[pt] Apresenta-se neste trabalho uma análise termodinâmica comparativa entre o desempenho de um ciclo de refrigeração que usa um ejetor como um pré-expansor do fluido refrigerante e um ciclo padrão de refrigeração por compressão de vapor. Na primeira etapa do trabalho é desenvolvido um modelo matemático em regime é desenvolvido um modelo matemático em regime permanente baseado na primeira Lei da Termodinâmica para cada um dos ciclos estudados. O modelo é capaz de prever o funcionamento de cada um dos componentes do ciclo, assim como do sistema geral. Ao modelo do ejetor é dada uma especial atenção. Para este componente do sistema apresenta-se uma simulação de desempenho, isto é, a partir de condições termodinâmicas previamente estabelecidas, seu modelo matemático é resolvido separadamente através de um processo iterativo pelo método sequencial de solução. Na segunda etapa do trabalho é apresentada para cada um dos equipamentos de cada ciclo uma análise, também em regime permanente, baseada na Segunda Lei da termodinâmica, ou análise Exergética. Os resultados encontrados demonstram que teoricamente, o uso de um ejetor nas condições propostas no trabalho, melhora de maneira significativa o desempenho de um ciclo padrão de refrigeração por compressão de vapor. / [en] The present work is about a comparative thermodynamics performance analysis between a refrigeration cycle that uses an ejector as a refrigerant expander and a standard vapor compression cycle. In the first step, a steady state mathematical model based on the first law of thermodynamics is developed for each one of previous cycles. A special attention is given to the ejectors model. A performance simulation is shown to this component, from previously thermodynamics conditions set up your mathematical mode is separately solved through a iterative process by a sequential solution method. In the second step a second Law of thermodynamics, or exergy analysis, in the steady state, is presented for each one of the equipament of the cycles. The obtained results showed that theoretically, the use of an ejector at the proposed conditions of this work, improves in a significant way the performace of standard vapor- compression cycle.

Os ejetores são dispositivos largamente utilizados nos mais diversos ramos da engenharia. Este trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Hidráulica da Escola de Engenharia de São Carlos - USP, com o propósito de avaliar experimental e teoricamente o desempenho de ejetores de baixo custo, projetados e construídos em conexões do tipo \"tê\" de PVC, onde água foi utilizada tanto como fluido prmário como secundário. Os ensaios foram realizados com ejetores de diâmetros nominais de 25 mm e de 32 mm com relações de áreas de 0,25; 0,35 e 0,53. Foi utilizado também, para cada diâmetro, um ejetor mais compacto e sem câmara de mistura, com a relação de áreas de valor intermediário. Os ejetores comuns apresentaram rendimentos mais elevados do que os compactos, sendo o máximo de 30,52% alcançado com o ejetor de 25 mm e relação de áreas de 0,35. Os coeficientes de perda de carga em cada componente dos ejetores foram ajustados através de um modelo unidimensional. O fenômeno da cavitação também foi analisado. Os resultados mostraram que os ejetores de baixo custo apresentam funcionamento similar ao dos ejetores convencionais. / The ejectors are devices widely used in the most several branches of the engineering. This work was developed at the Laboratory of Hydraulics of the School of Engineering of São Carlos - SP, with the purpose of evaluating experimentally and theoretically the acting of low cost ejectors, projected and built in connections of the type \"tee\" of PVC, where water was used as much primary fluid as secondary. The experiments were accomplished with ejectors of nominal diameters of 25 mm and of 32 mm with area ratio of 0,25; 0,35 and 0,53. It was also used, for each diameter, a more compact ejector and without mixing chamber, with the area ratio of intermediate value. The common ejectors presented higher efficiencies than the compact ones, being the maximum of 30,52% reached with the ejector of 25 mm and area ratio of 0,35. The coefficients of head loss in each component of the ejectors were adjusted through one-dimensional model. The phenomenon of the cavitation was also analyzed. The results showed that the low cost ejectors present similar operation to the conventional ejectors.

Os ejetores são dispositivos largamente utilizados nos mais diversos ramos da engenharia. Este trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Hidráulica da Escola de Engenharia de São Carlos - USP, com o propósito de avaliar experimental e teoricamente o desempenho de ejetores de baixo custo, projetados e construídos em conexões do tipo \"tê\" de PVC, onde água foi utilizada tanto como fluido prmário como secundário. Os ensaios foram realizados com ejetores de diâmetros nominais de 25 mm e de 32 mm com relações de áreas de 0,25; 0,35 e 0,53. Foi utilizado também, para cada diâmetro, um ejetor mais compacto e sem câmara de mistura, com a relação de áreas de valor intermediário. Os ejetores comuns apresentaram rendimentos mais elevados do que os compactos, sendo o máximo de 30,52% alcançado com o ejetor de 25 mm e relação de áreas de 0,35. Os coeficientes de perda de carga em cada componente dos ejetores foram ajustados através de um modelo unidimensional. O fenômeno da cavitação também foi analisado. Os resultados mostraram que os ejetores de baixo custo apresentam funcionamento similar ao dos ejetores convencionais. / The ejectors are devices widely used in the most several branches of the engineering. This work was developed at the Laboratory of Hydraulics of the School of Engineering of São Carlos - SP, with the purpose of evaluating experimentally and theoretically the acting of low cost ejectors, projected and built in connections of the type \"tee\" of PVC, where water was used as much primary fluid as secondary. The experiments were accomplished with ejectors of nominal diameters of 25 mm and of 32 mm with area ratio of 0,25; 0,35 and 0,53. It was also used, for each diameter, a more compact ejector and without mixing chamber, with the area ratio of intermediate value. The common ejectors presented higher efficiencies than the compact ones, being the maximum of 30,52% reached with the ejector of 25 mm and area ratio of 0,35. The coefficients of head loss in each component of the ejectors were adjusted through one-dimensional model. The phenomenon of the cavitation was also analyzed. The results showed that the low cost ejectors present similar operation to the conventional ejectors.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuizCPV_DISSERT.pdf: 4145604 bytes, checksum: cc3f28e35e926d7f9d6bd3a0d675dcd3 (MD5) Previous issue date: 2010-04-26 / The use of waste heat of energy conversion equipment to produce a cooling effect, consists currently in a very interesting way of efficiency improvement of energy systems. The present research has as intention the theoretical and experimental study of a new intermittent refrigeration system ejector cycle characteristics, with use of waste heat. Initially, was doing a bibliographical survey about the vapor ejector refrigeration system technology. In the following stage was doing a simulation of the corresponding thermodynamic cycle, with preliminarily intention to evaluate the performance of the system for different refrigerants fluids. On the basis of the results of the simulation were selected the refrigerant fluid and developed an experimental group of benches of the refrigeration system considered, where pressure and temperature sensory had been inserted in strategical points of the refrigeration archetype and connected to a computerized data acquisition system for measure the refrigerant fluid properties in the thermodynamic cycle. The test results obtained show good agreement with the literature / A utiliza??o do calor residual de equipamentos para convers?o de energia para produzir frio, ? uma forma de melhoria da efici?ncia dos sistemas energ?ticos. A presente pesquisa destina-se ao estudo te?rico e experimental das caracter?sticas de um novo sistema de refrigera??o intermitente por jato-compress?o (ejetor) com uso de calor residual. Inicialmente, foi realizado um levantamento bibliogr?fico sobre a tecnologia de sistemas de refrigera??o por jato-compress?o. Na fase seguinte, investigou-se a concep??o do principal elemento da proposta de sistema de refrigera??o, o ejetor. A metodologia emp?rica utilizada no c?lculo do ejetor est? dispon?vel na literatura. Com o aux?lio do software EES (Engineering Equation Solver) foram realizados estudos (simula??es) para diferentes fluidos refrigerantes sint?ticos. O fluido refrigerante R141b apresentou as propriedades termodin?micas e de transporte necess?rios para o funcionamento eficaz do sistema proposto. Com base nos resultados da simula??o foi selecionado o fluido refrigerante e desenvolvida uma bancada experimental do sistema de refrigera??o proposto, onde sensores de press?o e temperatura foram inseridos em pontos estrat?gicos do prot?tipo de refrigera??o e conectados a um sistema de aquisi??o de dados computadorizado para medi??o das propriedades do fluido refrigerante no ciclo termodin?mico. Os resultados obtidos nos ensaios revelam boa concord?ncia com os encontrados na literatura

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-04-25T13:35:45Z No. of bitstreams: 1 Henrique Schardosin Ferreira_.pdf: 4214270 bytes, checksum: b40eaaf06dd9b49a976b944788dce2f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T13:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Henrique Schardosin Ferreira_.pdf: 4214270 bytes, checksum: b40eaaf06dd9b49a976b944788dce2f1 (MD5) Previous issue date: 2017-09-29 / Nenhuma / Nessa dissertação foi apresentado um estudo do uso do ejetor bifásico em um sistema de refrigeração para condicionamento de ar automotivo, para recuperação das perdas de energia durante o processo de expansão. Um modelo numérico foi utilizado para a predição do ganho energético com a aplicação do ejetor com base no ciclo padrão de ejetor proposto por Gay (1931). Posteriormente, foi proposto um modelo numérico para a determinação das dimensões básicas necessárias para a fabricação do ejetor. Uma bancada de simulação construída para o ciclo de refrigeração padrão para condicionamento de ar automotivo foi modificada para a instalação do ejetor e passou a operar de acordo com o ciclo COS de Oshitani et al. (2005). Dos diversos modelos matemáticos existentes na literatura, foi escolhido um modelo de simulação de ciclo de ejetor para operação em regime subcrítico da análise unidimensional proposta por Kornhauser (1990) e para a solução do modelo foram desenvolvidos programas computacionais no software EES - Engineering Equation Solver, no qual as rotinas de cálculos foram construídas para solução numérica iterativa visando à determinação do ponto ótimo de operação do ciclo. Para comprovação do modelo e dos resultados obtidos pelos programas, foi repetida a análise apresentada por Kornhauser (1990) e os resultados comparados com os seus. Os resultados gerados pelos programas mostraram boa aderência aos publicados por autores que estudaram aplicação semelhante, sendo assim considerados confiáveis na aplicação para predição de desempenho de ciclos com ejetor em operação com fluidos em regime subcrítico. A bancada de testes instalada no Laboratório de Estudos Térmicos e Fluido Dinâmicos da Unisinos (LETEF), construída por Souza (2011) e posteriormente utilizada por Noetzold (2016) na simulação do ciclo padrão de refrigeração de um sistema de condicionamento de ar automotivo foi alterada para instalação do ejetor em operação sob configuração do ciclo COS. A adoção do ciclo COS se deu em função da incerteza do retorno de óleo e do controle da separação das fases do refrigerante no acumulador de sucção do ciclo padrão. O sistema foi submetido as condições de operação previstas na norma SAE J2765 OCT2008 (2008) e operou com R-134a. Os resultados foram comparados com os do ciclo padrão de Noetzold (2016) apresentando aumento médio do COP do ciclo de 25% para a faixa de baixa rotação e de 46% para a faixa de alta rotação e comparados também aos resultados de Lawrence (2012). / In this work was presented a study of the use of the ejector in a cooling system for automotive air conditioning, to recover energy losses during the expansion process. A numerical model was used to predict the energetic gain with ejector application based on the ejector standard cycle proposed by Gay (1931). Subsequently, a numerical model was proposed to determine the basic dimensions necessary for the ejector manufacturing. A simulation system for the standard refrigeration cycle for automotive air conditioning was modified for the ejector installation and started to operate according to the COS cycle by Oshitani et al. (2005). From the several mathematical models in the literature, a model of the ejector cycle simulation for subcritical fluids of the one-dimensional analysis proposed by Kornhauser (1990) was chosen, and for the solution of the model computational programs were developed in the EES - Engineering Equation Solver software in which the calculation routines were constructed for iterative numerical solution in order to determine the optimum operating point of the cycle. To prove the model and the results obtained by the programs, the analysis presented by Kornhauser (1990) and the results compared were repeated. The results generated by the programs showed good results, being thus considered reliable in the application to predict performance of ejector cycles in operation with sub-critical fluids. The simulation system installed in the Laboratory of Thermal and Dynamic Fluid Studies of Unisinos (LETEF), built by Souza (2011) and later used by Noetzold (2016) in the simulation of the standard refrigeration cycle of an automotive air conditioning system, was changed for installation of the ejector in operation under COS cycle configuration. The choice of the COS cycle was due to the uncertainty of the oil return to compressor and the control of the separation of the phases of the refrigerant in the suction accumulator of the standard cycle. The system was subjected to the operating conditions set forth in the standard SAE J2765 OCT2008 (2008) and operated with R-134a. The results were compared with those of standard cycle by Noetzold (2016), showing a mean increase of the cycle COP of 25% for the low rotation range and 46% for the high rotation range and also compared to Lawrence (2012).

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-09-05T19:25:26Z No. of bitstreams: 1 LeonardoAsforaDeOliveira_DISSERT.pdf: 3243516 bytes, checksum: fb2dc43eeb22b49aabf1764ae000b894 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-09-13T23:26:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LeonardoAsforaDeOliveira_DISSERT.pdf: 3243516 bytes, checksum: fb2dc43eeb22b49aabf1764ae000b894 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-13T23:26:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeonardoAsforaDeOliveira_DISSERT.pdf: 3243516 bytes, checksum: fb2dc43eeb22b49aabf1764ae000b894 (MD5) Previous issue date: 2017-06-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Quando o reservat?rio n?o possui energia suficiente para elevar os fluidos ? superf?cie ou quando a vaz?o de surg?ncia n?o ? economicamente vi?vel, faz-se necess?rio a instala??o de m?todos de eleva??o artificial. Nestes est?o inclusos aqueles denominados de bombeados, que se valem da instala??o de uma bomba de subsuperf?cie no fundo do po?o. Devido ao princ?pio de funcionamento destas bombas, elas apresentam redu??o de performance quando succionam g?s livre advindo do reservat?rio. Isso justifica a completa??o destes po?os sem a utiliza??o de packer e com separadores de g?s na suc??o das bombas, de forma a redirecionar parte do g?s livre para o espa?o anular. O g?s separado ? ent?o transferido ? linha de surg?ncia atrav?s de uma v?lvula de reten??o, que permite sua passagem sempre que a press?o de revestimento for maior do que a da linha. No entanto, em muitos casos a press?o de linha ? alta, fazendo com que o g?s seja aprisionado no anular, elevando a press?o de revestimento e reduzindo a submerg?ncia destas bombas. Nos casos mais cr?ticos, quando o reservat?rio j? encontra-se depletado, a press?o de revestimento compreende parcelas significativas da press?o de fluxo de fundo, de forma que o n?vel de l?quido pode atingir a suc??o das bombas, tornando a produ??o inst?vel ou, muitas vezes, inviabilizando-a. Este trabalho, portanto, se prop?e a estudar uma poss?vel solu??o para este problema, advinda de uma colabora??o entre Petrobras e UFRN: a instala??o de ejetores na linha de surg?ncia. Ejetores s?o equipamentos que se utilizam da energia de um fluido, denominado de fluido motriz, para aspirar ou succionar outro, denominado de secund?rio. Nesta aplica??o, a pr?pria produ??o do po?o de petr?leo seria utilizada para aspirar o g?s do anular. Ao longo do texto, ? desenvolvida uma modelagem matem?tica simplificada para fins de an?lise de performance e dimensionamento destes ejetores, onde foram utilizados os princ?pios da conserva??o de massa, momento e energia em cada se??o do ejetor. Este modelo foi verificado e ajustado atrav?s da fluidodin?mica computacional utilizando o software CFX da empresa ANSYS, vers?o 16.0. Por fim, a influ?ncia de um ejetor na linha de surg?ncia de um po?o que opera por Bombeio Centr?fugo Submerso ? analisada atrav?s de an?lise nodal, onde foi poss?vel demonstrar que sua instala??o permite um aumento da vaz?o de produ??o do po?o quando este ? equipado com variador de frequ?ncia, mantendo inalterada a submerg?ncia. / When the reservoir doesn?t have enough energy to raise the fluids to the surface or when its natural flow rate isn?t economically viable, artificial lift methods are required. Among these there are those that are called pumping methods, which rely on bottomhole pumps. Because of their working principle, the performance of these pumps decrease when free gas is ingested. Therefore, sometimes gas separators are installed upstream of the pump in order to redirect some of the gas to the annulus, and the completion is made without a packer. The annulus and the production line are connected via a check valve, allowing gas flow from the annulus to the production line whenever the casing pressure is higher than the wellhead pressure. However, in some cases the wellhead pressure is high enough, causing the gas to get trapped in the annulus, increasing casing pressure and therefore reducing pumps? submergence. In the worst case scenario, when the reservoir is depleted, the casing pressure comprises significant part of the bottomhole pressure. When this is the case, the fluid level become very close to the suction ports, provoking flow instabilities or, in some cases, making it unfeasible. This dissertation intends to study one possible solution to this problem, which came about as part of a partnership between Petrobras and UFRN, which is the installation of an ejector in the production line. Ejectors are devices that utilizes the energy of a motive fluid in order to suck a secondary one. In this particularly application, the well?s own production is used to suck the separated gas from the annulus. Throughout the text, a simplified mathematical model is developed in order to conduct performance analysis and design by using the basic principles of conservation of mass, momentum and energy for control volumes. This model was verified with the aids of computational fluid dynamics, where the software CFX from ANSYS version 16.0 was utilized. Finally, ejector?s influence on an well equipped with an Electrical Submersible Pump is discussed utilizing nodal analysis, where it was shown that it?s possible to increase flow rate when a Variable Speed Drive (VSD) is available, maintaining the same submergence.