dezembro foi de 476,5ºC, às 4:25 PM. A segunda parte dos testes mostrou uma eficiência de 33% no primeiro ensaio. No entanto, quando se utilizou uma outra forma de medir a irradiação solar (abordagem teórica), a eficiência aumentou, permanecendo entre 45% a 55% considerando regime permanente. Além disso, possibilitou a discussão de formas de incrementar... / Abstract: The searching for renewable energy sources has mobilized much of the scientific community, which work is tereless in pointing out feasible solutions to use clean energy. Solar energy is natural choice among others, because its availability and amount. A known way to use this energy is by focusing solar rays through parabolics, which allow rays concentration to a small area. The advantage of this type of project is to produce thermal energy at high temperatures. This energy has a wide application on producing other forms of energy such as electric power in turbines since solar concentrations provide steam at high pressure and temperature. The goal of this study is to build a solar concentration device and measure the energy produced, as well its efficiency in transformation. Thus, was built up a parabolic concentrator and a solar tracker to motion in three dimension, which allows device alignment towards incidence of solar rays. Was utilized a pumping system to flowing thermal fluid at high temperatures through the absorver. The energy balance of this thermal fluid, led to obtain behavior curves of net power and system efficiency. The experimental was divided in two parts. On the first one, was obtained the stagnation temperature and the other one, was measured the eficiency over a circulating thermal fluid. The stagnation temperature measured in december was 476,5ºC, at 4:25 PM. The second part of tests has shown an efficiency of 33% on first one assay. However when utilizing another form to measure the solar irradiation (theoretic approach), the efficiency rises between 45% to 55%, regarding steady state conditions. Furthermore, this work allowed discussions to discover ways to increase the energy efficiency / Mestre

Orientador: Alcides Padilha / Banca: Enio Pedone Bandarra Filho / Banca: Celso Luiz da Silva / Resumo: No estudo de reaproveitamento de energia térmica, os refrigeradores domésticos dissipam calor para o meio ambiente, através do seu condensador, e esse calor pode ser reciclado, ou seja, recuperado através de escoamento de água, como fluido refrigerante escoando pelo condensador e armazenada em um reservatório. Para isto, construi-se um aparato experimental contendo um refrigerador doméstico, duplex com capacidade de 263 litros para o gabinete de refrigeração e 74 litros para o gabinete de congelamento. O refrigerador tem seu condensador acrescido por um trocador de calor tipo tubos concêntricos em contra corrente, cuja fruição é condensar o fluido refrigente utilizando água em circulação. Dessa forma, caso ocorra o carregamento térmico total do tanque de armazenagem, o calor será originalmente dissipado para o meio ambiente, através do condensador aletado. A água aquecida é então armazenada em um reservatório térmico via estratificação térmica. Assim calculou-se as vazões de água aquecida e fluido refrigerante, como também o coeficiente de desempenho do sistema acumulado. Os resultados mostraram que a vazão de água bem como o coeficiente de desempenho do sistema aumenta de acordo com o aumento da pressão hidrostática. Desta maneira, dos resultados obtidos pode-se concluir que a otimização do experimento se dá de forma eficaz e que, o reaproveitamento da água quente proveniente do condensador é perfeitamente possível, reduzindoo consumo de energia elétrica com aquecedores de água e ainda, minimizando a dissipação de calor para o meio ambiente, sem alterar o funcionamento do refrigerador / Abstract: In the study of recycling thermal energy it is know that domestic refrigerators dissipate heat to environment through the condenser. This heat can be recycled by a water flow, as a coolant in a modified condenser, and stored in a Domestic Hot Water Storage Tanks (DHWST). Thereby, an experimental apparatus was built containing one domestic refrigerator, each one with capacity of 263 liters in the cooling cabinet and 74 liters in the freezing cabinet. The refrigerators had the condenser increase by a type heat exchanger concentric tubes with a counter-current flow, which has the function of replace the original finned exchanger, condensing the coolant with water flow. Thus, in case the total thermal loading of the storage tank, the heat is dissipated to the original environment through the condenser finned. The heated water is then stored in a thermal reservoir via thermal stratification. In these conditions, the flow of heated water and refrigerant was calculated, as well as the coefficient of performance of the system. The results show that the water flow rate and the coefficient of performance of the system increases with the increase in hydrostatic pressure. According to these results, the experiment optimization is effective and it is totally possible to reuse the warm from modified condenser system, what could reduce the electric energy consumption in water beater and minimize the heat dissipation to environment, without modifying the refrigerator operation / Mestre

Orientador : Caio Glauco Sanchez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T07:50:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcanti_EduardoJ.Cidade_D.pdf: 5685689 bytes, checksum: 8ec4e75f6488bbefb53d768d505269cb (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Foi avaliado um sistema de refrigeração não-convecional de maneira a se verificar sua real possibilidade como um sistema alternativo aos sistemas de resfriamento convencionais de ambientes como o aparelho unitário de ar-condicionado. Sistemas de refrigeração não-convecionais são alternativas para refrigerar ambientes, principalmente durante o verão, de forma mais econômica. O sistema regenerativo de leito de pedras úmido é uma unidade de alta eficiência de troca térmica, onde o ar ambiente transfere calor escoando através do leito de pedras. Esse sistema é utilizado em escolas do sul da Austrália devido a seu desempenho tanto no verão (resfriando), quanto no inverno (aquecendo) com baixo custo operacional (apenas o consumo de ventilador) e com ar sempre renovado. Sua desvantagem é o aumento excessivo da umidade do ar, o que pode se tornar uma vantagem em regiões secas. O trabalho foi composto de duas partes. A primeira foi o desenvolvimento de um modelo teórico para simulação do sistema e verificação do seu desempenho e estimativa da influência dos parâmetros: fração de vazio do regenerador, ciclos de operação, temperatura da água de alimentação do resfriador evaporativo, calor específico do material utilizado como regenerador térmico. A segunda parte foi a determinação experimental do desempenho de um protótipo construído na Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP através da determinação experimental da efetividade do regenerador e do resfriador evaporativo (componentes dos sistema estudado). A simulação do modelo teórico foi importante para otimizar o projeto térmico do sistema e verificar o seu desempenho de acordo com os parâmetros analisados. Foi realizada análise da sensibilidade dos parâmetros citados e foi observada uma forte influência da fração de vazio do regenerador, ciclos de operação e do calor específico do material utilizado como regenerador térmico no sistema. A temperatura da água de alimentação do resfriador evaporativo possui uma influência desprezível no sistema. Os dados do modelo e as medidas experimentais foram comparados e foi observado uma melhor precisão para ciclos pequenos, principalmente para ciclos de 5 minutos, do que para ciclos maiores / Abstract: A passive cooling system was evaluated in order to verify, its real possibility as an alternative system to the conventional cooling systems like single air conditioning unit. Passive cooling system can be an alternative for building cooling system, mainly during the summer, m a more econOIIDC way. The wet rock bed regenerative system presents a high heat exchanger effectiveness, due to the heat transfer between atmospheric air and water flowing in matrix of rock bed. That system is commonlY applyed in schools of the south Australia due to its good performance in the summer (cooling), as in the winter (heating) with low operational cost Gust the fan consumption) and with air always renewed. 1ts disadvantage is the excessive increase of the air humidity, otherwise this fact becomes an advantage for dry environrnents. The work was composed by two parts. The first one was the development of a theoretical model for the system simulation to verify its performance and the influence of the parameters: void fraction of regenarator, period of time, water temperature, specific heat of the regenerator material. The second part was the experimental determination of the performace of a prototype system built in the college of Mechanical Engineering at UNlCAMP through experimental determination of regenerator and evaporative cooler effectiveness (components ofthe studied system). The theoretical model simulation was important for thermal design optimization and verification of the system performance according to analyzed parameters. Sensibility analysis was made for the cited parameters and was observed a high influence of void fTaction of regenarator, period of time and specific heat of the regenerator material on the system. The feeding water temperature of evaporative cooler has a negligible influence on the system. The data of the mode! and the experimental measures were compared and was observed a better accuracy for small period main1y for period of 5 minutes as larger period / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:19:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarvajalFlorez_FabioAlejandro_D.pdf: 13507897 bytes, checksum: 763803f559424480cb0dc2207f08a244 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: No presente trabalho se realiza o estudo do controle da válvula de expansão e da velocidade de rotação do motor do compressor para um sistema de ar condicionado com armazenamento térmico em banco de gelo. Utilizando os princípios de projeto térmico, projeto eletrônico, programação de computadores e técnicas de controle procuram-se o aumento da eficiência do sistema. Neste controle propostos usou-se a lógica difusa. Inicialmente controlou-se o grau de superaquecimento através do controle da abertura da válvula de expansão e trabalhando o compressor em sua rotação máxima. Em seguida foi implementado um controle que trabalha regulando simultaneamente a velocidade do compressor e a abertura da válvula de expansão / Abstract: In this work is realized a control analysis ofthe expansion valve and the rotacional speed of the compressor engine for an air conditioning system with thermal storage in an ice storage tank. The thermal project, electronical project, computer programming and control technics are integrated to increase the performance of the system. To implement the proposed controls the logic fuzzy is used. Inicially, the refrigerant superheat was controlled through the expansion valve with the compressor working at highest rotational speed. Then, it was implemented the control regulating simultananeously the compressor speed and the expansion valve / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Resumo: Este texto descreve as linhas de pesquisa em que o autor atuou após o seu doutorado relacionadas a área de energia, abrangendo os seguintes tópicos: análise exergética e análise exergoeconômica. As produções científicas aqui descritas foram resultados obtidos a partir das pesquisas do autor e de orientações de alunos de pós-graduação, além de resultados de colaborações com outros pesquisadores do grupo de pesquisa que participa. Dentre as principais contribuições dos artigos publicados, estão o desenvolvimento e aplicação de metodologia de análise exergoeconômica para diversas configurações de sistemas de geração de energia térmica e elétrica, e também a participação na construção de um protótipo reformador a vapor de biogás e de um gaseificador de leito fluidizado no Laboratório de Otimização de Sistemas Energéticos da UNESP, campus de Guaratinguetá. O autor está classificado na base Scopus com um índice h igual a 9, e no Google Acadêmico com um índice h igual a 11, demonstrando a relevância de suas 19 publicações em revistas indexadas de elevado fator de impacto / Abstract: This text describes the lines of research in which the author acted after his doctorate related to the energy area covering the following topics: exergetic analysis and exergoeconomic analysis. The scientific productions described herein were results obtained from the author's research and guidance from graduate students, besides the results of collaborations with other researchers from the research group that participates. Among the main contributions of the articles published, are the development and application of exergoeconomic analysis for various configurations of thermal and electrical generation systems, and also the participation in the construction of a biogas steam reformer prototype and a fluidized bed gasifier in the Energy Systems Optimization Laboratory of UNESP, Guaratinguetá campus. The author is classified in the Scopus base with an h index of 9, and in Google scholar with an h index equal to 11, demonstrating the relevance of its 19 publications in indexed journals with high impact factor

Orientador: Jose Alexandre Matelli / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Edson Bazzo / Resumo: As usinas siderúrgicas caracterizam-se, sob o ponto de vista energético, pela grande intensidade de energia empregada em processos de redução do minério de ferro, fusão das matérias-primas e refino do aço líquido obtido. Quanto aos processos utilizados para a produção de aço, destacam-se o emprego de duas rotas tecnológicas: usinas integradas e semi-integradas (mini-mills). As usinas integradas possibilitam a redução do minério de ferro até ferro-gusa e, a partir deste, a obtenção do aço. As mini-mills caracterizam-se pelo emprego de sucatas metálicas, ferro-gusa ou ferro esponja como matérias-primas e pela obtenção, como produtos, de diferentes tipos de aço. Na operação de refino do aço líquido produzido comumente é necessário o emprego de desgaseificadores a vácuo para remoção de contaminantes e, consequentemente, atendimento às especificações do produto acabado. Com isso, as mini-mills demandam potência elétrica para os processos de fusão do aço e vapor superaquecido para obtenção de vácuo nos ejetores do processo de desgaseificação. Para atendimento a legislações ambientais, sistemas de despoeiramento devem ser aplicados às aciarias, disponibilizando grandes vazões de gases quentes provenientes do forno elétrico. A operação do sistema de despoeiramento indica expressivo potencial para recuperação de calor em processos siderúrgicos. Na presente dissertação propõe-se a coleta e análise de dados de operação do sistema de despoeiramento de um forno elétrico a arco de uma mini... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The steel industry can be characterized by its high demand of energy in the process of reduction and production of pig iron and steel. For the production of steel the following routes can be highlighted: integrated plants and mini-mills. Integrated plants are used for production steel from iron ore, allowing the reduction of iron ore until pig iron, and pig iron to steel. Mini-mills are used for production of steel through metallic scraps and pig iron. In a mini-mill, the transformation of metallic scraps and pig iron to steel is reached in melting shop areas. The melting shop areas adopt vacuum degassers as a commonly equipment to remove contaminants of liquid steel and consequently reach requirements of finished products. As a consequence, in a melting shop, electricity is applied in electric arc furnaces and overheated steam is applied in vacuum degassers. According to environmental restrictions these melting shops are integrated with dust collectors. The dust collected in electric arc furnaces has great amount of energy and can express a high potential to heat recovering systems. The present dissertation has purpose in collect and analyzes data from an electric arc furnace with a dust collector in a Brazilian mini-mill for developing a thermal-economic analysis of a cogeneration plant integrated in this mini-mill / Mestre