Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:01:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334809.pdf: 6984823 bytes, checksum: 0516e164b0285d3d90e738a15c8c27ff (MD5) Previous issue date: 2014 / Na maioria dos refrigeradores domésticos o ar quente e úmido proveniente do gabinete é misturado com o ar frio e seco proveniente do freezer e depois resfriado e desumidificado no evaporador. À medida que o ar é desumidificado, uma camada de geada se deposita sobre a superfície fria do trocador de calor. Essa camada precisa ser removida para evitar a queda do desempenho do sistema e por este motivo resistências de degelo são tipicamente utilizadas. Durante o processo de degelo, água escoa através de um dreno e é recolhida em uma bandeja instalada nas proximidades do compressor. Essa água é eliminada pela ação do calor proveniente da carcaça do compressor. Entretanto, em ambientes de umidade relativa elevada, a formação excessiva de geada associada à baixa taxa de evaporação pode levar ao transbordamento da bandeja de degelo, o que é inaceitável para os usuários e um desafio para os fabricantes de refrigeradores. O uso de compressores de alta eficiência que operam com temperaturas de carcaça mais baixas pode agravar ainda mais esse problema. Por esse motivo, este trabalho se propõe a analisar os processos de transferência de calor e massa que ocorrem em bandejas de degelo. Para tanto, a influência das condições ambientes e operacionais sobre a taxa de evaporação foi avaliada através de uma bancada de testes especialmente desenvolvida para essa finalidade. No total, foram realizados 37 experimentos obtendo-se taxas médias de evaporação entre 3 e 37 g/h. Observou-se que com a utilização de uma bandeja do tipo membrana, a temperatura média do compressor foi reduzida em até 11,6ºC e a taxa média de evaporação aumentada em até 109,5%. Um modelo matemático de natureza semi-empírica foi também desenvolvido para prever simultaneamente a temperatura da carcaça do compressor e a taxa média de evaporação. Os resultados numéricos foram comparados com a base de dados experimentais onde 85% das previsões do modelo para a taxa média de evaporação se mantiveram dentro de uma faixa de erro de ±15%. Além disso, observou-se que as temperaturas características do compressor e da água foram previstas respectivamente com um erro médio quadrático máximo de aproximadamente 3,2ºC e 1,6ºC.<br> / Abstract : In most of modern household refrigerators warm humid air from the fresh food compartment and cold and dry air from freezer compartment are both cooled and dehumidified in the evaporator. As the air is dehumidified, frost accumulation takes place on the cold evaporator surfaces. This layer must be removed to avoid the depletion of the system performance and to this end, defrost heaters are periodically used. During the defrost process, water drains through a pipe into a drip pan which is usually installed at the vicinity of the compressor. This water is eliminated due to the heat transferred from the hot compressor shell. However, in high relative humidity areas, an excessive frost formation associated with a lower evaporation rate can lead to water overflow, which is an unacceptable problem from the viewpoint of users and therefore it poses a challenge for most of refrigerator manufacturers. High efficient compressors with low shell temperature may worsen this condition. For this reason, this study outlines a theoretical and experimental analysis of the heat and mass transfer process that take place during water evaporation from compressor water trays. The influence of both operating and environmental conditions on water evaporation was experimentally evaluated using a purpose built testing facility. In total, 37 experiments were carried out with the water evaporation rate spanning from 3 to 37 g/h. It was found that the compressor shell temperature was up to 11.6ºC lower and the average water evaporation rate was up to 109.5% higher in the membrane tray design. A semi-empirical dynamic simulation model was put forward to predict both the compressor shell temperature and the water evaporation rate simultaneously. The numerical results were compared with its experimental counterparts with over 85% of the model predictions for the average evaporation rate within a 15% error band. It was also found that the water and compressor shell temperatures were predicted with maximum root mean square errors of approximately 1.6ºC and 3.2ºC, respectively.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:20:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309673.pdf: 3138678 bytes, checksum: a80bc76a92bf318dbb48225368404a05 (MD5) / O aterro sanitário, apesar de ser amplamente utilizado como técnica de disposição de resíduos sólidos, gera subprodutos como gases e líquidos que necessitam ser adequadamente tratados. O líquido gerado pelo aterro sanitário, também chamado de lixiviado, é considerado um dos efluentes mais complexos e difíceis de serem tratados. O processo de evaporação como alternativa ao tratamento de lixiviado de aterro sanitário tem sido estudado desde a década de 80 por diversos pesquisadores. No Brasil, o interesse pelo processo de evaporação de lixiviado é recente e tem sido impulsionado pelo atrativo do aproveitamento do biogás produzido no próprio aterro como fonte energética para aquecimento do lixiviado. Este trabalho teve como objetivo avaliar aspectos ambientais do processo de evaporação de lixiviado, mais especificamente a influência dos parâmetros de pressão, temperatura e pH na qualidade dos efluentes (concentrados, condensados e gases). Para isso, realizaram-se vários ensaios de evaporação, utilizando sistemas de evaporação/condensação em escala de laboratório, nos quais foram aplicadas diferentes condições de temperatura, pressão e pH. Ao final de cada ensaio, os efluentes condensados e concentrados foram submetidos a análises físico-químicas de DQO, COT, NH3, Cl- e ST. Para a identificação dos COV, as amostras de lixiviado foram aquecidas a diferentes temperaturas e duas técnicas de extrações foram empregadas: (a) Microextração em Fase Sólida e; (b) Amostragem Ativa em Sólido Adsorvente. Os resultados revelaram que a evaporação como um sistema de concentração de lixiviados de aterro sanitário foi eficiente na retenção de DQO, COT, Cl- e ST nos concentrados, já o Nitrogênio Amoniacal foi quase totalmente transferido para os condensados nos ensaios realizados sem ajuste de pH. Por outro lado, o ajuste de pH para nível 4 nos lixiviados mostrou ser um mecanismo eficiente de controle de emissões de NH3 para a atmosfera. Observou-se que as concentrações de DQO, NH3 e Cl- nos condensados, obtidos ao longo do processo de evaporação, foram elevadas nas primeiras (<25%) e nas últimas (>75%) frações evaporadas/condensadas. Os COV identificados nos gases e vapores liberados pelo aquecimento do lixiviado nas temperaturas de 40 e 85 ºC foram na sua maioria compostos com funções químicas oxigenadas tais como: ésteres, aldeídos, cetonas e alcoóis, também foram identificados hidrocarbonetos aromáticos, aminas, tio-compostos e siloxanos. / The sanitary landfill, despite being widely used as a technique for the disposal of the solid waste, generates by-products such as gases and liquids, which need to be appropriately treated. The liquid generated by the landfill, also called leachate, is considered to be one of the most complex and difficult effluent to be treated. The evaporation process as an alternative to the treatment of the landfill leachate has been studying since the 80's by several researchers. In Brazil, the interest in the leachate evaporation process is recent and has been being boosted by the attractive appeal of the use of biogas, generated in the landfill, as an energy source for heating of the leachate. This work aimed to evaluate the environmental aspects of leachate evaporation process, more specifically the influence of pressure, temperature and pH parameters on the quality of the effluents (concentrates, condensates and gas). For that, several evaporation tests were carried out, using evaporation / condensation systems on a laboratory scale, on which different conditions of temperature, pressure and pH have been applied. At the end of each test the condensed and concentrated effluents have been subjected to physical and chemical analyzes of COD, TOC, NH3, Cl- and ST. For the identification of VOCs, the samples of the leachate have been heated at different temperatures and two extraction techniques have been employed: (a) solid phase micro extraction and; (b) Active sampling in solid adsorbent. The results have showed that the evaporation, as a landfill leachate concentration system, was efficient in the retention of COD, TOC, Cl- and ST in the concentrates and, on the other hand, ammoniacal nitrogen has been almost entirely transferred to the condensate in the tests without pH adjustment . Furthermore, the pH adjustment to level 4 in the leachate was shown to be an efficient control of NH3 emission into the atmosphere. It could be noticed that he concentrations of COD, NH3 and Cl- and the condensates obtained during the evaporation process were high in the first (<25%) and in the last (> 75%) fractions evaporated / condensed. VOCs identified in the gases and vapors released by leachate heating at temperatures of 40 and 85 ° C were mostly compounds with oxygenated chemical functions, such as esters, aldehydes, ketones and alcohols, aromatic hydrocarbons, amines, thio-compounds and siloxanes have also been identified.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológco. Programa de Pos-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-25T17:38:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299286.pdf: 1815823 bytes, checksum: 8d9c7c5680a55901caa8352d5e77773c (MD5) / O lixiviado de aterros sanitários é formado, sobretudo, pela infiltração da água de chuva e corresponde a um dos principais riscos ambientais associados a esse tipo de destinação final de resíduos sólidos urbanos. Logo, surge a necessidade de se capturar e tratar este líquido para que ão infiltre no solo e contamine as águas adjacentes e subterrâneas. Hoje em dia, o tratamento de lixiviados ocorre principalmente através de processos biológicos, como por exemplo, sistemas de lagoas que, apesar de eficientes, demandam uma grande disponibilidade de área física para seu correto funcionamento. Dentre as técnicas emergentes de tratamento está a evaporação, que consiste na diminuição do volume e no aumento da concentração, sob forma de lodo, do lixiviado. Neste trabalho, implementou-se, através de um experimento piloto, uma tecnologia de evaporação natural controlada em sistema fechado, ou seja, simulando diferentes condições climáticas. A unidade experimental foi construída a partir de uma torre de resfriamento utilizada na indústria de trocadores de calor, adaptando seu uso ao projeto de evaporação e às características dos lixiviados de aterro sanitário. O experimento piloto é constituído por tanques de armazenamento, resistências aquecedoras, dutos de entrada e saída de ar, sensores, aspersores e um painel evaporativo de elevada área específica (200m²), ocupando uma área projetada ao solo de 0,36 m². Os resultados obtidos durante os 4 meses de operação do piloto (fevereiro a maio de 2011) foram satisfatórios, com variações de eficiência entre 21,3 e 353,3 L/m².dia para as diversas condições climáticas simuladas. Foi possível concluir que esta tecnologia é eficiente, podendo ser utilizada em diversas condições climáticas, porém em regiões com baixas umidades relativas do ar e temperaturas elevadas a relação custo-benefício poderia ser otimizada / The landfill leachate is formed mainly by the infiltration of rainwater, and corresponds to one of the main risks of this type of disposal of waste. Therefore, if the need arises to capture and treat this liquid so it does not seep into the ground and contaminate the surrounding waters and groundwaters, treatment of leachate occurs primarily through biological processes, such as lagoon systems that, although effective, require a large physical area available for its proper operation. Among the emerging techniques of treatment is evaporation, which consists of reducing the volume and increasing the concentration of sludge in the form of leachate. In this work, it was implemented through a pilot experiment, a natural evaporation technology in controlled closed systems, ie, simulating weather conditions. The experimental unit was built from a cooling tower used in the manufacture of heat exchangers, adapting their use to the design of evaporation and the characteristics of landfill leachate, comprising storage tanks, heating elements, inlet and outlet ducts air, sensors, sprinklers and a panel of high evaporative specific area (200m²) over a projected area of 0.36 square meters to the ground. The results obtained during the four months of operation of the pilot (February-May 2010) were satisfactory, with variations in efficiency between 21.3 and 353.3 L / m². Day to different climatic conditions simuladas.O present work aims contribute to an innovative leachate treatment systems through efficient and compact as alternayiva or complement to conventional methods currently used.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321649.pdf: 3027993 bytes, checksum: 325522b91241ad07e3c9c1e61fe3cc02 (MD5) Previous issue date: 2013 / A utilização de aterros sanitários para o tratamento e disposição de resíduos sólidos urbanos traz inúmeras vantagens, entretanto, apresenta como desvantagem a produção de lixiviado, líquido proveniente da degradação da matéria orgânica presente nos resíduos, bem como da água de infiltração que percola nas camadas de resíduos do aterro sanitário. Em geral, o lixiviado é constituído de poluentes orgânicos, inorgânicos, metais-traço e grupos microbianos, sendo necessário seu tratamento antes de ser lançado em corpos hídricos receptores e/ou ser disposto no solo. O tratamento dos lixiviados pode ser realizado através de processos biológicos ou físico-químicos, ou ainda uma combinação destes dois processos, tendo como objetivo a redução do potencial poluidor deste líquido. No que diz respeito à redução da quantidade de lixiviado a ser tratada, existem, dentre outras técnicas, a recirculação do líquido no próprio aterro sanitário e, mais recentemente, a evaporação da água presente neste efluente. Este trabalho teve como objetivo estudar o processo evaporativo, em escala piloto, utilizando-se uma torre de resfriamento ajustada para a evaporação de lixiviado. Foram avaliadas, através de análises estatísticas, as eficiências de evaporação obtidas, a partir da variação de parâmetros operacionais e, ainda, verificada a influência das condições meteorológicas no processo. No que diz respeito à avaliação ambiental, foi verificada a qualidade do concentrado, produto resultante da evaporação, por meio da caracterização físico-química do lixiviado bruto e do residual do processo ao longo do período de experimentação, assim como determinado o perfil das populações bacterianas dos diferentes extratos de análise, através de técnicas morfológicas e de biologia molecular. A eficiência de evaporação na unidade piloto foi afetada pelas condições meteorológicas analisadas ? radiação solar, velocidade do vento, umidade relativa e temperatura média do ar. Através da avaliação da influência da massa inicial, da vazão de recirculação de lixiviado e da velocidade do ar aplicada ao sistema pode-se verificar que apenas a vazão de lixiviado influenciou as taxas evaporativas. A velocidade do ar foi significativa quando analisadas, somente, altas (5,5 e 6,0 m.s-1) e baixas velocidades (0,5 e 1,0 m.s-1). O processo evaporativo concentrou a maior parte dos poluentes presentes no líquido remanescente (sólidos, matéria orgânica, nitrato, etc.), enquanto que as concentrações de NTK e de nitrogênio amoniacal foram reduzidas. Pelas análises de PCR e DGGE, em amostras de lixiviado bruto e concentrado, observou-se a seleção de grupos filogeneticamente similares, quando os mesmos foramsubmetidos ao processo evaporativo. Foram observados, através da análise de BOX-PCR, cinco agrupamentos distintos nas amostras de ar, coletadas no entorno da unidade piloto. No duto de saída da unidade experimental houve maior número de UFC.m-3, em relação aos outros locais de amostragem, sugerindo que ocorreu a emissão de bactérias durante o processamento do lixiviado na unidade experimental. <br> / Abstract : The use of landfills for the treatment and disposal of municipal solid waste brings numerous advantages, however, has the disadvantage of producing leachate, which is the liquid generated from the degradation of organic matter present in the waste and due to infiltration water that percolates through layers of waste in the landfill. In general, leachate contains organic and inorganic pollutants, heavy metals and microbial groups, requiring treatment before being released into receiving water bodies and/or be disposed in the ground. The leachate treatment can be accomplished through biological or physico-chemical processes, or a combination of these, with the objective of reducing its pollution potential. In regard to the reduction of the quantity of leachate to be treated, there are, among other techniques, recirculating liquid in the landfill itself, and more recently the evaporation of water contained in this effluent. This work aimed to study the evaporative process in a pilot plant scale, using a cooling tower adapted for leachate evaporation. Evaporation efficiencies were evaluated through statistical analysis, taking into account the variation in operating parameters, and also via the influence of the weather conditions. Regarding environmental evaluation, it was verified the quality of the concentrate material from evaporation, done by physico-chemical characterization of raw and residual product over the experimental period, and determined the profile of bacterial populations by morphological and molecular biology techniques. Evaporation efficiencies in the pilot plant were affected by weather conditions ? solar radiation, wind speed, relative humidity and air temperature. The initial leachate mass, recirculation flow rate and the air speed applied to the system influenced only on the flow of the leachate evaporation rates. The airspeed had a significant effect only when analyzed on the highest (5,5 and 6,0 m.s-1) and lowest (0,5 and 1,0 m.s-1) speeds. The evaporative process concentrate most of the pollutants present in the remaining liquid (solids, organic matter, nitrate, etc.), while the concentrations of ammonia and NTK has been reduced. The PCR and DGGE techniques carried out for the raw leachate and concentrated samples recovered phylogenetically similar groups during the evaporative process. Five different bacterial grouping were identified by BOX-PCR in air samples collected in the vicinity of the pilot unit. A greater number of CFU.m-3 was identified in the outlet duct of the experimental unit compared to other sampling sites, suggesting that these microorganisms may have come from the processing of the leachate in the pilot plant.

[pt] No presente trabalho calcula-se a eficiência de um aquecedor de água, sem evaporação, queimando gás combustível com composição química desconhecida. Faz-se a comparação dos resultados obtidos com duas normas que apresentam formas diferentes de cálculo, ASME (1) e NBS (2). Com os resultados finais, sugere-se um procedimento a ser seguido no cálculo de eficiência de aquecedores. / [en] In this research, the thermal efficiency of a sensible water heater is measured and calculated, burning fuel gas with unknown chemical composition. The experimental results are then compared with the calculated values, when using ASME(1) and NBS(2) standard procedures. Finally and procedure is suggested to calculate the thermal efficiency of such heaters.

[pt] O crescimento da demanda por serviços de telecomunicações em terra firme também pode ser encontrado em ambientes marítimos por usuários a bordo de embarcações, sejam elas civis ou militares. Nestes ambientes, um fenômeno conhecido como duto de evaporação influencia a propagação eletromagnética na troposfera, proporcionando a comunicação ponto-a-ponto em distâncias além do horizonte rádio. Este trabalho utiliza a técnica de traçado de raios para analisar o comportamento da onda eletromagnética nestes meios. Foi elaborado um algoritmo capaz de traçar raios e determinar amplitudes e fases do campo elétrico em meios inomogêneos bidimensionais dado um mapa de refratividade modificada M. A partir destes mapas, o algoritmo calcula os gradientes verticais de M, que podem variar ao longo do percurso, e traça os raios, a partir da antena transmissora. Como aplicação, além de cenários com dutos de evaporação, foram utilizados mapas de M estimados com base em dados meteorológicos fornecidos por radiossondas lançadas no litoral brasileiro. Os resultados obtidos foram comparados aos fornecidos pelo software Advanced Refractive Effects Prediction System (AREPS), baseado na solução numérica de equação parabólica. Este trabalho também apresenta resultados estatísticos de dutos de evaporação no litoral brasileiro, a partir de dados meteorológicos fornecidos por boias oceanográficas do Programa Nacional de Boias (PNBOIA). Para tal, é utilizado, com pequenas alterações, o algoritmo de Paulus-Jeske, que estima a altura de dutos de evaporação. / [en] The demand growth for land-based telecommunications services can also be found in maritime environments by users on board ships, whether civilian or military. In these environments, a phenomenon known as the evaporation duct influences electromagnetic propagation in the troposphere, providing point-to-point communication at distances beyond the radio horizon. This work uses the raytracing technique to analyze the behavior of electromagnetic waves in these media. An algorithm capable of tracing rays and determining electric field amplitudes and phases in two-dimensional inhomogeneous media was developed, given a map of modified refractivity M. From these maps, the algorithm calculates the vertical gradients of M, which can vary along the path, and traces rays from the transmitting antenna. As an application, in addition to scenarios with evaporation ducts, M maps were estimated based on meteorological data provided by radiosondes launched in the Brazilian coast. The results obtained were compared with those provided by the Advanced Refractive Effects Prediction System (AREPS) software, based on the numerical solution of parabolic equation. This work also presents statistical results of evaporation ducts in the Brazilian coast, based on meteorological data provided by oceanographic buoys of Programa Nacional de Boias (PNBOIA). For this, the Paulus-Jeske algorithm, which estimates the height of the evaporation ducts, is used with small changes.